Moléculas, células, tejidos, órganos, sistemas y aparatos ( Octavo) Realizar un mapa conceptual

Moléculas, células, tejidos, órganos, sistemas y aparatos Actividades a realizar. Lee las explicaciones sobre la especie humana, los niveles de organización de la materia y las biomoléculas 1 . La especie humana. El ser humano pertenece al grupo de los mamíferos, es decir es un organismo pluricelular, con tejidos, de nutrición heterótrofa (es decir que se alimenta de materia orgánica), con digestión interna, vertebrado y que amamanta a sus crías. Se diferencia de las otras especies por su elevada inteligencia, lo cual se evidencia, por su capacidad para elaborar objetos y planificar su futuro. 2 . El cuerpo humano. Para facilitar su estudio se diferencian cinco niveles de organización de la materia, que son: Nivel subatómico. Comprende las partículas subatómicas Por ejemplo protones y electrones. Nivel atómico. Comprende los átomos Por ejemplo átomos de carbono, átomos de hidrógeno, etc. Nivel molecular. Comprende las moléculas que son la unión de dos o más átomos. Por ejemplo las moléculas de agua (H2O), moléculas de glucosa (C6H12O 6), etc. Nivel celular. Comprende las células. Por ejemplo células nerviosas, células musculares, etc. Nivel pluricelular. Comprende los tejidos , los órganos , los sistemas y los aparatos . Por ejemplo el tejido conjuntivo, el riñón, el sistema nervioso, el aparato respiratorio, etc. LAS MEDIDAS DE LA MATERIA VIVA 1 km = 1 000 m 1 m = 1 000 mm 1 mm = 1 000 micres 1 micra = 1 000 nm (nanómetros) 1 nm = 10 angstroms   3. Tipos de moléculas del cuerpo humano. Son las denominadas biomoléculas humanas. Se clasifican en:   Agua (H2O) Inorgánicas Gases. Los principales son: CO2, O2 y N2   Sales minerales. Por ejemplo NaCl, CaCO3, Ca3(PO4)2, etc. Biomolécules     Glúcidos. Ejemplos: glucosa, almidón, celulosa, etc.   Orgánicas Lípidos. Ejemplos: grasas, colesterol, etc.     Proteínas. Ejemplos: albúmina, colágeno, etc.   Ácidos nucleicos. Son el ADN y el ARN 4. Biomolécules inorgánicas. Son las que no están constituidas básicamente por átomos de C y H. Por ejemplo: el agua (H2O), que constituye el 63% en peso de su cuerpo los gases que intervienen en la respiración,que son el oxígeno (O2) y el dióxido de carbono (CO2) el cloruro sódico (NaCl) que hay disuelto en la sangre y en el interior de las células el carbonato cálcico (CaCO3) el fosfato cálcico - Ca3(PO4)2 - que constituyen los huesos, etc. 5 . Biomolécules orgánicas. Son las que sí están constituidas básicamente por átomos de C y H. Se distinguen los siguientes tipos: Glúcidos. Están constituidos por carbono, hidrógeno y oxígeno en la proporción CnH2nOn, por lo cual también se denominan hidratos de carbono. Ejemplos son la glucosa que hay disuelta en la sangre y en el interior de las células y el glucógeno que hay depositado en las células musculares y que puede degradarse dando lugar a centenares de glucosas. Lípidos. Están constituidos básicamente por carbono e hidrógeno y, generalmente, una ínfima cantidad de oxígeno. Son sustancias insolubles en agua y solubles en disolventes orgánicos como el benceno C6H6. Por ejemplo las grasas y el colesterol. Proteínas. Están constituidas por decenas o centenares de aminoácidos (moléculas que tienen un grupo ácido y un grupo amino). Por ejemplo la albúminapresente en la sangre y el colágenopresente en los huesos. Ácidos nucleicos. Están constituidos por C, H, O, N y P. Por ejemplo el ADN que es el portador del