Formación Competencias y Componentes Saber Ciencias Naturales

CIENCIAS NATURALES SABER

2 1. INTRODUCCIÓN Acerca de la prueba SABER 11: Ciencias naturales Vivimos en un mundo en constante cambio. En donde los avances tecnológicos y científicos han alcanzado niveles que las generaciones pasadas jamás hubiesen imaginado. Todo este desarrollo ha sido posible gracias a la importancia que ha cobrado la educación en las últimas décadas, la cual como sabemos, es un factor determinante en el desarrollo económico, social y cultural en el mundo. Es importante tener claro que cuando hablamos de educación no solo nos referimos a los conocimientos adquiridos en los diferentes niveles de escolaridad, sino que va mucho más allá. De hecho involucra no solo aprender conceptos de memoria, sino entenderlos, aplicarlos para explicar lo que vemos en nuestro entorno e incluso proponer hipótesis que den razón del mundo en el que vivimos. Cabe mencionar que ese "aprendizaje" también viene de nuestro hogar, barrio y lugares que frecuentamos a diario. Hasta hace algún tiempo, el ICFES, entidad encargada de evaluar la calidad de la educación en todos los niveles, se centraba en una prueba más memorística, dejando de lado la relación que hay entre cada una de las áreas del conocimiento. De acuerdo a esto, se ha propuesto una prueba SABER basada en competencias y componentes. Los componentes son elementos integradores que hacen parte de un sistema general. En el caso de las ciencias naturales, podemos decir que son los que incluyen las temáticas de las diferentes ramas que la conforman, las cuales debemos tener claro, tienen relación entre sí. De esta manera nos encontramos con los componentes: Biológico, Físico, Químico y Ciencia, Tecnología y Sociedad (CTS). Por otro lado, la prueba SABER 11 se centra en evaluar competencias, las cuales son las habilidades con las que deben contar los estudiantes para aplicar lo que aprendió. Lo que quiere decir que no es suficiente con lo impartido en el aula de clases, sino que además involucra habilidades afectivas y de comportamiento para realizar una actividad dada; como puedes darte cuenta, la prueba no pretende evaluar TODAS las competencias, de hecho solamente se centra en las siguientes: Uso comprensivo de conocimiento científico: Aquí, el estudiante debe ser capaz de identificar las características de un fenómeno determinado a través de la intuición, nociones y de los conocimientos adquiridos en el aula de clases. Explicación de fenómenos: Una de las tareas fundamentales de cualquier investigador después de realizar las observaciones pertinentes de un fenómeno dado es darle la explicación al mismo, a partir de la adaptación de modelos existentes o el diseño de uno propio. Para evaluar esta competencia en la prueba SABER 11, el estudiante debe escoger la explicación más adecuada para dar razón de un fenómeno de la naturaleza, aprobar o rechazar un argumento dado, y todo esto a partir de los conocimientos aprendidos en el aula de clases y la información dada en los enunciados.

Ciencias Naturales 3 Indagación: En esta competencia, el estudiante relaciona el uso del conocimiento científico como base fundamental para dar explicaciones a situaciones específicas o fenómenos que ocurren en la naturaleza; se incluyen preguntas que se prestan para el planteamiento de más preguntas, realizar predicciones, identificar las variables de un problema dado, establecer los pasos para realizar adecuadamente un experimento o investigación. Todo esto se hace en la prueba a través de la abstracción e interpretación de información a partir de gráficos y tablas. En la prueba SABER encontrarás preguntas de selección múltiple con única respuesta para evaluar tus conocimiento acerca de las Ciencias Naturales. Recuerda que estas preguntas estarán enmarcadas en los componentes biológico, físico, químico y ciencia, Tecnología y sociedad. Teniendo en cuenta lo mencionado anteriormente, hemos diseñado un capítulo con la idea de que aprendas cómo resolver las preguntas de la prueba SABER 11, que tengas claro cuáles son las temáticas más usadas dentro de cada uno de los componentes, y que no te debes aprender toda la teoría. Lo más importante es aprender a identificar y relacionar los conceptos, no recitar lo que lees en los libros o explica el profesor. Esperamos que lo mostrado a continuación sea de mucha ayuda, encontrarás datos curiosos de las ciencias naturales, y te invitaremos a investigar y aplicar lo aprendido.

Ciencias Naturales. Capítulo 1 Unidad 1 Organización celular y organísmica. Unidad 2 Adaptación de los seres vivos y ecología.

Ciencias Naturales. Capítulo 1 Unidad 1 Organización celular y organísmica. Unidad 2 Adaptación de los seres vivos y ecología.

6 Unidad 1 Organización celular y organísmica. Objetivo: Entender que la célula es la unidad principal de todos los seres vivos y establecer la relación que tiene ésta con la formación de tejidos, órganos complejos y los diferentes mecanismos de reproducción. Empieza ¿Por qué olvidamos las cosas? C uando hablamos del cerebro podemos pensar en éste como un computador con una capacidad de almacenamiento ilimitada, el cual maneja entre otras cosas, una velocidad increíble en el procesamiento de la información. A pesar de lo mencionado anteriormente, es claro que hay muchas cosas que olvidamos, desde el lugar en donde dejamos las llaves, hasta recuerdos que con el pasar del tiempo se vuelven difusos ¿Por qué sucede esto? Para responder es importante tener claro que poseemos dos tipos de memoria, la memoria a corto plazo (MCP) y la memoria a largo plazo (MLP). La primera tiene una capacidad reducida, y es la que se mantiene activa, la que empleamos en las tareas diarias, como memorizar un número de celular y toda la información de nuestro trabajo. Haciendo la analogía con un computador vendría siendo como la memoria RAM de nuestro cerebro. En este caso, podemos recordar en la medida en que dichas actividades sean repetitivas, pero debemos tener claro que la MCP tiene poca capacidad de almacenamiento, lo cual hace casi imposible que recordemos las cosas más sencillas. Esto explica además por qué cuando repetimos un número una y otra vez, y alguien nos interrumpe, automáticamente se nos olvida. La memoria a largo plazo, también llamada memoria inactiva o secundaria, es la encargada de almacenar todos los recuerdos relevantes que tenemos durante el transcurso de nuestras vidas. Decimos relevantes porque el cerebro de alguna manera desecha lo que no importa, y esto que no importa se refiere a recuerdos que no somos capaces de asociar con sensaciones propias del ser humano. La MLP nos permite recordar actividades como conducir un automóvil o andar en bicicleta. Existen varias enfermedades que afectan directamente la memoria, algunas de ellas son el Alzheimer y la enfermedad de Huntington. Investiga las causas y los síntomas de las enfermedades antes mencionadas.

Ciencias Naturales 7 Animales que hacen fotosíntesis. Todos sabemos que la fotosíntesis es un proceso muy importante en la naturaleza, propio de las plantas, algas y algunas bacterias, pero ¿Qué pensarías si te dijéramos que hay animales capaces de realizar dicho proceso? Este es el caso de Elysia chlorotica, una especie de molusco originaria de Norteamérica que normalmente se alimenta de algas, de las cuales asimila sus cloroplastos y de alguna manera los almacena, aprovechándose de ello para convertir la luz solar en energía química suficiente para llevar a cabo todos sus procesos vitales. A este proceso de "secuestrar" cloroplastos y mantenerlos funcionales dentro del organismo se le conoce como cleptoplastia y hasta la fecha se ha observado solo en moluscos marinos como caracoles y babosas. • Investiga si hay otros animales en la naturaleza que lleven a cabo la cleptoplastia. Describe brevemente las características ecológicas y morfológicas de uno de ellos. • La fotosíntesis que llevan a cabo estos animales es igual a la que realizan las plantas. Recuerda que hay dos fases, la oscura y la lumínica. Investiga en qué consiste cada una de ellas y explica su importancia. Curiosidades… -El pulmón derecho es ligeramente más grande que el izquierdo. Esto es debido a que el corazón se encuentra ocupando un espacio más amplio a ese lado. -Los glóbulos rojos no poseen núcleo ni mitocondria. Por ello, estas células no se pueden dividir y obtienen la energía de un proceso mucho más corto que lo habitual. -La Araucaria es un árbol perenne que crece hasta los 80 metros de altura y ha sobrevivido desde la era mesozoica. -El colesterol es un lípido fundamental en las células ya que hace parte de la membrana celular.

8 Actividad 2. El organismo recibe sustancias del exterior, las cuales transporta, transforma y asimila para cumplir con las funciones necesarias para vivir. A continuación, encontrarás un laberinto donde se encuentran varios órganos. Indica con una línea de color hacia qué órgano van las sustancias de la lista. Además, complementa la actividad escribiendo brevemente la función de cada uno de los órganos en el espacio dispuesto para ello. Explora Actividad 1 Todos los seres vivos estamos constituidos por la unidad básica, funcional y estructural: la célula. A continuación, encontrarás la imagen de una célula con algunas de sus partes. Utilizando tus conocimientos, relaciona con una flecha el número correspondiente a la parte señalada con el nombre de dicha estructura celular. Actividad 3 ¿Recuerdas cómo se reproducen las plantas? Investiga y describe cuáles son los mecanismos empleados por éstas para lograr una reproducción exitosa. Actividad 4 Investiga: ¿Cuáles son los diferentes sistemas del cuerpo humano? Calcio Nutrientes Oxígeno Agua 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6

Ciencias Naturales 9 La Célula Como ya has visto en años anteriores, la célula es la unidad básica, funcional y estructural de todos los seres vivos, los cuales pueden clasificarse como unicelular si están constituidos por una sola célula, mientras que si está formado por muchas más es un organismo pluricelular. También podemos clasificar a los seres vivos teniendo en cuenta la presencia o ausencia de núcleo en sus células, llamando Eucariotas a aquellos que contienen su material genético en el núcleo y Procariotas a quienes lo presentan disperso en el citoplasma. En el primer caso encontramos a los reinos Animalia, Plantae, Fungi y Protista, mientras que en el segundo tenemos al reino Monera. A continuación, se presenta un paralelo entre las características de las células Eucariotas y las Procariotas. Célula Procariota Célula Eucariota • No tiene núcleo definido. • El material genético se encuentra disperso en el citoplasma. • Presencia de pared celular. • No poseen organelas con membranas definidas. • ADN en forma circular. • División por fisión binaria. • Tiene núcleo definido. • Citoplasma organizado en compartimentos. • Orgánulos separados y limitados por membranas. • Poseen un citoesqueleto estructurado y complejo. • Algunos tienen pared celular como hongos, plantas y protistas. • El ADN tiene forma lineal. • División por mitosis y/o meiosis. La célula se encuentra compuesta por muchas partes, las cuales cumplen funciones específicas, tal como se menciona a continuación: • Núcleo: Almacena el material genético o ADN (Ácido Desoxirribonucleico). • Ribosomas: encargado de producir proteínas. • Mitocondria: genera la energía necesaria para que la célula cumpla sus funciones a partir de la respiración celular. • Lisosoma: contiene enzimas que permiten la digestión celular de macromoléculas. • Vacuola: mantiene hidratada la célula, da solidez a su tejido, permite el aislamiento de productos tóxicos y hace digestión de macromoléculas. • Citoplasma: alberga a los orgánulos y permite que éstos se encuentren en movimiento. • Membrana celular: encargada de permitir la entrada y salida de sustancias a la célula. • Aparato de Golgi: involucrado en la formación y transporte de proteínas. • Retículo endoplasmático liso: interviene en la formación y metabolismo de casi todos los lípidos, fundamentales en la formación de la membrana celular. Explico A continuación, se describe brevemente la temática empleada por el ICFES en las pruebas SABER 11, específicamente en el componente de biología. Es importante que tengas claro que no debes memorizarlos al pie de la letra, la idea es que los relaciones para explicar fenómenos, indagar y dar solución a problemas a partir de tus conocimientos previos.

