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Quimica 2° · 2024
Libro de Química 2 BGU

Ministerio de Educación del Ecuador

201/210

Características de hidratos de carbono, proteínas y grasas; biopolímeros y ética de biomateriales

📄 ejercicios quimica 🎓 bachillerato · 2° BGU Ecuador 🇪🇨 EC 🗣 Español
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Respuesta rápida

Ej. 2: los hidratos de carbono aportan 4 kcal/g y son la energía principal; las proteínas forman tejidos y enzimas; las grasas reservan 9 kcal/g y aíslan térmicamente. Ej. 3: las prótesis usan acrílicos (PMMA) y los implantes titanio/cerámica, materiales biocompatibles tipo biopolímeros. Ej. 4: seguridad, equidad, consentimiento y medio ambiente.

📚 exercise quimica ⭐⭐⭐ Dificultad 3/5 ⏱ 9 min lectura

Solución — Página 201

Quimica 2° · 2024

2
Ejercicio 2

Completo el cuadro con las características más relevantes de los hidratos de carbono, proteínas y grasas, así como su importancia para el cuerpo humano.

  1. Hidratos de carbono (glúcidos): son compuestos formados por carbono, hidrógeno y oxígeno, con fórmula general (CH_{2}O)_{n}. Los monosacáridos, como la glucosa C_{6}H_{12}O_{6}, son la unidad básica; los disacáridos, como la sacarosa C_{12}H_{22}O_{11}, son la unión de dos monosacáridos; y los polisacáridos, como el almidón (C_{6}H_{10}O_{5})_{n}, la celulosa y el glucógeno, son cadenas largas de glucosa.

  2. Proteínas: son polímeros de aminoácidos unidos por enlace peptídico -CO-NH-. Cada aminoácido tiene un grupo amino -NH_{2}, un grupo carboxilo -COOH y una cadena lateral R; se distinguen 20 aminoácidos naturales, 8 de los cuales son esenciales y deben aportarse en la dieta.

  3. Grasas (lípidos): son triglicéridos, formados por una molécula de glicerol y tres moléculas de ácidos grasos; también existen fosfolípidos y colesterol. No son polímeros, porque no están formados por repetición de un mismo monómero.

  4. Valor energético: los hidratos de carbono y las proteínas aportan 4 \, \text{kcal/g}, mientras que las grasas aportan 9 \, \text{kcal/g}, es decir, el doble de energía por gramo.

Cuadro comparativo:

Característica Hidratos de carbono Proteínas Grasas (lípidos)
Elementos C, H, O C, H, O, N (+ S, P) C, H, O (poco o nada de N)
Fórmula / unidad (CH_{2}O)_{n}; monosacáridos como C_{6}H_{12}O_{6} Aminoácidos con enlace peptídico -CO-NH- Triglicéridos (glicerol + 3 ácidos grasos)
¿Son polímeros? Sí (almidón, glucógeno, celulosa) Sí (polipéptidos) No
Valor energético 4 \, \text{kcal/g} 4 \, \text{kcal/g} 9 \, \text{kcal/g}
Fuentes alimentarias Cereales, tubérculos, leguminosas, frutas, miel Carnes, pescados, huevos, lácteos, leguminosas Aceites vegetales, mantequilla, frutos secos, pescados grasos
Función principal Fuente rápida y principal de energía; reserva de glucógeno en hígado y músculo Construcción y reparación de tejidos, enzimas, hormonas, defensas Reserva energética, protección y aislamiento térmico, absorción de vitaminas A, D, E y K
Deficiencia Hipoglucemia, fatiga, pérdida de peso Desnutrición, atrofia muscular, debilidad inmunológica Hipovitaminosis A, D, E y K; piel seca y frágil

Respuesta

los tres grupos son nutrientes esenciales: los hidratos de carbono son la fuente energética principal y reserva en forma de polisacáridos; las proteínas forman estructuras y enzimas mediante aminoácidos unidos por enlaces peptídicos; y las grasas constituyen la reserva energética más densa y el aislamiento térmico del organismo.

3
Ejercicio 3

Observo las imágenes y explica la relación que estos productos tienen con los biopolímeros.

  1. Identificación de los productos: las imágenes muestran una prótesis dental (dentadura completa) y implantes dentales con sus componentes (raíz de titanio, pilar y corona).