mensaje genético. Test de respuesta múltiple 4.1 6. Células. Las células humanas son células eucariotas , es decir células con núcleo. Se pueden definir como estructuras de materia viva constituidas por una membrana, un citoplasma y un núcleo que contiene el material genético o ADN. En el citoplasma se distingue un medio líquido o citosol y unas estructuras denominadas orgánulos celulares, como son las mitocondrias, el retículo endoplasmático, los ribosomas, el Aparato de Golgi, los lisosomas, etc. Las células presentan función de nutrición. Las células humanas presentan nutrición heterótrofa es decir se alimentan de materia orgánica. El conjunto de reacciones químicas encaminadas a obtener energía a partir de los alimentos (proceso denominado metabolismo celular) generalmente finaliza en la denominada respiración celular que se realiza en las mitocondrias. Las células tienen función de relación puesto que pueden captar determinados estímulos y emitir respuestas dinámicas, como por ejemplo la fagocitosis que realizan algunos tipos de glóbulos blancos, y respuestas estáticas, como es la secreción de sustancias que realizan las células de las glándulas salivales. Las células también presentan función de reproducción. La reproducción celular que genera células idénticas a la célula madre implica una duplicación del núcleo denominada mitosis y una división del citoplasma en dos, denominada citodiéresis 7 . Tejidos. Son conjuntos de células especializadas en realizar una determinada actividad, muy parecida entre sí y que tienen un mismo origen embriológico. Los principales tejidos son: Tejido epitelial (su función es recubrir superficies y segregar sustancias gracias a constituir glándulas), Tejido conjuntivo (su función es unir órganos internos), Tejidos cartilaginoso (su función es formar estructuras), Tejido adiposo(su función es constituir reservas energéticas), Tejido óseo (su función es formar estructuras esqueléticas), Tejido muscular (su función es hacer contracciones y extensiones), Tejido nervioso (su función es captar estímulos y emitir respuestas) y La sangre (su función es transportar alimentos, O2 y CO2). No todos los seres vivos pluricelulares presentan tejidos. Algunos, como las algas y los hongos, no presentan células especializadas en funciones diferentes, sino que todas las células pueden realizar todas las actividades. Se dice que estos organismos no tienen tejidos, es decir no tienen estructura tisular, sino que tienen estructura de talo. 8 . Órganos. Son estructuras constituidas por varios tejidos que conjuntamente realizan un acto. Por ejemplo el corazón, que es el órgano que impulsa la sangre, y que está constituido por tejido muscular, tejido nervioso, tejido conjuntivo y sangre. 9 . Sistemas. Son conjuntos de órganos, formados por los mismos tipos de tejidos, que pueden realizar actos independientes. Se distinguen 6 sistemas diferentes que son: Sistema nervioso Sistema muscular Sistema óseo Sistema endocrino u hormonal Sistema tegumentario (piel) y Sistema linfático 10 . Aparatos. Son conjuntos de órganos, que pueden ser de tejidos muy diferentes, que actúan coordinadamente en la realización de una función. Por ejemplo el aparato digestivo presenta órganos tan diferentes como los dientes y el intestino, que pese a ello cooperan para realizar la función digestiva. Se distinguen 5 aparatos diferentes que son: Aparato circulatorio Aparato respiratorio Aparato digestivo Aparato excretor y Aparato reproductor