10 • Retículo endoplasmático rugoso: participa en la síntesis de proteínas integrales, y aquellas que deben ser empaquetadas y transportadas a la membrana celular o a algún orgánulo. • Pared celular: encargada de dar rigidez y protección a la célula. • Cloroplasto: encargado de la fotosíntesis en organismos autótrofos. • Peroxisomas: involucrados en el catabolismo de ácidos grasos de cadenas muy largas, purinas, oxidación del etanol, respiración celular basada en peróxido de hidrógeno. A continuación, realizaremos un ejemplo de pregunta tipo SABER de esta temática: Los glóbulos rojos o eritrocitos son células que se encuentran en el torrente sanguíneo y son las encargadas de transportar el oxígeno y otras sustancias por todo el organismo. Estas células cuando están en su estado maduro carecen de núcleo y mitocondrias, por tanto se puede afirmar que A. sintetizan proteínas a partir del ADN. B. su capacidad de transporte se duplica. C. son capaces de replicar su ADN. D. no realizan proceso de respiración. Para que puedas dar respuesta a la pregunta, es necesario que tengas clara la función de la mitocondria y el núcleo dentro de la célula, y aplicar dicho conocimiento para dar solución a un fenómeno particular. Teniendo en cuenta la teoría anteriormente vista es claro que la respuesta es la D. Competencia: Uso comprensivo del conocimiento científico. Metabolismo celular El metabolismo se define como cada uno de los procesos de transformación de la materia, donde se utiliza y/o se genera energía. Dentro del metabolismo podemos distinguir entre catabolismo y anabolismo. • Catabolismo Las células necesitan descomponer las sustancias orgánicas de gran tamaño a moléculas más sencillas, de manera que durante dicho proceso se gaste o se genere la energía necesaria (ATP) para que la célula, y consecuentemente los organismos, funcionen de manera adecuada. A todo este proceso se le conoce como catabolismo celular. Para la generación de dicha energía, los seres vivos emplean distintos mecanismos, tal como se describe a continuación.

Ciencias Naturales 11 Catabolismo Respiración Oxidación total de la materia orgánica. Se genera la mayor cantidad de energía. Aerobia El aceptor final de electrones es el oxígeno. Anaerobia El aceptor final de electrones es una molécula diferente al O2. Alcohólica Se genera alcohol a partir del catabolismo de azúcares. Láctica Se genera ácido láctico a partir del catabolismo de azúcares. Fermentación El aceptor final de electrones es una molécula orgánica. Se lleva a cabo en ausencia de oxígeno. • Anabolismo se le conoce con este nombre a cada una de las rutas donde se generan moléculas complejas a partir de elementos o moléculas más simples. Son procesos opuestos al catabolismo, donde también puede haber gasto o generación de energía. Algunas de las rutas representativas del anabolismo son: . Síntesis de proteínas Fotosíntesis Dióxido de carbono + Agua Moléculas inorgánicas Luz solar Glucosa + Oxígeno 6CO2 6H2O C6H1206 6O2 Moléculas orgánicas Amonoácidos Proteínas Energía Ribosomas Gloucogenogénesis Energía Glucosas Glucógeno Un ejemplo de pregunta para esta temática es la siguiente: • El ATP (adenosin trifosfato) es la molécula encargada de almacenar la energía proveniente de los alimentos que ingerimos. A continuación, se muestra la reacción para la producción de ATP a partir de glucosa. C6H12O6 +602 6CO2 +6H2 O +36 ATP De acuerdo a la reacción anterior es posible afirmar que el organismo A. crece en condiciones anaerobias. B. es un organismo aerobio. C. realiza un proceso fermentativo. D. emplea CO2 como sustrato. Para responder a la pregunta es necesario que tengas claro la diferencia entre respiración aerobia, anaerobia y fermentación. Si te das cuenta, en la reacción se utiliza oxígeno como sustrato y finalmente se produce CO2, lo cual corresponde al proceso de respiración aerobia. Por tanto, la respuesta es la B. La pregunta corresponde a la competencia “Uso comprensivo del conocimiento científico”. Otro ejemplo muy común en esta temática es el de las preguntas con respecto a la producción de

12 energía asociada a la fotosíntesis, a continuación se dará un ejemplo con la competencia “Explicación de fenómenos”. • Los organismos autótrofos son aquellos que tienen la capacidad de producir su propio alimento. Así, por ejemplo, hay algunos microorganismos capaces de obtener su fuente de energía a partir de sustancias inorgánicas como el CO2. Estos organismos pueden ser clasificados como quimioautótrofos y fotoautótrofos, de acuerdo a la fuente energía. En un laboratorio se cultivan células de un organismo Z en ausencia de luz y en medios con diferentes tipos de sustratos inorgánicos y algunos minerales, pero en ninguno de los casos hubo crecimiento, esto pudo ser debido a que A. las células corresponden a un organismo quimioautótrofo, los cuales necesitan de sustancias orgánicas para su crecimiento. B. se necesita de otra gran cantidad de nutrientes y condiciones ambientales para que una célula logre tener un crecimiento in vitro. C. las células cultivadas corresponden a un organismo fotoautrófo, por lo que necesita de energía lumínica para poder crecer. D. en un laboratorio difícilmente podrá crecer una célula fotoautótrofa ya que necesita de agua, luz y glucosa para su desarrollo. ¿Te animaste a responder? Para ello es muy importante, como en casi todas las preguntas de ciencias, que leas muy bien el enunciado. Estamos hablando de los autótrofos capaces de obtener energía a partir de sustancias inorgánicas, por lo que de entrada podemos descartar la opción D (la glucosa es un compuesto orgánico) y la A. Estamos de acuerdo con que la opción B tiene algo de razón, pero OJO, a las células se les dieron unas condiciones y no están creciendo, lo cual quiere decir que no es el ambiente para ellas, pero lo puede ser para otro tipo de células, por lo cual queda descartada. De acuerdo con esto, nos quedamos con la C. Homeostasis La homeostasis se refiere a la capacidad que tienen los seres vivos de mantener condiciones internas estables, a pesar de los cambios que se puedan presentar en el exterior de las mismas. Un ejemplo de ésta, es la regulación de la temperatura mediante el sudor en los seres humanos, o los mecanismos que emplea una célula cuando se somete a un medio determinado y no morir en dicho medio. A continuación, se presenta un ejemplo de pregunta para la competencia “Uso comprensivo del conocimiento científico”. • Cuando se pone una membrana semipermeable entre dos medios acuosos con diferentes concentraciones, el agua se empieza a desplazar desde el medio menos concentrado hacia el más concentrado. Si se tiene una célula en un medio como el que se muestra en la siguiente gráfica: La dirección en la que se desplazará el agua será A. B. C. D.

Ciencias Naturales 13 Para dar respuesta es suficiente con leer el enunciado e interpretar el gráfico. Teniendo en cuenta que al interior de la célula hay menor concentración de sales, entonces el agua que se encuentra en ésta, tendrá a desplazarse hacia el exterior, generando finalmente una deshidratación en dicha célula. Por lo tanto, la respuesta correcta es la C; el agua dentro de la célula comenzará a salir. Reproducción celular Como ya se mencionó anteriormente, la célula puede reproducirse por distintos mecanismos. Las células procariotas se dividen por fisión binaria, mientras que las eucariotas se reproducen por mitosis (células somáticas) y meiosis (células sexuales). Como se puede observar en la imagen, en ambos casos se parte de células diploides 2n (contienen el doble de cromosomas), pero mientras que en la mitosis se generan dos células diploides, en la meiosis se producen al final 4 células haploides, o sea con la mitad de la carga genética inicial. Una de las grandes diferencias entre ambos tipos de división celular es que durante la profase de la meiosis I (profase I) se genera una recombinación, una especie de entrecruzamiento cromosómico. Esto es lo que permite que los hijos tengan combinaciones de genes un poco diferentes a la de los padres. Mitosis Meiosis I Meiosis II (x2) PROFASE • Se condensa el ADN para formar los cromosomas. • Se degrada la membrana celular. METAFASE Los cromosomas se alinean en el ecuador celular. ANAFASE Los cromosomas se parten a la mitad y cada una de ellas migra a polos opuestos. TELAFASE Se produce la división de los núcleos (cariocinesis) y cada uno migra hacia un polo. CITOCINESIS • Se divide el citoplasma y la membrana celular. • Se generan las células hijas.

