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Todo se trata de construir estructuras
Toda edificación contiene algo de materiales como: Metal, cristal, concreto, plástico y madera.
Let’s make a cake from scratch(totally from scratch)
Protón Neutrón ElectrónProtón Neutrón Electrón
E = mc2
E = 1 kg x (300,000,000 m/s)2
E = 9x1016 joules1 joule = 1 watt for 1 secondE = 9x1016 watts x sec x kilo x 1 hr
1000 3600 secE = 25,000,000,000 (25 billones) kilowatt-hrsArizona produce y usa 58 billones KW-hrs en 1999La mitad del año para producir la suficiente energía para crear la masa de un pastel (1kg).Costo = alrededor 3 billones de dollares
La eenergía Luminosa(fotones) son necesaerios para la creación de la materia
¿De que está hecha la luz?
1. Campo eléctrico
2. Campo magnético
La energía luminosa (fotones) es necesario para la creación de la materia
De 2 a 3 volts pueden producir luz visible, pero no es considerada como gran energía. Necesitamos mayor frecuencia luminosa, la cual tiene mayor fotoenergía.
El cinescopio(tambien llamado TRC) que tiene la T.V. y el monitor de la computadora crea luz acelerando los electrones con 30,000 volts eléctricos para ser lanzados través del fosforo que se encuentra al frente del monitor. Esta luz es muy fuerte pero no es suficiente.
La maquina de Rayos-X usa 100,000 to 200,000 volts eléctricos para acelerar los electrones que golpean la placa metálica. Cuando los electrones llegan a su punto mas alto, entregan la energía como de alta luminosidad llamado rayos-x. Esta luz puede atravesar materia, pero aún no tiene la energía suficiente para crear materia.
Para crear un electrón se necesita por lo menos un millone de volts. Este voltaje es igual al que contiene un relámpago. Este voltaje expulsa los electrones desde el cielo hasta el piso, los cuales son detenidos por el aire. Si esto no fuera asi, habría la posibilidad de que dos electrones acelerados por un millon de volts al golpear el suelo produciran luz con suficiente energía para crear un nuevo electrón.
El electrón y el anti-electrón (positrón) se crean cuando los rayos gamma colisionan con energía de 1 millon de volts.
ElectrónElectrón Positrón(anti-electrón)
Positrón(anti-electrón)
El electrón y el anti-electrón (positrón) se crean cuando los rayos gamma colisionan con energía de 938 millon de volts.
ProtónProtón Anti-ProtónAnti-Protón
Se pueden ver Quarks de seis “sabores” o “colores” distintos, mientras que los Anti-quarks son creados cuando altos rayos de energía gamma coalicionan energía de unos 300 millones de Volts.
QuarksQuarks Anti-quarksAnti-quarks
U
D
U UD
ProtonProton
UD D
Neutron
+2/3
-1/3
El neutrón
Protón Electrón
Protón Neutrón ElectrónProtón Neutrón Electrón
Protón Neutrón ElectrónProtón Neutrón Electrón
Helio-2
Carbon-6
Protón Neutrón ElectrónProtón Neutrón Electrón
¿Pero qué hace conveniente los building blocks?
El popular juguete “Tinkertoys” nos da una de idea del porque.
Los bloques deben de colocarse de cierta forma para poder ser conectado con el siguiente.
Tinkertoys tiene piezas circulares con orificios, para que los palillos actúen de conectores entre estas piezas.
Con palillos de diferentes longitudes y distintos tipos de piezas circulares, se pueden crear muchas cosas distintas.
Cosntruyendo elementos
Hidrógeno-1 Helio-2 Litio-3
Carbono-6Boro-5Berilio-4
Protón Neutrón ElectrónProtón Neutrón Electrón
Usando las bases estructurales de neutrones, protones y electrones construímos distinos elementos
Construyendo elementos
Hidrógeno-1 Helium-2 Lithium-3
Carbon-6Boron-5Beryllium-4
Los elementos ahora son bases estructurales
Hidrógeno
Carbono-6 Oxígeno-8
Nitrogéno-7
Elementos que son las bases estructurales
Hidrógeno Nitrógeno-7
Oxígeno-8
Carbono-6
Diversidad extrema
• Aunque la construcción de elementos se trata de simplemente agregar un protón, un electrón y normalemente un solo neutrón por cada nuevo elemento, las propuedades de cada elemento pueden cambiar de una forma drampatica.
Diversidad Extrema
Nitrógeno-7Nitrógeno-7
Carbono-6Carbono-6
Oxígeno-8Oxígeno-8
Fluor-9Fluor-9
Neón-10Neón-10
H 2 13 14 15 16 17 He
Li Be B C N O F Ne
Na Mg 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Al Si P S Cl Ar
K Ca Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
Rb Zr Ag I Xe
Cs Ba W Pt Au Hg Pb Rn
Fr
U Pu
1 18x
y
dp
s
z
f
Diversidad dentro del mismo elemento
Diversidad dentro del mismo elemento
Diversidad en el mismo elementoDiversidad en el mismo elemento
Diversidad en el mismo elemento
Carbono Amorfo.