Anhídridos ( 1 de BGU) Realizar diez ejemplos de anhídridos

Los Anhídridos …
Los anhídridos son compuestos formados por un elemento no metálico más oxígeno. La fórmula de los anhídridos es del tipo X2On (donde X es un elemento no metálico y O es oxígeno). En estos compuestos el oxígeno también presenta un estado de oxidación -2.
Nomenclatura tradicional: se nombra con la palabra anhídrido seguida del elemento metálico (teniendo en cuenta la valencia del elemento metálico).

Nomenclatura de stock: indicando el estado de oxidación del elemento metálico en número romanos (entre paréntesis) y siempre determinado por la expresión «óxido de» + elemento metálico.
Para la nomenclatura sistemática: se indica mediante un prefijo el número de átomos de cada elemento.

RENDIMIENTO ( 2 DE BGU) REALIZAR UN EJERCICO COMO EN CLASES CAMBIANDO DE DATOS

RENDIMIENTO

La cantidad de producto que se suele obtener de una reacción química, es siempre menor que la cantidad teórica. Esto depende de varios factores, como la pureza del reactivo y de las reacciones secundarias que puedan tener lugar. Lograr una reacción 100% eficiente es prácticamente imposible.
El porcentaje de eficiencia o de rendimiento de una reacción  es la relación entre la cantidad de producto obtenida experimentalmente (en situaciones reales) y la cantidad de producto calculada de manera teórica (en situaciones ideales), expresado como un porcentaje:

Ejemplo 4.14.  Industria de la úrea

(GALEANO, 2011o). Cristales de úrea

La úrea, (NH₂)₂CO, se prepara industrialmente a partir de la siguiente reacción:

2 NH₃ (g)  + CO₂ (g)  → (NH₂)₂CO (ac) + H₂O (l)

2 mol             1 mol                 1 mol               1 mol
Durante un proceso se ponen a reaccionar     60.7 g de NH₃ (60% de pureza) con 114.2 g de CO₂. Calcular la masa de (NH₂)₂CO que se obtiene si el porcentaje de rendimiento es igual a 93%. Determinar la cantidad de reactivo en exceso que queda sin reaccionar.

Para identificar el RL, se divide cada cantidad de sustancia (mol) por el respectivo coeficiente estequiométrico:

Ejemplo 4.15. Implantes dentales de titanio

(KOLOSSOS, 2006). Usos del titanio

El titanio es un metal fuerte y ligero, resistente a la corrosión, que se usa en la construcción de naves espaciales, aviones y armazones de bicicletas. Se obtiene por reacción del cloruro de titanio (IV) con magnesio fundido a 950 ºC. En cierta prueba piloto se hacen reaccionar 379.8 g de TiCl₄ con 72.6 g de Mg y se obtienen experimentalmente 71.0 g de Ti. ¿Cuál es el rendimiento de la reacción?

TiCl₄ (s) + 2 Mg (l)  → Ti (s) + 2 MgCl₂ (l)

1 mol            2 mol         1 mol         2 mol

Para identificar el RL, se divide cada cantidad de sustancia (mol) por el respectivo coeficiente estequiométrico:

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La urea, es un compuesto químico cristalino, incoloro, con un punto de fusión de 132.7 °C. Se encuentra abundantemente en la orina. Es el principal producto terminal del metabolismo en el hombre y en los mamíferos, y es excretada en grandes cantidades por la orina.

ALCOHOLES ( 3 de BGU) Realizar diez ejercicios de alcoholes como en clases

ALCOHOLES

Alcoholes 

Alcoholes son aquellos compuestos orgánicos en cuya estructura se encuentra el grupo hidroxilo (-OH), unido a un carbono que solo se acopla a otro carbono o a hidrógenos.

Pueden ser alifáticos (R-OH) o aromáticos (Ar-OH) estos últimos se conocen como fenoles.

Son un grupos de compuestos muy importantes, no solo por su utilidad industrial, de laboratorio, teórica, o comercial, si no también, porque se encuentran muy extensamente en la vida natural.

Cuando en la molécula del alcohol hay mas de un grupo hidroxilo se les llama polioles o alcoholes polihídricos. Si son dos grupos hidroxilos se llaman glicoles, tres, gliceroles, cuatro tetrioles y así sucesivamente.

NomenclaturaEs común que los alcoholes se nombren usando la palabra alcohol como nombre, y con el "apellido" del grupo correspondiente a los alcanos básicos que le dan lugar, esta nomenclatura se ilustra a continuación.







PROPIEDADES FISICAS
Propiedades Físicas:

El grupo –OH es muy polar y, lo que es más importante, es capaz de establecer puentes de hidrógeno: con sus moléculas compañeras o con otras moléculas neutras.





Solubilidad: Puentes de hidrógeno: La formación de puentes de hidrógeno permite la asociación entre las moléculas de alcohol. Los puentes de hidrógeno se forman cuando los oxígenos unidos al hidrógeno en los alcoholes forman uniones entre sus moléculas y las del agua. Esto explica la solubilidad del metanol, etanol, 1-propanol, 2-propanol y 2 metil-2-propanol.



alcohol-alcohol



alcohol-agua


A partir de 4 carbonos en la cadena de un alcohol, su solubilidad disminuye rápidamente en agua, porque el grupo hidroxilo (–OH), polar, constituye una parte relativamente pequeña en comparación con la porción hidrocarburo. A partir del hexanol son solubles solamente en solventes orgánicos.