14 Elabora Responde las preguntas 1 y 2 a partir del siguiente texto. Alimentación y biomoléculas. Las biomoléculas son los compuestos que constituyen a todos los seres vivos. Éstas pueden ser clasificadas de acuerdo a su composición química y funciones en: carbohidratos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos. A continuación, encontrarás las características de cada uno de ellos Biomolécula Compuestos por… Funciones Carbohidratos Carbono, hidrógeno y oxígeno. • A partir de ellos se genera la energía necesaria para que las células realicen sus funciones diarias. • Importantes en la parte estructural de algunos organismos, como la quitina en el exoesqueleto de los artrópodos y la pared celular de los hongos. Lípidos Carbono e hidrógeno. • Estructura de reserva de energía. • Principal componente de la membrana celular. • Forman terpenos, esteroides y prostaglandinas (lípidos no saponificables) y otras sustancias de interés biológico. Proteínas Aminoácidos • Las enzimas son compuestos proteicos. • Cumplen un papel fundamental en la comunicación celular. • Algunas hormonas son de naturaleza proteica. • Elasticidad y resistencia a los tejidos. • Regulan la expresión de los genes. Ácidos nucleicos Nucleótidos • Forman el ADN y ARN de las células. • Involucrados en el proceso de replicación y transcripción del material genético. A continuación explicaremos una pregunta correspondiente a Indagación. • En el ser humano se presenta lo que se conoce como aneuploidias, en las cuales varía el número de cromosomas que hay en un individuo. Una de las condiciones más comunes es la del síndrome del triple X, también llamado síndrome de la super hembra. En éste, la mujer que lo padece presenta un cromosoma X de más. Dichas mujeres son normales físicamente, pero tienen un bajo coeficiente intelectual, órganos sexuales atrofiados e infertilidad. La presencia de un cromosoma de más en la súper hembra, se genera en la A. profase. B. profase II. C. metafase. D. anafase. Para dar respuesta a la pregunta anterior es importante hacer un análisis minucioso de la imagen. Además, debemos tener en cuenta que los cambios genéticos se heredan si se generan en las células gaméticas, o sea, las producidas por meiosis. Ahora, ya centramos nuestra mirada en un proceso, lo que nos falta es observar dónde puede haber un daño en el que intervenga la repartición de cromosomas y es en anafase. Por lo tanto, la respuesta es la D.

Ciencias Naturales 15 1. Una dieta adecuada permite que tengamos los elementos necesarios para que el cuerpo funcione en condiciones óptimas. Cuando una persona realiza una dieta sin ingerir carbohidratos es probable que A. empiece a fallar el proceso de producción de proteínas, ya que la célula no encontrará energía disponible para ello. B. el proceso de degradación de azúcares se para completamente, generando problemas a nivel estructural en los organismos. C. el cuerpo empiece a obtener energía a partir de la degradación de los lípidos que hay almacenados en nuestros tejidos. D. las células tendrían problemas para realizar el proceso de mitosis, ya que no habría energía disponible para la replicación del ADN. 2. En las etiquetas de los alimentos es usual encontrar las calorías que contienen éstos. Elabora un cuadro en dónde determines cuántas calorías consumes al día, de estas ¿cuáles corresponden a carbohidratos, lípidos, proteínas y aminoácidos? 3. La membrana celular es la encargada del intercambio de sustancias entre la célula y el medio que la rodea. El transporte activo y la difusión son algunos de los procesos que lleva a cabo la célula para el transporte de sustancias. A continuación, encontrarás una gráfica que ilustra cada uno de estos procesos. Si una sustancia de gran tamaño debe ingresar a la célula y la concentración en el exterior es mucho menor a la del interior es necesario que A. emplee el uso de transportadores celulares, como las mitocondrias. B. las proteínas de la pared celular faciliten el transporte de la sustancia. C. se aumente la concentración al interior de la célula para facilitar el transporte. D. se genere un gasto de energía para que la sustancia logre ingresar. 4. Enumera las diferencias más notables entre una célula procariota y una eucariota. ¿Cuáles son las diferencias entre una célula animal y una vegetal? 5. La función de la pared celular en la célula es A. permitir el paso de sustancias y nutrientes necesarios para generar energía en la célula. B. evitar que organismos patógenos ingresen al interior de la célula a reproducirse. C. dar rigidez y evitar el rompimiento de la célula en caso de condiciones extremas. D. mantener condiciones de temperatura y presión constante al interior de la célula. http://www.educ.ar/sitios/educar/recursos/ver?id=14378

16 6. En los seres vivos, las células tienen la capacidad de diferenciarse. Esto quiere decir que se transforman para cumplir funciones específicas dentro de los organismos. Lo cual explica el porqué las neuronas son completamente diferentes a un glóbulo rojo, por ejemplo. Dicha diferenciación es necesaria para formar los distintos tejidos que poseen los seres vivos. Para que las células puedan cumplir funciones específicas, parten de lo que se conoce como célula pluripotente, o sea que tiene la capacidad de convertirse en cualquier tipo de célula en las condiciones adecuadas. Se puede afirmar que la diferenciación celular es debida a A. las diferentes organelas que tiene la célula pluripotente. B. factores ambientales, tales como temperatura y presión. C. la variedad de enzimas catalizadoras de las reacciones. D. la expresión de algunos genes y la represión de otros. 7. Una de las discusiones más amplias de la biología es sobre la aceptación o no de los virus como seres vivos. Una de las razones por las que no se ha dado dicha aceptación es porque A. no son capaces de reproducirse solos, sino a través de una célula hospedera. B. poseen ADN que contiene la información genética necesaria para su reproducción. C. es un organismo que no posee núcleo, membrana celular, ni citoplasma. D. transmite enfermedades que pueden llegar a ser mortales para los seres vivos.

Ciencias Naturales 17 “Alimentarse sin convertirse en presa” ¿Has notado que algunas especies tienen colores bastante vistosos? El rojo, el amarillo y el negro son los colores más empleados por los organismos para avisarle a los demás que no deben atacarlos porque les irá mal. Un ejemplo de ello son las abejas, las cuales presentan listas de colores amarillas y negras, con lo cual intentan avisar a sus enemigos que poseen un aguijón que libera una sustancia que genera dolor al que la moleste. Ahora que ya sabes eso, te contaremos que hay otras especies que son capaces de imitar estos patrones: colores, sonidos y hasta olores que se convierten en estrategia para evitar ser presa de sus depredadores. Estas artes del engaño se pueden clasificar en dos, el mimetismo, que se trata de la capacidad de adoptar características de otras especies, y el camuflaje, que es la capacidad que tienen los individuos de parecerse a un objeto inanimado. ¿Cuál animal se te ocurre? si estabas pensando en el camaleón, acertaste. La primera pregunta que se nos viene a la mente, al pensar los fenómenos descritos es ¿cómo puede hacer un organismo para físicamente lograr parecerse a otro, o al lugar en donde habite? Curiosidades… Los animales de sangre fría reciben dicho nombre porque son incapaces de regular su propia temperatura y dependen enteramente de la temperatura del ambiente para sobrevivir. Este es el caso de los cocodrilos, los cuales permanecen la mayor parte del tiempo tomando el sol. Cuando la temperatura del medio empieza a descender a niveles muy bajos, el metabolismo se pone lento, y la demanda energética disminuye con el tiempo. ¿Recuerdas algunos animales de sangre fría?. ¿Logras ver qué animal hay oculto entre las hojas? Se trata de Megophrys nasuta. Este animal es todo un maestro del disfraz, y es capaz de ocultarse en las hojas secas que se encuentran a la orilla de los ríos, charcos y demás zonas húmedas. Unidad 2 Adaptación de los seres vivos y ecología Objetivo: Establecer la relación que existe entre las mutaciones en los genes de los seres vivos con las adaptaciones que puedan tener estos por cambios que se presenten en los ecosistemas de los que hacen parte. Empieza

18 El mimetismo es una estrategia que también emplean las plantas. De hecho se ha descrito en la naturaleza que algunas de éstas tienen la capacidad de parecerse a insectos o animales muertos. Incluso segregan sustancias con olor similar al de un animal descompuesto para llamar la atención de insectos y animales de pequeño tamaño, que sean capaces de transportar su polen o semillas, de manera que se logre una reproducción exitosa. Uno de los ejemplos más fascinantes es de Boquila trifoliata, una enredadera que parasita a otrasespecies de vegetales, la cual es capaz de cambiar su aspecto para finalmente parecerse al hospedero. Actividad: Investiga algunos ejemplos de animales que hagan uso del mimetismo y el camuflaje. Curiosidades de la naturaleza • ¿Has notado que los individuos de la misma especie que viven en zonas geográficas diferentes, presentan características particulares? Es el caso de algunos mamíferos, los cuales en zonas frías desarrollan una mayor cantidad de pelaje, comparado con los individuos que habitan en zonas más cálidas. Esto se debe a que las condiciones del ambiente ayudan a la activación o sobre-expresión de los genes. • La lengua es el músculo más fuerte y flexible del cuerpo. Además hospeda a millones de bacterias. • Las espinas de los cactus en realidad son hojas modificadas que ayudan a que el agua no se evapore. • En la antigüedad se creía que todo en la tierra estaba formado por los 4 elementos: tierra, fuego, aire y agua. ¡Especie capaz de reproducirse sin machos! Hay una especie de lagartija que es capaz de reproducirse por partenogénesis, o sea que un individuo de dicha especie se desarrolla a partir de células sexuales femeninas sin necesidad de ser fecundadas. Lo cual quiere decir que no requiere de machos para continuar con la especie en la Tierra. Si indagas un poco más acerca de este curioso caso, te darás cuenta que las crías son clones de las madres, ya que no hay recombinación genética, la cual se presenta en la meiosis. Por consiguiente, es probable que ante condiciones adversas, dichos organismos estén destinados a desaparecer, ya que no se presenta lo que se conoce como variabilidad genética, el cual es el punto de partida para la adaptación de las especies en la tierra. Teniendo en cuenta lo anterior, ¿cómo han podido sobrevivir hasta ahora? La respuesta está en el tipo de hábitat en el que se desarrollan, el cual ha resultado ser muy estable hasta ahora. El origen de la genética ¿Sabes quién es el hombre del retrato? Pues es Gregor Johann Mendel, un monje católico y agustino, amante de la ciencia y conocido como el padre de la genética. Lo recordarás por el experimento con los guisantes (arvejas), con las cuales hizo varios análisis que hoy en día nos ayudan a comprender cómo se transmite la información genética de una generación a otra, esto explica por ejemplo por qué a veces tenemos más cosas de nuestros abuelos que de nuestros padres.

Ciencias Naturales 19 1. Resuelve el siguiente crucigrama. Puedes emplear ayuda de un buscador en internet. El propósito es que recuerdes algunos conceptos importantes que van a ser usados en la unidad. Horizontales 1. Donde hay , hay vida. 4. Carácter observable de un organismo 8. Proceso de reproducción celular de células somáticas 9. Forma que puede tener un gen 10. Diferencia a la mitosis de la meiosis 12. Asociación biológica de beneficio mutuo 13. Proceso de reproducción celular de células sexuales. 14. Leguminosa usada por Mendel para sus experimentos 15. Unión del factor bótico y abiótico Verticales 2. Células haploides propias de la reproducción 3. Material genético a partir del cual se construyen las proteínas 5. Teoría que indica que todos los organismos provenimos de un mismo ancestro 6. Transferencia de energía a través de diferentes especies 7. Principal exponente de la teorá evolutiva 11. Segmento de ADN 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 - 11 12 - 13 14 15 Explora

20 2. A continuación se presenta la parte de la red trófica correspondiente a un ecosistema determinado. Indica qué sucedería con ésta red trófica en cada uno de los siguientes casos hipotéticos: • Ausencia de humanos. • Ausencia de serpientes. • Ausencia del productor. 3. Investiga qué y cuáles son los niveles tróficos que conforman una cadena alimenticia.