  2. ¿Qué es un biopolímero? Es un polímero de origen biológico o sintético, semejante a los que existen en los seres vivos (proteínas, polisacáridos, polinucleótidos), que interactúa con tejidos vivos sin provocar reacciones de rechazo adversas. En el caso de los implantes, la selección de materiales responde al mismo principio: deben ser biocompatibles.

  3. Relación con la prótesis dental: la base de la dentadura se fabrica con acrílicos, en particular el polimetacrilato de metilo (PMMA), un polímero sintético que se prepara por polimerización de adición del monómero metacrilato de metilo. Es blando de trabajar, ligero, resistente a la humedad y con color semejante al de la encía y el esmalte.

  4. Relación con los implantes: la corona puede ser de resina acrílica, cerámica o porcelana; la raíz que se fija en el hueso es de titanio, un metal que forma una capa protectora de óxido y que el tejido óseo acepta mediante la ostointegración (el hueso se une directamente al material). Existen también implantes de cerámica de circona, un material inerte y biocompatible.

  5. Estructura molecular: los acrílicos son cadenas largas de repetición de monómeros, por ejemplo \left[-CH_{2}-C(CH_{3})(COOCH_{3})-\right]_{n}, lo que les da flexibilidad y resistencia mecánica, propiedades indispensables en odontología.


Respuesta

la prótesis dental y los implantes son aplicaciones tecnológicas de los biopolímeros y materiales biocompatibles: la dentadura emplea polímeros acrílicos (PMMA) que imitan el tejido de la encía y los dientes, mientras que los implantes usan titanio y cerámica que el hueso acepta mediante la ostointegración, cumpliendo el objetivo central de un biomaterial: restaurar la función sin dañar el organismo.

4
Ejercicio 4

Explico los retos que enfrenta la ciencia y la tecnología con respecto al uso ético de los biomateriales según las necesidades crecientes de los seres humanos.

  1. Seguridad y biocompatibilidad: todo biomaterial debe demostrarse inocuo mediante ensayos que evalúen toxicidad, alergenicidad, inflamación y comportamiento a largo plazo antes de su uso clínico, respetando el principio de "primero, no dañar".

  2. Acceso equitativo: la investigación genera materiales costosos (prótesis, implantes, órganos artificiales) que muchas personas no pueden pagar; un reto ético es reducir la brecha tecnológica entre países desarrollados y en vías de desarrollo, como Ecuador.

  3. Pruebas previas a humanos y animales: la experimentación obliga a balancear el avance científico con el bienestar de los sujetos de prueba, aplicando los principios de la bioética: autonomía, beneficencia, no maleficencia y justicia.

  4. Sustancias de origen humano: algunos biomateriales proceden de tejidos u órganos humanos, lo que plantea dilemas sobre la compra-venta de material biológico y el consentimiento informado.

  5. Impacto ambiental: la fabricación y desecho de implantes y polímeros deben considerar su vida útil y su disposición final, buscando materiales biodegradables y procesos de menor huella ambiental (economía circular).

  6. Genética y mejora humana: los avances en biomateriales y biotecnología abren la puerta a intervenciones que pueden ir más allá de curar hacia "mejorar" al ser humano, lo que exige marcos normativos claros.

Respuesta

el principal reto es equilibrar la innovación con la seguridad, la equidad y el respeto por la dignidad humana: los biomateriales deben ser seguros y accesibles, su experimentación debe ser ética, y su ciclo de vida debe considerar el impacto ambiental y las normas legales de cada país.

Contenido de la página

Biomacromoléculas y biomateriales (página 201)

2. Completo el cuadro con las características más relevantes de los hidratos de carbono, proteínas y grasas, así como su importancia para el cuerpo humano.

La página presenta un cuadro de tres columnas (Hidratos de carbono / Proteínas / Grasas) con fotografías de alimentos representativos (panes y cereales; carnes, huevos y legumbres; aceites, frutas y pescados) y un espacio vacío para completar con las características y la importancia de cada grupo.