Lámpara Negra
Usador en tintas negras para pinturas, copiadoras y para impresoras de inyeccion de tinta.
Hidrógeno
Hidrógeno
Carbono-6
Hidrógeno
Hidrógeno
Los compuestos son dos o más elementos que comparten uno de sus electrónes o a perdido y/o ganado uno.
Hydrogen
Hydrogen
Carbon-6
Hydrogen
Hydrogen
Los compuestos son uno o más elementos que comparten electrones.
Oxígeno8 protones
Magnesio12 protones
8 (+)10 (-)-2 Carga
12 (+)10 (-)+2 Carga
Los compuestos son dos o mas elementos que se unen por tener cargas opuestas.
Oxígeno-8 pMagnesio-12 p 8 (+)10 (-)-2 Carga
12 (+)10 (-)+2 Carga
Enlace Iónico
NitrógenoNitrógenoLitio Litio
OxígenoOxígeno
HH
H NC O
Los elementos son entonces las bases estructurales
OH H
CH
C
H
Los compuestos se encuentran Los compuestos se encuentran clasificados en Orgánicos e Inorganicosclasificados en Orgánicos e Inorganicos
Se necesitan 3 materiales de construcción para hacer un ladrillo
El ladrillo se convierte en un elemento constructivo para hacer una hilera
La hilera se convierte en otro elemento constructivo para hacer el muro.
Si OO
Si OO
Si OO
Si OO
Si OO
Si OO
Si OO
Si OO
Si OO
Si OO
Otros elementos, que son considerados como metales y ordenados de acuerdo a su abundancia, son aluminio, hierro, calcio, sodio y potasio.
H 2 13 14 15 16 17 He
Li Be B C N O F Ne
Na Mg 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Al Si P S Cl Ar
K Ca Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
Rb Zr Ag I Xe
Cs Ba W Pt Au Hg Pb Rn
Fr
U Pu
1 18
Si un metal dona uno o más electrónes a un no-metal, el metal se convierte en positivo y el no-metal, en negativo, provocando que estos se atraigan.
+1
+2 -1-2-3-4+3
Los compuestos orgánicos son aquellos que normalmente provienen de los organismos vivos. Siempre contendran carbono, y unos mas otro tipo de elementos como hidrógeno, oxígeno y notrógeno.Ejemplos; Alcohol, Azucar, Grasa, Proteina.
HH HH
HH
CC
HH
HH
HH
CC CCHH HH
HH
HH
CCHH Hidrocarburos
HH
CC
HH
HH HH
Metano
CC
HH
HH
HH
CC
HH
HH
CC CC
HH
HH
HH
Butano
Propano
HH
CC
HH
HH CC
HH
HH
HH
Etano
Gasolina HH
HH
HH CC
HH
CCHH
HH
CCH HH
CC
HH HH
CCHH
HH
CCHH
CCHH
HH
HH
HH
HH
HH CC
HH
CCHH
HH
CCH HH
CCHH HH
CCHH
HH
CCHH
CCHH
HH
HH
HH
CC
HH
CCHH
HH
CCH HH
CCHH HH
CCHH
HH
CCHH
CCHH
HH
HH
HH
HH
HH CC
HH
CCHH
HH
CCHH HH
CC
HH HH
CCHH
HH
CCHH
CCHH
HH
HH
HH
CC
HH
CCHH
HH
CCHH HH
CC
HH HH
CCHH
HH
CCHH
CCHH
HH HH
CCHH
HH
CCHH HH
CCHH HH
CCHH
HH
CCHH
CCHH
HH
HH
HH
CC
HH
CCHH
HH
CCHH HH
CCHH HH
CCHH
HH
CCHH
CCHH
HH
HH
HH
H
HH CC
HH
CC
HH
H
CC
HHHH
CC
HH H
CC
HH
HH
CC
HH
CC
HH
H
HH
H
CC
HH
CC
HH
H
CC
HHHH
CC
HH H
CC
HH
HH
CC
HH
CC
HH
H HH
CC
HH
H
CC
HHHH
CC
HH H
CC
HH
HH
CC
HHCC
HH
H
HH
HH
CC
HH
CC
HH
HH
CC
HHHH
CC
HH HH
CC
HH
HH
CC
HHCC
HH
HH
HH
HH
CC
HH
CHH
HH
CC
HHHH
C
HH HH
CC
HH
HH
C
HH
CC
HH
HH
HH
HH
CC
HH
C
HH
HH
CC
HHHH
C
HH HH
CC
HH
HH
C
HH
CCHH
HH HH
CHH
HH
CCHH
HH
C
HH HH
CCHH
HH
CHH
CCHH
HH