Ciencias Naturales 21 Leyes de Mendel En la prueba SABER 11 es infaltable un punto en donde se apliquen las leyes de Mendel. Por tanto es fundamental que las tengas claras. Leyes de Mendel 1°- Ley de la uniformidad de la primera generación Al cruzar un homocigoto ecesivo con uno dominante, los descendientes (F1) serán heterocigotos y presentarán la característica dominante. 2°- Ley de la segregación de los caracteres Cuando se cruzan dos individuos de la F1, vuelve a aparecer el fenotipo recesivo. 3°- Ley de la independencia de los caracteres. Los genes se heredan de maneraindependiente y aleatoria. AB AB AABB Ab Ab aB aB ab ab AABb AaBB AaBb AABb AAbb AaBb Aabb AaBB AaBb aaBB AaBb AaBb Aabb aaBb aabb A AA Aa Aa aa A a a A Aa Aa Aa Aa a a descendencia F1 A • Conceptos básicos: • Gen: fragmento de ADN que contiene la información de un carácter específico. • Alelo: son las diferentes formas de un gen. Ej: "A" codifica para color de ojos negros, mientras que "a" codifica para un color de ojos azules. • Genotipo: juego de genes presentes en un individuo. • Fenotipo: expresión del genotipo. Su variación puede depender de factores externos. • Locus: lugar que ocupa un gen en un cromosoma. • Homocigoto: individuo que presenta el mismo tipo de alelo para un mismo gen. Ej: AA ó aa. • Heterocigoto: individuo que presenta diferentes tipos de alelo. Ej: Aa • Cruce monohíbrido: Se genera a partir de dos individuos heterocigotos (Aa x Aa) y hace referencia a la segunda ley de Mendel. • Cruce dihíbrido: entrecruzamiento entre individuos que difieren en uno o dos caracteres. Explico A continuación, daremos una breve descripción de lo que tienes que saber para responder a las preguntas que se presenten en la prueba, referente a todo el tema de genética, los cambios que sufren los organismos para adaptarse, cómo se relacionan entre ellos y con el entorno que los rodea.

22 • Para entender las leyes de Mendel, es necesario hacer varios ejercicios. Para este caso emplearemos los caracteres de una mariposa, donde representaremos con letras los alelos. A: alas grandes. a: alas pequeñas. B: ojos rojos. b: ojos negros. Si cruzamos una mariposa homocigota de alas grandes y ojos rojos (AABB) con una homocigota de alas pequeñas y ojos negros (aabb), el resultado será el siguiente AB AB AB AB ab AaBb AaBb AaBb AaBb ab AaBb AaBb AaBb AaBb ab AaBb AaBb AaBb AaBb ab AaBb AaBb AaBb AaBb Si te das cuenta, toda la progenie tendrá alas grandes y ojos rojos, lo cual no quiere decir que los otros caracteres se han eliminado, solo quedan ocultos para las generaciones siguientes. • Ahora imagina que se cruzan dos mariposas de la progenie anterior (AaBb x AaBb). De acuerdo a lo anterior es válido afirmar que A. solo habrán individuos con alas grandes y ojos rojos. B. la mitad de la progenie tendrá las alas grandes. C. solo la tercera parte de la progenie tendrá alas pequeñas. D. la cuarta parte de la progenie tendrá las alas pequeñas. Competencia: uso comprensivo del conocimiento científico. Selección natural y evolución. Esta fuerza evolutiva fue propuesta por Charles Darwin y trata de explicar el papel que desempeña el ambiente seleccionando las características más aptas para la supervivencia de una especie, lo cual ha ocurrido a lo largo de la historia de la tierra. Dicha selección se cumple cuando: hay variación fenotípica en los individuos de una población, .los caracteres son heredables, y la variabilidad de dicho caracter debe tener una ventaja respecto a algún cambio del ambiente. Entre otras cosas, Darwin afirmó que todos los organismos vivos presentamos un ancestro común, lo cual ha sido corroborado actualmente mediante estudios moleculares. Además, aseguró que todas las especies son propensas al cambio y estos cambios solo serán seleccionados como aptos si al modificarse el ambiente dicha especie sobrevive y transmite a sus descendientes dichas variaciones. Aunque te parezca increíble, la mayor parte de la población a nivel mundial es intolerante a la lactosa. Lo cierto es que, a pesar de ser mamíferos, nuestra capacidad para digerir este carbohidrato disminuye notablemente luego de cumplir los 4 años, edad en la cual los genes para producir la lactasa se inactivan y por ende no hay expresión genética. Las personas que logran tolerarla es gracias a la mutación de un gen que desactiva la parada programada de la producción de la enzima que rompe los enlaces de la lactosa.

Ciencias Naturales 23 • Ejemplo: Las bacterias presentan una asombrosa capacidad de generar resistencia a los antibióticos. De hecho, cuando ingerimos un medicamento de este tipo para tratar cuadros infecciosos y no se cumplen los horarios establecidos por el médico, es usual que gran cantidad de la población bacteriana muera, pero otras habrán sido capaces de crecer en presencia de dicho antibiótico. Con el tiempo, el cuadro infeccioso A. volverá a aparecer y el antibiótico no surtirá efecto alguno. B. desaparecerá gracias a las defensas del organismo. C. será mucho más agresivo, generando muerte en el huésped. D. podría convertirse en una pandemia para la población. Reproducción de los seres vivos • Sexual: involucra la formación de gametos (división meiótica). Se presenta en organismos eucariotas. • Asexual: no involucra la formación de gametos, por lo cual está directamente relacionada con la división mitótica. Investiga los tipos de reproducción asexual que existen y qué organismos las presentan. ¿Quieres saber un poco más? Ingresa al siguiente código QR A continuación se presenta un ejemplo para la competencia indagación. • En un laboratorio se cultivan especies vegetales que producen un metabolito de importancia médica. El proceso a seguir para la obtención de dichas especies se puede observar en el gráfico a continuación. De acuerdo con el gráfico, es posible afirmar que: A. los metabolitos son producidos a partir de divisiones meióticas de la célula. B. el crecimiento de la planta depende de las semillas producidas durante el proceso. C. se trata de una planta que puede reproducirse de manera asexual en el laboratorio. D. la producción de metabolitos se da mediante la reproducción sexual. El gráfico muestra varias etapas del proceso, en primera instancia cómo producir hijas a partir de una parte de la planta madre. Y en segunda instancia la producción de metabolitos a partir de células no diferenciadas, las cuales finalmente se pueden inducir a la diferenciación y formar una planta hija. Lo único que tienes que tener claro es que la reproducción sexual está asociada a los gametos, los cuales no se ven en el gráfico. Por lo que se puede deducir que se trata de una reproducción de tipo asexual, y la respuesta está dada por la opción C. Competencia: Explicación de fenómenos. Formación de órganos Planta hija Planta madre callo metabolitos Células Embriones

24 Ecología En este espacio hablaremos de los temas involucrados con la ecología, rama que estudia cómo interactúan los seres vivos entre sí, y con el entorno que los rodea. Para esto es muy importante que tengas claros algunos conceptos de esta rama de la biología. Por tal motivo te pedimos que investigues y definas los siguientes conceptos: • Individuo. • Población. • Género. • Nicho ecológico. • Hábitat. • Especie • Comunidad. • Ecosistema. • Bioma. No te los tienes que aprender de memoria, solo entender cómo están relacionados entre sí. Reinos de la naturaleza y cadenas tróficas. ¿Recuerdas cuáles son los cinco reinos de la naturaleza? En total son 5, cuatro de los cuales hacen parte del dominio Eucarya, o sea que sus células son eucariotas, mientras que el reino mónera solo se concentra en las bacterias, cuyas células pertenecen al dominio Procarya (procariotas). Debes tener claro el papel que cumple cada reino dentro de los ecosistemas: • Mónera: se encargan de funciones bioquímicas, como la de la fijación del nitrógeno. • Protistas: Tenemos aquí a las algas fotosintéticas que generan oxígeno en las fuentes hídricas. • Fungi: Descomponedores dentro de las cadenas tróficas. • Vegetales: a través de la fotosíntesis, convierten la energía lumínica en energía química (ATP). • Animales: aprovechan la energía proveniente de otros animales y/o la de los vegetales. Teniendo en cuenta lo anterior. Las cadenas tróficas cuentan con unos niveles, los cuales se describen en el gráfico a continuación: Productores Organismo fotosintético Herbívoro Primer carnívoro Segundo carnívoro Consumidor Primario Consumidor Secundario Consumidor Terciario Súper Depredador ... ... La prueba SABER 11 evalúa esta temática con la intención de que expliques lo que pasaría si algunos de los niveles se ven alterados. A continuación, veremos un ejemplo que hace parte de la competencia “Explicación de fenómenos”. • Se tiene una plantación de una especie vegetal silvestre. Para aumentar el crecimiento de la misma, un agricultor decide agregar mucha más cantidad de fósforo al suelo. Al cabo de unos días se da cuenta que los individuos de una especie de oruga empiezan a presentar tasas de mortalidad elevadas. Esto puede ser explicado porque Reinos de la naturaleza Monera Procariotas Eucariotas Fungi Animalia Plantae Protista