1 propanol



Hexanol



2-metil-2-propanol


Existen alcoholes de cuatro átomos de carbono que son solubles en agua, debido a la disposición espacial de la molécula. Se trata de moléculas simétricas
Existen alcoholes con múltiples moléculas de OH (polihidroxilados) que poseen mayor superficie para formar puentes de hidrógeno, lo que permiten que sean bastante solubles en agua.




1,2,3 propanotriol (glicerina)


CLASIFICACIONLos alcoholes son el grupo de compuestos químicos que resultan de la sustitución de uno o varios átomos de hidrógeno (H) por grupos hidroxilo (-OH) en los hidrocarburos saturados o no saturados.
Alcoholes primarios, secundarios y terciarios

Un alcohol es primario, si el átomo de hidrogeno (H) sustituido por el grupo oxidrilo (-OH) pertenece a un carbón (C) primario:



es secundario, si el átomo de hidrogeno (H) sustituido por el grupo oxidrilo (-OH) pertenece a un carbón (C) secundario:



y finalmente, es terciario, si el átomo de hidrogeno (H) sustituido por el grupo oxidrilo (-OH) pertenece a un carbón (C) terciario:



La función alcohol puede repetirse en la misma molécula, resultando monoles, o alcoholes monovalentes; dioles, o alcoholes bivalentes; trioles, o alcoholes trivalentes, etc.

ETANOL

El compuesto químico etanol, conocido como alcohol etílico, es un alcohol que se presenta en condiciones normales de presión y temperatura como un líquido incoloro e inflamable con un punto de ebullición de 78 °C.

Mezclable con agua en cualquier proporción; a la concentración de 95% en peso se forma una mezcla azeotrópica.

Su fórmula química es CH3-CH2-OH (C2H6O), principal producto de las bebidas alcohólicas como el vino (alrededor de un 13%), la cerveza (5%) o licores (hasta un 50%).
Además de usarse con fines culinarios (bebida alcohólica), el etanol se utiliza ampliamente en muchos sectores industriales y en el sector farmacéutico, como excipiente de algunos medicamentos y cosméticos (es el caso del alcohol antiséptico 70º GL y en la elaboración de ambientadores y perfumes).

Es un buen disolvente, y puede utilizarse como anticongelante. También es un desinfectante. Su mayor potencial bactericida se obtiene a una concentración de aproximadamente el 70%.
Industria química

La industria química lo utiliza como compuesto de partida en la síntesis de diversos productos, como el acetato de etilo (un disolvente para pegamentos, pinturas, etc.), el éter dietílico, etc.

También se aprovechan sus propiedades desinfectantes.
CombustibleEtanol (combustible)

Se emplea como combustible industrial y doméstico. En el uso doméstico se emplea el alcohol de quemar. Este además contiene compuestos como la pirovidos exclusivamente a alcohol. Esta última aplicación se extiende también cada vez más en otros países para cumplir con el protocolo de Kyoto. Estudios del Departamento de Energía de EUA dicen que el uso en automóviles reduce la producción de gases de invernadero en un 85%. En países como México existe la política del ejecutivo federal de apoyar los proyectos para la producción integral de etanol y reducir la importación de gasolinas que ya alcanza el 60%.


METANOL

El compuesto químico metanol, también conocido como alcohol metílico o alcohol de madera, es el alcohol más sencillo. A temperatura ambiente se presenta como un líquido ligero (de baja densidad), incoloro, inflamable y tóxico que se emplea como anticongelante, disolvente y combustible. Su fórmula química es CH3OH (CH4O).

El metanol tiene varios usos. Es un disolvente industrial y se emplea como materia prima en la fabricación de formaldehído. El metanol también se emplea como anticongelante en vehículos, combustible de bombonas de camping-gas, disolvente de tintas, tintes, resinas, adhesivos ,biocombustibles y aspartamo. El metanol puede ser también añadido al etanol para hacer que éste no sea apto para el consumo humano (el metanol es altamente tóxico) y para vehículos de modelismo con motores de explosión.