Hidratos de carbono (glúcidos)

  • Formados por C, H y O, con fórmula general (CH_{2}O)_{n}.
  • Monosacáridos: glucosa C_{6}H_{12}O_{6}, fractosa, galactosa.
  • Disacáridos: sacarosa C_{12}H_{22}O_{11} (glucosa + fructosa), lactosa, maltosa.
  • Polisacáridos: almidón y glucógeno (reserva energética) y celulosa (estructural en vegetales).
  • Valor energético: 4 \, \text{kcal/g}.

Proteínas

  • Polímeros de aminoácidos unidos por enlace peptídico -CO-NH-.
  • Estructura del aminoácido: \alpha-carbono unido a -NH_{2}, -COOH, -H y cadena lateral R.
  • 20 aminoácidos naturales; 8 esenciales: valina, leucina, isoleucina, lisina, metionina, fenilalanina, treonina y triptófano.
  • Valor energético: 4 \, \text{kcal/g}; conforman cerca del 20\% de la masa corporal.

Grasas (lípidos)

  • Triglicéridos: glicerol + tres ácidos grasos (saturados o insaturados).
  • Valor energético: 9 \, \text{kcal/g} (el doble que los demás macronutrientes).
  • Funciones: reserva energética, aislamiento térmico y protección mecánica, y absorción de las vitaminas liposolubles A, D, E y K.

3. Observo las imágenes y explica la relación que estos productos tienen con los biopolímeros.

Imágenes: (a) odontóloga sosteniendo una dentadura completa; (b) implantes dentales con raíz de titanio, pilar y corona.

4. Explico los retos que enfrenta la ciencia y la tecnología con el respecto al uso ético de los biomateriales según las necesidades crecientes de los seres humanos.

Ejemplos resueltos

Escribe la fórmula química de la sacarosa y explica de qué moléculas está formada.

La sacarosa es un disacárido con fórmula C_{12}H_{22}O_{11}. Está formada por la unión de una molécula de glucosa (C_{6}H_{12}O_{6}) y una de fructosa (C_{6}H_{12}O_{6}), mediante una reacción de condensación que elimina una molécula de agua:\n\n@@MATH_0@@\n\nLa cuenta de átomos confirma: 6+6=12 átomos de C, 12+12-2=22 átomos de H y 6+6-1=11 átomos de O.

Tabla

Característica Hidratos de carbono Proteínas Grasas (lípidos)
Elementos C, H, O C, H, O, N (+ S, P) C, H, O
Unidad / fórmula Monosacáridos C_{6}H_{12}O_{6} Aminoácidos con enlace peptídico Triglicéridos
¿Polímeros? Sí (almidón, celulosa, glucógeno) Sí (polipéptidos) No
Energía 4 \, \text{kcal/g} 4 \, \text{kcal/g} 9 \, \text{kcal/g}
Fuentes Cereales, tubérculos, frutas, miel Carnes, huevos, lácteos, legumbres Aceites, mantequilla, frutos secos
Función Energía principal y reserva Construcción y reparación de tejidos Reserva energética y aislamiento

Diagrama

flowchart TD
    A[Biomateriales] --> B[Seguridad y biocompatibilidad]
    A --> C[Acceso equitativo]
    A --> D[Experimentación ética]
    A --> E[Impacto ambiental]
    A --> F[Regulación legal]
    B --> G[Diseño y ensayos previos]
    C --> H[Reducción de costos]
    D --> I[Consentimiento informado]
    E --> J[Materiales biodegradables]
    F --> K[Normativas nacionales e internacionales]

Fórmulas y ecuaciones

Fórmula general de los hidratos de carbono: (CH_{2}O)_{n}

Glucosa: C_{6}H_{12}O_{6}

Sacarosa: C_{12}H_{22}O_{11}

Valor energético: hidratos de carbono y proteínas 4 \, \text{kcal/g}; grasas 9 \, \text{kcal/g}

(CH_{2}O)_{n}

C_{6}H_{12}O_{6}

C_{12}H_{22}O_{11}

(C_{6}H_{10}O_{5})_{n}

-CO-NH-

\left[-CH_{2}-C(CH_{3})(COOCH_{3})-\right]_{n}

9 \, \text{kcal/g} = 2 \times 4 \, \text{kcal/g}

Glosario (8)