Ciencias Naturales 25 A. el fósforo le concedió cierta resistencia a la plantas, para evitar ser atacadas por las orugas. B. las orugas no encontraron alimento disponible para poder sobrevivir en dicho ecosistema. C. las plantas tomaron todos los nutrientes que anteriormente también empleaban las orugas. D. el fósforo a altas concentraciones es mortal para la especie de oruga, pero no para la planta. Si te das cuenta, los individuos de la especie de oruga empezaron a morir cuando el agricultor agregó fósforo en exceso al suelo, lo cual nos da idea que de alguna manera, dicho fósforo resulta ser tóxico para el animal, mientras que para la planta resulta ser beneficioso. Por tanto la respuesta es la opción D. Interacciones entre los seres vivos Cuando hablamos de interacciones podemos referirnos a relaciones entre los organismos vivos o entre éstos y su entorno. Además, es indispensable tener en cuenta que las interacciones entre los seres vivos se pueden dar entre individuos pertenecientes a la misma especie o a diferente. RELACIONES INTRAESPECÍFICAS Se presentan a nivel de población, entre individuos de la misma especie. Familiar: cooperación entre individuos con parentesco. Colonial: Los individuos dentro de la colonia dependen vitalmente uno del otro Social: Se forman niveles jerárquicos para alcanzar un bien común. Gregaria: No hay necesidad de consanguinidad ni mucho menos niveles jerárquicos Por territorio. Por alimento. Por reproducción RELACIONES EN UN ECOSISTEMA COOPERACIÓN COMPETENCIA RELACIONES INTERESPECÍFICAS Se presentan a nivel de comunidad, entre individuos de especies diferentes. Relación Mutualismo Comensalismo Amensalismo Simbiosis Parasitismo Competencia Depredación + + - +/- + +/- + + = se beneficia 0 = no se ve afectada - = se perjudica x = muere + 0 0 +/- - -/+ x Especie 1 Especie 2 CONVERCIONES Ejemplo: Indagación. • Se evalúa el crecimiento de la población de 3 especies diferentes en un hábitat determinado durante un período de tiempo. Los resultados son los que se muestran a continuación. Respecto al gráfico es posible afirmar que A. la especie 3 es depredadora de la especie 1. B. Las especies 1 y 3 presentan una relación de competencia. C. la especie 1 crece con ayuda de la especie 2. D. Las especies 2 y 3 presentan una relación de competencia. Como podemos ver en la gráfica, la especie 1 se mantiene estable al paso del tiempo, mientras que la especie 2 aumenta al mismo tiempo que la especie 3 disminuye, aunque a diferente ritmo. Esto nos indica que puede haber una competencia entre estas dos especies. Por lo tanto, la opción que mejor responde a la pregunta es la D. Tiempo (t) Especie 3 Especie 1 Especie 2 Número de individuos

26 1. ¿Cuándo se puede afirmar que una especie ha evolucionado? 2. Hay organismos que tienen órganos análogos, o sea que cumplen con la misma función aunque las especies estén muy lejos en la línea de la evolución. Da algunos ejemplos. 3. Es común escuchar que el perro es el mejor amigo del hombre. Después de haber visto esta unidad, ¿a qué tipo de relación se te parece? ¿Por qué? 4. ¿Cuál de las siguientes características NO es típica de la reproducción sexual? A. los hijos son genéticamente idénticos a ambos padres. B. se requiere de un par de células sexuales para procrear. C. está directamente relacionada con la meiosis celular. D. el cigoto inicia una división mitótica generando más células. 5. Uno de los grandes interrogantes que nos planteamos los seres humanos es el hecho de que nos digan que evolucionamos de los simios, pero éstos no están evolucionando para convertirse en seres humanos. Lo cierto es que no es posible que ellos hayan evolucionado hasta llegar a nosotros, lo que sucede es que somos por así decirlo, parientes, o sea que tuvimos un ancestro en común, del cual nos fuimos separando. Además, hay que tener en cuenta que la teoría evolutiva habla de ciertas condiciones que tienen que haber para que se pueda dar, además de que los cambios son graduales. ¿Sabes de algún caso de evolución? Descríbelo. No tiene que ser algo tipo X-men, de hecho los cambios y capacidad de adaptación están más cerca de lo que parece. Elabora

Ciencias Naturales 27 6. ¡Armemos un Pedigrí! Ahora vamos a hacer un ejercicio bastante interesante. Vamos a armar un pedigrí con los grupos sanguíneos de nuestra familia. Los grupos sanguíneos se clasifican de acuerdo con de acuerdo con unas proteínas que se encuentran en la membrana celular de los glóbulos rojos. A nivel mundial se emplean dos factores para describir los grupos sanguíneos, el sistema ABO y el factor Rh. En el primer caso se trata de la presencia de los antígenos “A”, “B”,” AB” o ausencia de alguno de éstos “O”. Esto es fundamental para realizar una transfusión de sangre, ya que por ejemplo, si se le transfiere sangre tipo A a una persona que pertenezca al grupo B, con seguridad va a haber rechazo porque las defensas no lo reconocen como propio, pudiéndose generar la muerte del paciente; Por otro lado, el factor Rh se refiere al factor Rhesus, que es otro tipo de antígeno, cuya ausencia se denomina como negativo y presencia como positivo. Para comprender mejor cómo se comporta la herencia de este tipo de características recordemos los siguientes conceptos: • Genotipo: se refiere a todos y cada uno de los genes que se encuentran en el núcleo de las células de un individuo. • Fenotipo: es la expresión del genotipo, o sea, las proteínas que se producen a partir de la información genética. Esta expresión se ve afectada por el ambiente. • Codominancia: conocida como la herencia de tipo no mendeliana en la que dos alelos se expresan al mismo nivel en un mismo órgano.Por ejemplo, el cruce de dos plantas homocigotas, una dominante con flores rojas y una recesiva con flores blancas que dan como resultado a plantas heterocigotas de flores con manchas rojas y blancas. Fenotipo Genotipo A AA Homocigoto dominante AO Heterocigoto (A) B BB Homocigoto dominante BO Heterocigoto (B) AB AB Heterocigoto (codominante) O OO Homocigoto recesivo Ahora que tenemos toda la teoría lista, podemos iniciar con nuestro pedigrí. La idea es hacer algo como lo que se muestra a continuación (solo vamos a trabajar sobre el sistema ABO): AB B O B A B B O Tus abuelos Tus padres y tus tíos Tú y tus primos A B AB A A A A O A

28 Ten en cuenta que: • Los individuos de grupo sanguíneo O son obligatoriamente homocigotos, ya que el gen que codifica esta característica es recesivo. • El grupo A y B son dominantes, generando en algunos casos codominancia (AB). • Las personas que tienen tipo de sangre A o B, pueden ser homocigotas (AA, BB) o heterocigotas (Ao, Bo). Esperamos que te guste la actividad, ¡siempre es bueno saber quién puede donarte y quién no! 7. ¿Has escuchado hablar de las enfermedades recesivas? La hemofilia es uno de los ejemplos más comunes. Quien padece esta enfermedad carece de los factores necesarios para la coagulación de la sangre. Es importante mencionar, que dicha enfermedad se encuentra ligada al sexo, específicamente en el cromosoma X, lo cual quiere decir que para que una mujer lo padezca es necesario que los dos cromosomas sexuales estén defectuosos para este gen, mientras que para los hombres es suficiente con tener el X con dicha anormalidad, lo que quiere decir que si una madre es portadora, es muy probable que los hijos varones padezcan de dicha enfermedad. Realiza un pedigrí para evaluar cómo se trasmite dicha enfermedad en una pareja en la que el hombre padece la enfermedad y la mujer es portadora pero no la padece.

Ciencias Naturales 29 Resumen Capítulo 1 Resumen Capítulo 1 Ciencias Naturales y Educación Ambiental Competencias Componentes Organización Celular y Organísmica Adaptación de los seres vivos y Ecología Indagación Biológico Leyes de Mendel La célula Metabolismo Homeostasis Reproducción celular Selección natural Ecología Reinos y cadena trófica Reproducción de los seres vivos Interacción entre seres vivos Químico Físico CTS Uso comprensivo del conocimiento científico Explicación de fenómenos

30 1. Las células procariotas poseen una característica particular, presentan ADN extracromosómico al que se le conoce como plásmido, y se transfiere de manera independiente al ADN cromosómico. Estos plásmidos contienen un paquete de genes que por lo general le confieren a las bacterias la capacidad de resistir a antibióticos. En un estudio se evalúa la resistencia de varias bacterias a diferentes concentraciones de un antibiótico T. Los resultados son los que se muestran en la siguiente tabla Bacteria 0,05 mg de T 0,1 mg de T 0,15 mg de T X No crece No crece No crece Y Crece No crece No crece W Crece Crece No crece Z Crece Crece Crece Respecto a los resultados obtenidos y la información dada se puede afirmar que A. las bacterias Y, W, y Z poseen el mismo plásmido. B. la bacteria X no posee plásmido alguno en su interior. C. la bacteria Z tiene un plásmido resistente al antibiótico. D. los organismos Y y W se inhiben a bajas concentraciones de T. 2. De acuerdo a la información anterior se podría decir que el uso de ADN extracromosómico por parte de las bacterias obedece a A. adaptaciones generadas por cambios en el medio de desarrollo. B. las leyes propuestas por Gregor Mendel, padre de la genética. C. mutaciones en el ADN de los organismos procariotas. D. un tipo de reproducción asexual propia de los microorganismos. 3. A continuación se presenta un esquema de las organelas involucradas en la formación de proteínas dentro de la célula. Núcleo Retículo endoplasmático rugoso Aparato de golgi Citoplasma o exterior de la célula Si una persona tiene problemas al traducir una proteína Z, es porque probablemente hay una falla a nivel del A. núcleo. B. citoplasma. C. aparato de Golgi. D. retículo endoplasmático. 4. Los glóbulos rojos se encuentran naturalmente en un medio isotónico (igual concentración de sales al interior y exterior de la célula), proporcionado por el plasma sanguíneo. Si sometemos a una célula a un medio con una concentración de sales inferior a la del interior de la misma es probable que Evalúo

Ciencias Naturales 31 A. el agua del medio exterior empiece a ingresar al interior de la célula hasta generar una lisis (que la célula se reviente). B. las sales serán transportadas hacia el exterior de la célula. Esto gracias a la permeabilidad de la membrana celular. C. la célula empezará a deshidratarse porque el agua que contiene empezará a salir hacia el medio externo. D. se presenta una entrada y salida constante de sales hasta que la célula y el medio logren un equilibrio. 5. La tabla que se muestra a continuación presenta los diferentes genotipos que codifica para el tipo de pelaje de una población de ratones silvestres en porcentaje para machos y hembras. Genotipo Fenotipo % Machos % Hembras aa Blanco 50 20 ab Manchado 10 10 bb Negro 5 5 Si se cruzan de manera libre todos los individuos de la población, se puede esperar que en los gametos de la progenie A. todos presenten el alelo a. B. todos presenten el alelo b. C. la mayoría posea el alelo a. D. la mayoría posea el alelo b. 6. La expresión genética es el proceso mediante el cual los organismos transforman la información codificada del ADN en proteínas necesarias para el crecimiento y desarrollo de los seres vivos. Dicho proceso es bastante complejo pero se puede agrupar en tres etapas: la replicación del ADN, la transcripción, en donde se produce el ARN, y finalmente la traducción, la cual se lleva a cabo en los ribosomas y básicamente convierte la información del ARN en proteínas que luego son transportadas hacia otras organelas o hacia el exterior para cumplir otras funciones. Si un organismo tiene una dieta deficiente en amoninoácidos, es probable que A. no tenga la energía suficiente para que en sus células se dé la replicación del ADN. B. se genere ARN con mutaciones, lo cual finalmente afectará la salud del organismo. C. el proceso de traducción se vea afectado, ya que los aminoácidos forman proteínas. D. la transcripción del ARN será mucho más lenta de lo habitual, causando enfermedades. 7. En los diagramas 1 y 2 se muestra el árbol filogenético de las especies X y Z. Diagrama 1 Z Diagrama 2 X Dichas especies no se encuentran emparentadas genéticamente, sin embargo presentan rasgos similares, esto puede ser debido a que