Benceno, naftaleno, antraceno ( Tercero de BGU) Realzar diez ejercios como en clases

Hidrocarburos cíclicos; benceno, naftaleno, antraceno… isomerías.

En química orgánica  aparecen cadenas abiertas y cerradas.  Las cadenas cerradas pueden ser de dos tipos siendo las más importantes  las cadenas del tipo del benceno cuyo esquema es el siguiente:   Un exágono regular en el que cada átomo de carbono ocupa  uno de sus vértices acompañado de un átomo de hidrógeno.

El benceno es un hidrocarburo que se utiliza en la fabricación de plásticos, resinas, nylon, lubricantes, detergentes, medicamentos, pesticidas…. Es un componente natural del petróleo crudo, y de la gasolina, encontrándose también en el humo de los cigarrillos.

Su fórmula  empírica condensada es C₆ H_{6 .}   Podemos  sustituir  en este hidrocarburo uno o más hidrógenos por radicales orgánicos obteniendo de esta forma derivados del benceno, o  también podemos  unir núcleos bencénicos  obteniendo de esta forma otras cadenas cerradas.

La unión de dos núcleos bencénicos por dos carbonos, da otra cadena cerrada, el naftaleno o naftalina cuya fórmula empírica es C₁₀ H₈.

El naftaleno, ha sido utilizado en las casas como antipolillas  bajo la  forma comercial  conocida como bolas de naftalina, que se colocaban y aún hoy día se colocan en armarios y cajones de la ropa para repeler a este tipo de insectos.

También del núcleo del naftaleno se pueden derivar otros hidrocarburos sustituyendo sus hidrógenos por radicales.

Finalmente es interesante también el núcleo que resulta de la unión o soldadura de tres núcleos bencénicos. Su nombre es el antraceno y su formula empírica es C₁₄ H₁₀  del cual derivan también otros hidrocarburos por sustitución de uno o varios hidrógenos por radicales.

El antraceno se utiliza para elaborar antraquinona que es una sustancia que se emplea en la síntesis de  una extensa variedad  de colorantes,  así como  en la de algunos conservantes e insecticidas.

¿Qué son isomerías? Denominamos cuerpos isómeros  a aquellos que tienen la misma fórmula empírica y distinta fórmula desarrollada. Los cuerpos isómeros tienen propiedades distintas. Hay varios tipos de isomerías  entre las cuales están las llamadas isomerías de cadenas  correspondientes a aquellos isómeros que se diferencian en la fórmula de la cadena.

Entre los hidrocarburos cíclicos  o de cadena cerrada  se dan también isomerías. Nos encontramos con cuerpos isómeros  cuando  al compararlos presentan  como he manifestado en el anterior párrafo,  la misma fórmula empírica y distinta formula desarrollada.  Al representar el benceno por un exágono regular y sustituir un hidrógeno  de cualquier carbono  por un radical, nos  resulta siempre el mismo cuerpo, porque girando  el exágono podemos hacer que el carbono en el que hemos hecho la sustitución del hidrógeno por el radical  aparezca en la misma posición siempre aunque de origen la hayamos efectuado en otro carbono. En cambio si  realizamos la sustitución en dos hidrógenos esto no ocurre.

Para ello en las siguientes fotografías aparecerán los vértices de los exágonos numerados.

También existen  tres derivados trisustituidos que aparecen en la siguiente fotografía y que denominamos como a continuación expreso:   el 1º  derivado becinal, el 2º  derivado asimétrico y el 3º  derivado simétrico.

El derivado becinal  se nombra así: trimetil  1, 2, 3, benceno. El derivado  asimétrico se nombra, trimetil 1, 2, 4 benceno y el derivado simétrico, que lo nombramos como: trimetil 1, 3, 5 benceno.

Existen también  varios derivados tetrasustituidos, uno pentasustituido y  uno exasustituido. Del naftaleno y antraceno también se  derivan isómeros.

Además del carbono y el hidrógeno, entran en las cadenas orgánicas otros elementos principalmente el  oxígeno O₂  y el nitrógeno  N₂  originando  las denominadas funciones oxigenadas y funciones nitrogenadas de las que hablaré en una próxima entrada.