Macronutriente
Nutriente que el organismo necesita en grandes cantidades y que aporta energía: hidratos de carbono, proteínas y grasas.
Biopolímero
Polímero de origen biológico o sintético que imita a los macromoléculas de los seres vivos y es biocompatible con los tejidos.
Biomaterial
Material diseñado para interactuar con sistemas biológicos, ya sea para sustituir tejidos o para desempeñar una función terapéutica.
Biocompatibilidad
Capacidad de un material de desempeñar su función con respuesta adecuada del organismo, sin causar rechazo ni toxicidad.
Ostointegración
Fijación directa del hueso sobre la superficie de un implante, como los de titanio, sin tejido blando intermedio.
Enlace peptídico
Enlace covalente amida $-CO-NH-$ que une el grupo carboxilo de un aminoácido con el grupo amino de otro.
Triglicérido
Éster formado por una molécula de glicerol y tres moléculas de ácidos grasos; es la principal forma de reserva de grasas.
Bioética
Disciplina que reflexiona sobre las implicaciones éticas de las prácticas biológicas y médicas, aplicando principios de autonomía, beneficencia, no maleficencia y justicia.

Preguntas para practicar

Observo las imágenes y explico la relación que estos productos tienen con los biopolímeros.

La dentadura se fabrica con un acrílico (PMMA), polímero sintético semejante en estructura a los biopolímeros, blando de trabajar y biocompatible; los implantes emplean titanio y cerámica que el hueso acepta mediante la ostointegración. En ambos casos el material debe imitar el tejido natural sin provocar rechazo.

Explico los retos que enfrenta la ciencia y la tecnología con respecto al uso ético de los biomateriales según las necesidades crecientes de los seres humanos.

Los retos incluyen garantizar la seguridad y biocompatibilidad mediante ensayos rigurosos, hacer accesibles los materiales a todas las personas respetando el principio de justicia, regular la experimentación con consentimiento informado y reducir el impacto ambiental del ciclo de vida del biomaterial.

Temas y conceptos clave

Características de los hidratos de carbono, proteínas y grasasValor energético de los macronutrientesBiopolímeros y su aplicación en odontologíaBiomateriales, biocompatibilidad y ética científicaMacronutrientesFórmula general de los hidratos de carbonoEnlace peptídicoTriglicéridosBiopolímeroPolimetacrilato de metilo (PMMA)OstointegraciónBioética

Fuentes y referencias

  • https://unsplsh.com/8a9ye
  • https://shrlsck4v7h
  • https://unsplsh.com/8a9yc
  • https://nhl470c9k4v
  • https://nhl472
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Figuras de la página (2)

Fotografía con panes, cereales, pastas y legumbres: alimentos ricos en hidratos de carbono.
Figura 1 image
Fotografía con huevos, carne de res y aves, pescado, queso y legumbres: fuentes de proteínas.
Figura 2 image

Preguntas que la gente también hace

¿Qué diferencias y semejanzas tienen los hidratos de carbono, las proteínas y las grasas?
Consulta la solución completa arriba o explora el libro entero para temas relacionados.
¿Qué es un biopolímero y cómo se aplica en odontología?
Consulta la solución completa arriba o explora el libro entero para temas relacionados.
¿Cuáles son los retos éticos del uso de los biomateriales?
Consulta la solución completa arriba o explora el libro entero para temas relacionados.
📌 Antes de leer esto
  • • Estructura de los hidratos de carbono (monosacáridos, disacáridos y polisacáridos)
  • • Composición y estructura de los aminoácidos y el enlace peptídico
  • • Triglicéridos y función de los lípidos
  • • Concepto de polímero y polimerización
Siguiente tema sugerido
Materiales cerámicos y compuestos: composición, estructura y aplicaciones en tecnología y medicina
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  1. Completo el cuadro con las características más relevantes de los hidratos de carbono, proteínas y grasas, así como su importancia para el cuerpo humano.

Hidratos de carbono Proteínas Grasas

htps/n9.cUr82pye htps:/h9.cl/kut7h https:/hn9.d/aje8p

  1. Observo las imágenes y explica la relación que estos productos tienen con los biopolímeros. A

3 ¿ a E

https:n9.cVokti72

  1. Explico los retos que enfrenta la ciencia y la tecnologia con el respecto al uso ético de los biomateriales según las necesidades crecientes de los seres humanos.

200, Texto de Química

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