32 A. tuvieron un ancestro común con características similares a ellos. B. su forma y estilo de vida deben tener características en común. C. han presentado las mismas mutaciones en genes específicos. D. hay un eslabón por descubrir en el proceso evolutivo de X y Z. 8. El ser humano emplea distintos mecanismos para controlar los niveles de azúcar en la sangre. Entre estos mecanismos se encuentran involucradas dos hormonas, la insulina y el glucagón. La primera es la encargada de disminuir los niveles de azúcar, cuando ésta se encuentra en niveles por encima de lo normal, mientras el glucagón actúa cuando los niveles de azúcar empiezan a disminuir en el cuerpo. A continuación, se presenta la variación de la concentración de estas dos hormonas respecto a la concentración de azúcar en la sangre de un individuo. Con el respecto al gráfico es válido afirmar que A. el glucagón permite la liberación de glucosa en la sangre. B. la insulina tiene actividad por tiempos en el organismo. C. el glucagón disminuye por inhibición de la insulina. D. la insulina tiene una actividad casi constante en los organismos. 9. La idea de la fecundación es que una célula sexual masculina se una con una célula sexual femenina para generar el futuro ser. Dichas células sexuales son haploides, lo que quiere decir que su carga genética es la mitad de la presente en una célula somática, esto ocurre porque A. al unirse, las dos células sexuales generan finalmente un individuo diploide (2n). B. ocurren mutaciones secuenciales que permiten a los organismos desarrollarse. C. si tuvieran mayor carga, se desarrollaría una especie diferente a la de los padres. D. las células somáticas originalmente tienen más ADN que las sexuales. 10. Algo usual en la naturaleza es la capacidad que tienen algunas especies de generar ciertas características dependiendo del lugar en donde se desarrollen. Un ejemplo es el de las plantas, las cuales desarrollan raíces muy extensas cuando escasea el agua y los nutrientes del suelo. En este orden de ideas, en un lugar en donde la luz que llega es poca es de esperarse que las plantas A. posean hojas modificadas, como las espinas para captar menos luz. B. los tallos sean muy largos, lo cual les permite competir por el agua. C. generen mayor cantidad de cloroplastos, para captar más luz. D. las flores sean capaces de hacer fotosíntesis en la oscuridad. Concentración de glucosa Glucagón Insulina Concentración de la hormona

Ciencias Naturales 33 Pregunta Competencia 1 Indagación 2 Explicación de fenomenos 3 Uso comprencivo del conocimiento científico 4 Explicación de fenómenos 5 Indagación 6 Explicación de fenómenos 7 Indagación 8 Indagación 9 Uso comprencivo del conocimiento científico 10 Explicación de fenómenos

34 Unidad 3 La materia como fundamento de la química. Unidad 4 Mezclas, soluciones y química del carbono. El mundo de la química. Capítulo 2

Ciencias Naturales 35 Unidad 3 La materia como fundamento de la química. Unidad 4 Mezclas, soluciones y química del carbono. El mundo de la química. Capítulo 2

36 A pesar de los efectos devastadores, es realmente fascinante saber cómo funciona esta arma bélica, cuyo mecanismo es similar al de un reactor nuclear, sí, ese mismo que emplean algunos países para generar energía. Para que se detone una bomba de este tipo, es necesario que se dé una reacción en cadena, la cual se basa en la fisión, que no es mas, que una reacción en donde el núcleo de un elemento (por lo general isótopos del uranio y plutonio) es bombardeado con neutrones, provocando la división de éste en núcleos más pequeños, liberando con ello, cantidades sustanciales de energía y otros productos como elementos radiactivos y más neutrones que continúan con la reacción. La diferencia entre la bomba atómica y el reactor nuclear radica en que en la primera las reacciones no son controladas, o sea que paran cuando ya no hay más elementos fisionables; mientras que en el reactor, las reacciones se controlan, y la energía liberada (térmica) pasa por un proceso hasta que se convierte a energía eléctrica, necesaria para abastecer a miles de hogares. Unidad 3 La materia como fundamento de la química. Objetivo: Comprender la estructura atómica, los diferentes modelos propuestos a través de la historia y las propiedades que rigen su clasificación en la tabla periódica. Adicionalmente comparar los diferentes estados de agregación de la materia, sus propiedades y cambios. Empieza ¿Cómo funciona una bomba atómica? De seguro has escuchado un sin número de veces que los medios hablan de la bomba atómica como algo atroz y verdaderamente peligroso. Y es que no es para menos, cuando sabemos los efectos devastadores que tuvo la explosión de un arma de este tipo sobre Hiroshima y Nagasaki, finalizando la segunda guerra mundial. Curiosidades… •La energía liberada por una bomba de fisión es suficiente para acabar con ciudades enteras y todo lo que hay al interior de éstas. Además, los problemas siguen en el tiempo, ya que los elementos radiactivos producto de dichas reacciones provocan mutaciones en los seres vivos, que pueden desencadenar en la muerte o en malformaciones para las generaciones futuras. Esto no solo ocurre con las armas, ya que también ha pasado con accidentes en plantas de energía nuclear, como Chernobyl y Fukushima. •Francia es el primer productor mundial de energía nuclear. •Además de la fisión, también existe la fusión nuclear que consiste en la unión de varios átomos para formar uno más pesado. Esta reacción ocurre en el sol a temperaturas de hasta 15 millones de grados Celsius.

Ciencias Naturales 37 1. Como ya mencionamos, hay elementos específicos que son empleados para una bomba atómica. ¿Cuáles son las características que éstos poseen? 2. Investiga qué elementos son utilizados para la fabricación de las bombas atómicas. 3. Una de las cosas más impresionantes de la detonación de dichas armas es la formación de una nube parecida a un hongo. Busca en libros o en internet por qué se produce. Un poco de historia nunca está de más. En el siguiente código QR podrás encontrar información muy interesante respecto al uso de armas nucleares Explora 1. A continuación, se presentan diferentes compuestos químicos. A partir de tus conocimientos, intenta clasificarlos como orgánicos o inorgánicos. Sustancia Orgánico Inorgánico Gas natural vehicular (GNV) Dióxido de carbono Sal de mesa Azúcar Agua ¡Comparte con tus compañeros! 2. En el siguiente gráfico, pon el nombre correspondiente a cada modelo atómico.

38 3. Química en casa. Vamos a realizar un experimento bastante sencillo. • Materiales • 1 globo. • ½ vaso de vinagre. • 1 botella plástica vacía. • 1 Embudo. • 5 cucharadas de bicarbonato de sodio. • Hilo. • Procedimiento. • Agregar las 5 cucharadas de bicarbonato de sodio a la botella plástica. Para ello has uso del embudo. • Pon el vinagre dentro del globo. • Coloca la boca del globo en la boca de la botella, teniendo cuidado de que el vinagre no caiga al interior de la botella. Átalo con el hilo de manera que quede fijo. • Deja caer el vinagre al interior de la botella. – ¿Qué sucedió? – ¿Cuál es la fórmula química del bicarbonato de sodio y el vinagre? – Escribe la reacción que se da entre el bicarbonato y el vinagre (ácido acético) ¿Cuál es el gas que infla el globo? – Si agregas mayor cantidad de vinagre y bicarbonato ¿Qué crees que sucederá? – ¿Qué clase de compuestos son el vinagre y el bicarbonato de sodio? Nota Para hacer química no necesitas de un laboratorio equipado con una gran cantidad de equipos. Muchos experimentos pueden ser realizados en casa. En el siguiente código QR puedes encontrar muchos interesantes. ¡Anímate! 4. Toma tu tabla periódica y responde • ¿Para qué crees que se construyó una tabla periódica? • ¿Qué indican los números romanos? • ¿Qué significa el peso atómico en un elemento? 5. Seguramente has notado que cuando se expone un metal a la intemperie durante días, empieza a presentar una coloración naranja o rojiza. • ¿Qué tipo de reacción química está involucrada? • ¿Solo se puede dar en metales? • ¿Qué condiciones se deben dar para que esto suceda?

Ciencias Naturales 39 6. A continuación se muestra el ciclo del agua. TRANSPIRACIÓN EVAPORACIÓN RIO PRECIPITACIÓN DERRETIMIENTO DE LA NIEVE ¿Cuántos estados presenta el agua en dicho ciclo? Menciónalos. Explico Para responder a las preguntas propuestas por el ICFES en el componente de química, es muy importante relacionar varios conceptos. ¡OJO! No te van a realizar preguntas que busquen que repitas al pie de la letra la teoría vista. Lo realmente importante es que la entiendas y la logres aplicar a la solución de problemas o a explicar fenómenos de la naturaleza. Los temas que verás en esta unidad están enfocados a la materia, de qué está compuesta y cuáles son sus propiedades.

40 El átomo Es la unidad básica de la materia. Éste está compuesto por protones (carga positiva), neutrones (no tiene carga) y electrones (carga negativa). Los dos primeros se encuentran en el núcleo, mientras que los últimos se encuentran orbitando alrededor de éste. Para dar respuesta a problemas con respecto a este tema, debes saber que: • Cuando un átomo pierde electrones queda cargado POSITIVAMENTE, mientras que cuando gana queda cargado NEGATIVAMENTE. En cualquiera de los dos casos se le llama IÓN. Un átomo cargado se representa como Xe (donde e son los números de electrones ganados o perdidos). Podemos decir que “e” es el número de oxidación, y nos indica cuántos electrones puede ceder o recibir un átomo. • La masa atómica (A) es la suma de protones y neutrones. Cuando en un elemento varía ésta, se le conoce como isótopo. ¡OJO! Solo puede variar el número de neutrones, nunca el de los protones. • El número atómico (Z) indica el número de protones que tiene un átomo, el cual es igual al número de electrones cuando es neutro. 12 14 6 6 A Z C C En la prueba SABER debes tener clara la ubicación de Z y de A. Esto es muy importante para determinar cuántos electrones, neutrones y protones tiene un átomo, sea isótopo o ión. Siguiendo con el ejemplo del gráfico, tenemos lo siguiente: Isótopo Número de electrones Número de protones Número de neutrones Carbono 12 6 6 6 Carbono 14 6 6 8 Si el carbono 12 gana 4 electrones entonces se representará como 12 6C-4 • Valencia: # de electrones que quedan libres en el último nivel de energía. Distribución electrónica K L M N O P Q 2e 8e 18e 32e 32e 18e 8e s 2e 2e 6e 6e 10e 10e 14e 6e 2e 2e sp 2e 6e spd sp 6e 10e 2e spdf spd 10e 14e 6e 2e spdf El gráfico muestra de manera resumida el tema de distribución electrónica. Hagamos un ejemplo con un elemento con Z=16. Niveles: K=2, L=8, M=6. Subniveles = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4 Electrones de valencia: 6 (los que están en el último nivel correspondiente al 3 o M). Período: Corresponde al nivel de energía 3. Número de oxidación: número de electrones que un átomo pone en juego cuando forma un compuesto. Tomado de http://www.portalhuarpe.com.ar/medhime20/Nuevos%20OA/Quimica%20Gomez/Distribucion.html

Ciencias Naturales 41 Propiedades periódicas Aumento de afinidad electrónica Aumento de energía de ionización Aumento de radio atómico Aumento de energía de ionización Aumento de radio atómico Recuerda que los elementos se ordenan en la tabla periódica de acuerdo a sus propiedades. Es importante que tengas claro cuáles son: • Afinidad electrónica. • Energía de ionización. • Electronegatividad¨. • Radio atómico. Repasa con tus compañeros de qué trata cada uno de ellos. Tomado de: https://taticortes.wordpress.com/2015/03/19/ley-periodica-y-su-macromundo/ NOTA: La electronegatividad nos permite saber qué tipo de enlace formarán dos elementos que se unen. Si la diferencia está entre 0,4 y 1,6 es un enlace covalente polar, si es igual a cero se denomina un enlace covalente no polar, y si es mayor a 1,6 es un enlace iónico. A continuación, se mostrará un ejemplo que hace parte de la competencia “Uso comprensivo del conocimiento científico”. A continuación, se muestran varios elementos con varias de sus propiedades Elemento Z A Electronegatividad X 11 23 0.93 Y 17 35.45 3.16 V 20 40 1.0 W 4 9 1.57 De acuerdo con lo mencionado anteriormente, formarán un enlace iónico y no polar, respectivamente A. XY y X2W. B. YX y YV2. C. XY y Y2. D. V2 y YX. • La respuesta es la C. Explica por qué. Te invitamos a entrar al siguiente código QR. En éste encontrarás una tabla periódica muy completa

42 Cambios de estado Uno de los temas más importantes tocado por el ICFES en la prueba SABER 11, área de ciencias naturales, es el de los cambios de estado de la materia. Es muy importante que los diferencies y los sepas aplicar. • Sólido: los átomos se encuentran más compactados. • Líquido: Las moléculas se encuentran más dispersas, por lo que tiene mayor movilidad. • Gaseoso: moléculas totalmente desordenadas y sin forma definida. Para dar respuesta a las preguntas de dicha temática, es muy importante que identifiques e interpretes un diagrama de fase, llamado también diagrama de cambios de fase, en el cual dependiendo de la temperatura y la presión, la sustancia se encontrará en un estado diferente de la materia. A continuación, se presenta un ejemplo: Se tiene el diagrama de fase de una sustancia problema. A una temperatura de 120°C y una presión de 2 atm se alcanza el punto triple, en el cual se encuentran en equilibrio el estado sólido, líquido y gaseoso. Si se mantiene la presión constante y se empieza a aumentar la temperatura, en un tiempo t, se espera que A. predomine el estado gaseoso. B. se empiece a solidificar la sustancia. C. inicie el proceso de evaporación. D. no haya sustancia en estado gaseoso. Para dar respuesta a la pregunta debes realizar una interpretación del gráfico. El instante en el que se captura la escena puede ser justo al lado del punto triple, o puede estar muy alejado. En cualquiera de los casos, es claro que si se aumenta la temperatura a la misma presión, todo pasará al estado gaseoso. La opción C es un distractor, ya que a pesar de que hay un proceso de evaporación, este solo indica el paso de lo que había líquido a gaseoso, pero no tiene en cuenta la parte sólida que pasa a líquida o a gas directamente. Por tanto la respuesta es la opción A. La pregunta corresponde a la competencia “Indagación”. Propiedades de la materia. • Extensivas: dependen de la cantidad de sustancia. O sea que varían dependiendo del tamaño del objeto del que estemos hablando. Ej: masa, volumen, longitud. • Intensivas: no dependen de la cantidad de materia. Ej: Punto de ebullición, punto de fusión. Fusión Solidificación Sublimación Sublimación Evaporación Licuefacción Líquido Gaseoso Sólido Temperatura (°C) Gaseoso Líquido Sólido Púnto triple Presión (atm)

Ciencias Naturales 43 Funciones y reacciones químicas. Para la prueba SABER debes tener claro cuáles son las funciones inorgánicas básicas, ya que este es uno de los fundamentos de la química inorgánica.A continuación encontrarás un resumen de cómo se forman este tipo de compuestos químicos. Funciones químicas inorgánicas Metal (Fe, Ca, Na, etc) Hidrógeno No metal (S, F, etc) Hidruros, Ej. NaH, CaH2, FeH2, FeH3, Hidrácidos, Ej. HF, H2S, HBr, etc Metal (Fe, Ca, Na, etc) Oxígeno No metal (S, F, etc) óxidos básicos, Ej. Na2O, CaO, FeO Óxidos ácidos, Ej. SO2, F2O, etc Agua (H2O) Hidróxidos, Ej. (NaOH), Ca(OH)2, Fe(OH)2 Oxisales, Ej. CaSO4, Fe2(SO4)3. Sales haloideas- Ej. NaCI, FeBr3. Oxácidos, Ej H2SO4HFO, H2CO3. • A continuación, presentaremos un ejemplo correspondiente a la competencia “Uso comprensivo del conocimiento científico: Se forman diferentes compuestos, como se menciona a continuación 2X+O2→2XO (1) XO + H2O→X(OH)2 (2) X(OH)2 + H2Y→W + H2O (3) De acuerdo a la información anterior, se puede afirmar que X, Y y W corresponden respectivamente a A. no metal, oxácido y oxisal. B. metal, no metal, sal haloidea. C. no metal, metal, oxisal. D. metal, hidrácido, sal haloidea. Para dar respuesta a la pregunta es importante que tengas claras las estructuras de los diferentes tipos de compuestos químicos que nos podemos encontrar. Para ello, haz uso del cuadro que hicimos al principio. Aquí hay que tener en cuenta que te están preguntando por Y, y no por H2Y. Ahora podemos decirte que la respuesta es la B ¿Estás de acuerdo? Teniendo en cuenta las reacciones (1), (2) y (3), se puede afirmar que se tratan de

44 A. dos reacciones de síntesis y una de doble sustitución. B. una reacción de síntesis y dos de doble sustitución. C. una reacción de sustitución y dos de descomposición. D. dos reacciones de descomposición y una de síntesis. Para resolver la pregunta, .puedes emplear la información del gráfico de la derecha o hacer uso de la intuición, asociando diferentes términos que hemos aprendido en este módulo y en el aula de clases. En la reacción (1) y (2) solo hay un producto. Con lo cual podemos afirmar que se sintetiza un compuesto, mientras que en la reacción (3) hay formación de dos productos, en los que hay desplazamiento (doble). Por tanto la respuesta es de la A. Uno de los temas fundamentales en química, es el de saber nombrar los compuestos. Aquí no nos centraremos en este tema, pero te pediremos que hagas un repaso en casa. Recuerda que para nombrar un compuesto se tiene en cuenta el estado de oxidación de cada unos de los elementos que lo conforman. Balanceo de ecuaciones químicas Es claro que en la prueba no habrá una pregunta explícita de balanceo de una ecuación química. Pero usualmente evalúan esta temática conjugada con las demás, e incluso la usan como una manera de generar distractores. • Los métodos de balanceo son los siguientes • Oxido-Reducción. • Tanteo. • Método algebraico. El uso de uno o de otro va a depender solo de ti. Aunque debes tener claro que hay algunas reacciones que no permiten balancearse por tanteo. Investiga en qué consiste cada uno de los métodos empleados para balancear una ecuación química. Potencial de hidrógeno (pH) El potencial de hidrógeno o pH permite medir la alcalinidad o acidez de una sustancia o solución. El rango de este valor va de 0-14, tal como se muestra en el gráfico. ácido 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 neutro rojo violáceo amarillo verdoso jugo gástrico azul alcalino zumo de limón leche ácida yogur Agua Dura agua destilada jabones agua calcárea 0.1 m NaOH Como puedes ver, las sustancias neutras son aquellas que se encuentran cerca de un pH de 7 (Ej. La sangre que circula por el torrente sanguíneo). A las que se encuentran por encima de 7 se les conoce como alcalinas (Ej. Hipoclorito de sodio), mientras que a las que están por debajo se les denomina ácidas (Ej. Ácido clorhídrico, componente principal del jugo gástrico). http://www.academiatesto.com.ar/cms/el-ph A+B AB+C CB+A C Síntesis C A+B Descomposición Desplazamiento AB+CD AC+BD Doble Desplazamiento

Ciencias Naturales 45 1. En clínica y hospitales es usual encontrar tanques para suministrar gases, como el oxígeno, a los pacientes que lo requieran. La cuestión es que mientras está en el tanque el oxígeno se encuentra en estado líquido ¿Cómo es esto posible? 2. En el caso del punto anterior, al proceso en el que se pasa de oxígeno gaseoso a líquido se le denomina A. gasificación. B. evaporación. C. sublimación. D. licuefacción por condensación. 3. Un estudiante pone a hervir 10 L de agua. El tiempo que tarda en llegar a la temperatura de ebullición es de 5 minutos. Para hacer lo mismo con 15 L de agua en las mismas condiciones iniciales se requiere A. mayor cantidad de temperatura. B. añadir más calor al sistema. C. disminuir la energía total del sistema. D. emplear un recipiente mucho más grande. 4. ¿A qué funciones químicas corresponden los siguientes compuestos? • CO2: • H2SO4: • NaCl: • K2MnO4: • HF: • K2HPO4: • NaHSe: • KCl: 5. En las siguientes reacciones determina el número de oxidación para cada uno de los elementos involucrados en los reactivos y productos. Adicionalmente balancea (sin importar el método) cuando aplique. • H2O2(ac)+SO2(g) → H2SO4(ac) • NO2+NO+H2O → HNO2 • CH3OH+CO → CH3COOH • HNO3 → NO2+H2O+O2 Elabora

46 6. El punto de ebullición está definido como la temperatura a la que una sustancia alcanza una presión de vapor igual a la atmosférica. A continuación, se muestra la temperatura de ebullición de diferentes sustancias a una presión de 1 atmósfera. Sustancia Temperatura de ebullición (ºC) X 35,5 Y 120 Z 85 W 100 V 45 La sustancia que posee mayor presión de vapor en condiciones normales (temperatura de 25°C y Presión de 1 atmósfera) es A. X. B. Y. C. W. D. V. 7. De acuerdo a la información de la pregunta anterior es correcto afirmar que a 80°C se encontrarán en estado gaseoso A. V, W y Y. B. Z, V y X. C. Y, W y Z. D. X, Y y W. 8. Señalar en las siguientes reacciones quién es el agente oxidante y quién el reductor. • 2H2SO4 + 2KBr → Br2 + K2SO4 + SO2 + 2H2O. • K2Cr2O7 + 7H2SO4 + 6KI → 3I2 + Cr2(SO4)3 + 4K2SO4 + 7H2O. 9. Realizar la distribución electrónica de los siguientes elementos, indica en qué grupo y período de la tabla periódica se encuentran y luego busca en ésta para saber de qué elemento se trata. • Z=16. • Z=5. • Z=38. 10. A continuación se muestran diferentes características para algunos elementos químicos Sustancia # de protones # electrones # neutrones 1 23 23 25 2 12 12 12 3 15 18 15 4 7 6 10 Los elementos que corresponden a un ión son: A. 1 y 2. B. 2 y 3. C. 3 y 4. D. 1 y 4.

Ciencias Naturales 47 Unidad 4 Mezclas, soluciones y química del carbono Objetivos: • Identificar las diferencias entre los tipos de mezclas, cómo se separan, cómo se determina su concentración y las propiedades termodinámicas que las rigen. • Entender y aplicar los conceptos termodinámicos para dar solución a problemas de soluciones y gases. • Comprender e identificar las diferentes funciones de la química orgánica, y explicar su importancia en la naturaleza. Empieza El aire: fundamental para la vida en la Tierra. Hay muchas formas de vida en la tierra, las cuales son capaces de adaptarse a diferentes condiciones ambientales y tomar sustancias de dicho medio para sobrevivir. Particularmente hoy hablaremos del aire, el cual es una mezcla de gases, compuesto principalmente de nitrógeno y oxígeno, aunque vale la pena aclarar que la composición de éste va a depender de la altitud en la que nos encontremos. Así por ejemplo, el aire que respiramos, que se encuentra en la troposfera tiene además de los mencionados anteriormente, dióxido de carbono, hidrógeno y algunos gases nobles; mientras que en la estratósfera nos encontramos con el ozono, compuesto químico fundamental para protegernos de la radiación proveniente del Sol, aunque para nosotros puede resultar ser mortal. De dicha mezcla obtenemos un compuesto necesario para que nuestras células, tejidos y órganos funcionen correctamente: El Oxígeno. Así que en realidad nosotros no respiramos aire, sino oxígeno, mientras que los demás gases son inertes y no son empleados por nuestro cuerpo. ¿Y qué es eso del gluten? ¿Has notado que se ha puesto de moda ofrecer alimentos libres de gluten? Pero ¿En realidad sabes de qué trata? ¿Es tan malo como lo exponen miles de avisos publicitarios? Pues este compuesto químico es una proteína, formada por glutelninas y gliadinas, las cuales son glicoproteínas presentes en el trigo, la cebada y otros cereales. La química te ayuda a dar respuesta a este tipo de preguntas. En realidad esta proteína es considerada en la industria de alimentos como un alérgeno, o sea, una sustancia que puede generar efectos secundarios negativos en un pequeño porcentaje de la población que lo consume, como alergias o intolerancia del alimento. Otro ejemplo es el de las personas que son alérgicas al maní ¿Entiendes? Podemos decir entonces que esta proteína solo causa efectos adversos a la salud de aquellos que son alérgicos. De hecho, hasta la fecha no hay artículos científicos que hablen negativamente del gluten en una persona no alérgica. Curiosidades… El llamado flogisto Una de las preguntas que nos formulamos cuando apenas somos unos niños es la razón por la que los cuerpos arden, y cómo el fuego es capaz de seguirse propagando. Pues bien, en el siglo XVII se propuso que todos los cuerpos combustibles poseían una sustancia llamada flogisto, la cual explicaba por qué los cuerpos ardían. Hoy se sabe que dicha sustancia es el oxígeno que se encuentra en el aire. O O O O Gliadina O O O N N N N N N N O

48 1. Si adicionas azúcar a dos tazas de café, una caliente y otra a temperatura ambiente ¿En cuál crees que se disolverá más rápido? 2. Toma varios alimentos que consumas a diario y lee la etiqueta. ¿Cómo expresan la concentración? ¿Sabes qué significa? Si es así, explícalo. 3. Resuelve la siguiente sopa de letras: QUIMOLETRAS Normalidad Homogénea Estequiometría Solubilidad Gas Solvente Solución Soluto Insaturada Molalidad Sobresaturada Temperatura Saturada Molaridad Presión P N S M O E H C S J U L S O A T E Y T O E O F V O A C T U T S I E K N G L R T L I B M S O G F K N M L C U V S M W A X M O Z B E G S P Y E D E I O A Y L Y L G M I Y A E X X G N J W B L J I Z F É U A T R Z N I T R G V R I A D X A N B U A I L J E I E H H E D K A Z I E R T S S O L U C I Ó N S A I D E I A U O I O G A S U O A B A D O F E D R L E S T E Q U I O M E T R I A A A U S O L U B I L I D A D U H J E B T P M U U U X J A M J T C R P C S O V A R W R D X H V P Y H M A C X J P R E S I O N A N Q A U E R D E D M O L A R I D A D E X R E K H A L A Z A C C A U Y O J I U K I W Z R 4. Define los siguientes conceptos: • Mol. • Reactivo límite. • Número de Avogadro. • Reactivo en exceso. • Porcentaje de rendimiento. • Porcentaje de pureza. • Equilibrio químico. 5. A continuación, se presenta la curva de solubilidad de un soluto en agua. • ¿Qué entiendes de la misma? • ¿Cuál es el efecto que tiene el aumento de la temperatura sobre la solución? • ¿Qué pasa cuando la temperatura es muy baja y hay mucha cantidad de soluto? Explora 25 25 50 75 100 40 60 80 100 g de soluto/100 g de solución T(°C)

Ciencias Naturales 49 6. La cafeína es un sólido amargo. Es considerada un alcaloide, y actúa de forma similar a una droga psicoactiva. • ¿Identificas alguna función orgánica? Señálala en el gráfico. 7. Investiga acerca de los diferentes métodos de separación y responde cuál emplearías en los siguientes casos • Separar sal del agua de mar. • Mezcla de aceites con diferentes densidades. • Separar una solución de agua y etanol. N N N N CH3 O H2C CH2 O Explico Química orgánica: Generalidades. Debes saber que la química orgánica es bastante amplia. Recuerda que ésta se encarga del estudio de todas las sustancias que en su mayoría están compuestas por carbono (C), el cual se encuentra enlazado a otros átomos. Dichas sustancias hacen parte fundamental de las llamadas biomoléculas, las cuales son el pilar de todos los seres vivos: proteínas, carbohidratos, lípidos y ácidos nucleicos. Función Grupo Terminación Ejemplo Hidrocarburos Alcano –C-C- -ano (Sustituyente -il) CH3-CH3 Etano Alqueno –C=C- -eno (Sustituyente –enil) CH3–CH=CH3-CH3 2 buteno Alquino -C ≡C- -ino (Sustituyente –inil) Hidrocarburos aromáticos C H H H H H H C C C C C CH3 Metil Benceno Alcoholes R-OH -ol (Sustituyente –hidroxi) CH3CH2OH Etanol Éteres R-O-R -éter (sustituyente –iloxi) Fenoles OH Fenol (Sustituyente fenil) OH CI 2 cloro fenol Aldehídos R-CHO -al ( –formil) H C H H C H H C O H Propanal

50 Función Grupo Terminación Ejemplo Cetonas R C O R -ona (Sustituyente –oxo) CH3 C O CH3 Propanona Ácidos carboxílicos R-COOH Ácido …oico (Sustituyente –Carboxi) HO OH O O Ácido pentanodioico Ésteres R-COO-R ---ato de..ilo (sustituyente –iloxicarbonil (COOR) y oiloxi (OCOR) CH3 C O O CH3 Etanoato de metilo Anhídridos R-CO-O-CO-R Anhidrido-----oico CH3 C O C O O CH3 Anhidrido etanoico Aminas Primaria R N H H -amina (sustituyente –amino) CH3-NH2 Metalamina Secundaria R NH H R’ CH3 CH CH3 NH Etilemetilamina Terciaria R N R’’ R’ CH3 N CH3 CH3 Trimetilamina Nitrilos (Cianuros) R - C - N -nitrilo (sustituyente ciano-) CH3 - C - N Metanonitrilo Amidas R-CO-NR2 -amida (sustituyente amido) C O NH2 Bencenocarboxiamida Derivados halogenados R-X Haluro de…ilo (Bromuro, cloruro, fluoruro, etc) CH3 CH2 CH CH Br Br CH3 CH CH 1,1 dibromo-4 mtil2 hexeno Haluros de ácido R-COX (X es un halógeno) Haluro de…oilo (Sustituyente –haloformil) Br O Bromuro de butanoilo En la prueba SABER es probable que te encuentres con muchas sustancias de este tipo, para lo cual es fundamental que sepas cuáles son las principales funciones que las forman. Así que para ello, puedes hacer uso de la información presentada en la tabla anterior. Mezclas. Quizá uno de los temas más importantes en el componente químico de la prueba de ciencias naturales es el de mezclas. Recuerda que las mezclas resultan de la combinación de dos o más sustancias en cualquiera de los estados de la materia, las cuales NO reaccionan químicamente. Éstas se clasifican en heterogéneas y homogéneas. En las primeras se aprecian diferentes fases (cuando se mezcla agua y aceite, por ejemplo), mientras que en las segundas no hay una diferencia visible entre las sustancias involucradas. Para saber si una mezcla resulta ser homogénea o no, debes hacer uso de las propiedades de éstas. Por lo general, cuando dos o más sustancias presentan diferencias notables de densidad, difícilmente se mezclarán. Por otra parte, entra a jugar si dichas sustancias son polares o no polares: LO POLAR SE MEZCLA CON LO POLAR, Y LO NO POLAR CON LO NO POLAR.