HH
HH
C
Diesel
Aceite de Motor
Plástico
CCHH Hidrocarburos
HH
CC
HH
HH HH
Metano
O
HH
CC
HH
HH HH
Metano
O
HH HHCC
HH Metano
HH
HHCC
HHMetanol
HHOO
HH
HHHHHH
HHHH HHHH HH
HH CC
HH
Metanol (alcohol metílico)
OOHH HH CC
HH
CC
HH
OO HH
Etanol (alcohol etílico)
CC
HH
CC
HH
OOHH
Propanol (alochol propílico)
HH CC
HH
CC
HH
HH CC
HH
OOHH
HHCC
HH
Alcohol isopropílico
OO
OO OO
HH
HHHH
CCHH
Ácido Fórmico(antídoto para mordeduras venenosas)
HHHH
CC
HH
CCOO
HH
Ácido acético(vinegre)
CC
HH
CC
HH
HH
Ácido butírico
HH
CC
OO
HH
CC
HH
OO
HHHH HHCC
HH
CC
HH
OOHH
HH CC
HH OO
HHHH
CC
HH
CCOO
HH
HHHH HHCC
HH
CC
HH
OOHH CC
HHOO
HHHH
CC
HH
CC
Ácido Acético(vinagre)Propanol (Alochol propílico)
Pérdida de agua
Acetato de Propil> Sabor a pera
HH HH
CC
HH
OOHH
HH CC
HH OO
HHHH
CC
HH
CCOO
HH
HH HH
CC
HH
OOHH CC
HHOO
HHHH
CC
HH
CC
Ácido ButíricoEtanol (Alcohol Etílico)
Pérdida de Agua
Butrato Etílico> Sabor a piña
HH
CC
HH
HH
CC
HH
HH
CC
HH
HH
CC
HH
O
O
O
H
H CH
CH
H
CH H
C
H
CH
H
HOH
H
CH
H
CH H
C
H H
CH
H
CH H
C
H
H
H CH
CH
H
CH H
C
H
OH
H
CH
H
CH H
C
H
C
H CH
HH
CH H
C
H
H
H CH
CH
CH
OH C
H H
CH
H
CH H
C
H
CH
CH
H
H
H
C
H
C
H
Los ácidos grasos son ácidos orgánicos con largas cadenas de carbono
Lípidos: aceites y grasas(mantequilla)
O
O
O
H
H CH
CH
H
CH H
C
H
CH
H
HOH
H
CH
H
CH H
C
H H
CH
H
CH H
C
H
H
H CH
CH
H
CH H
C
H
OH
H
CH
H
CH H
C
H
C
H CH
HH
CH H
C
H
H
H CH
CH
CH
OH C
H H
CH
H
CH H
C
H
CH
CH
H
H
H
C
H
C
HO
H
H
H
H
H
H
OC
OC
C
H
H
Los ácidos grasos son ácidos organicos con cadenas largas de carbono.
Glicerina
Lípidos: aceites y grasasO
H
C
H
CH
H
CH
H
CH
CH
HH
H
CH
H
CH
H
CH
H
CH
H
CH
H
CH
O
H
CH
CH
H
CH H
C
H H
CH
H
CH H
C
H
C
H CH
HH
CH H
C
H
O
H
C H
CH
CH
C
H H
CH
H
CH
H
C
H
CH
CH
H
H
H
C
H
CH
O
H
H
H OC
OC
C
H
H
O
CH Hidrocarburos
Gasolina
H
H
H C
H
CH
H
CH H
C
H H
CH
H
CH
CH
H
HDies
el-12
Aceite
-20
Plástic
o
100
0s
H
H
H C
H
CH
H
CH H
C
H H
CH
H
CH
CH
H
H
H
H
H C
H
CH
H
CH H
C
H H
CH
H
CH
CH
H
H
OOC
O
O
C
CO
O
O
C
Glicerina
H
H
H
H
H
H
OC
OC
C
O
H
H
H
H
O
H
H
OC
OC
C
H
H
OH
H
OC
C
H
H
Ribosa
HHCarbohidratos
O
H
H
OC
OC
C
H
H
O
H
H
H
OC
C
H
H
Glucosa
HOCH
H
OO
O
C
Glicerina
H
H
H
H
H
H
OC
OC
C
O
H
H
H
H
O
H
H
OC
OC
C
H
H
OH
H
OC
C
H
H
Ribosa
HHCarbohidrato
O
H
H
OC
OC
C
H
H
O
H
H
H
OC
C
H
H
Glucosa
HOCH
H
OO
O
H
H
OC
OC
C
H
H
O
H
H
H
OC
C
H
H
GlucosaFórmula estructural.Cadena de glucosa
HOCH
H-C=O | H-C-OH |HO-C-H | H-C-OH | H-C-OH | CH2OH
H
GlucosaMódelo específico.Cadena de glucosa
Glucosa glucose bending
GlucosaTwo ring shape
versions
alpha-glucosealpha-glucose
beta-glucosabeta-glucosa
La glucosa se transforma en 4 formas distintas millones de veces en un solo segundo.
H2O
O
O
H2O
O
H2O
H2O
O
O
CH2OH H2O
O
H2O
H2O
O
CH2OH H2O
O
H2O
O
H2O H2O
O
Usada por las bacterias que conforman la placa dental. También usada por doctores para incrementar el flujo sanguíneo y prevenir la coagulación.
C
OHH
OO
¿Cómo producir una proteína?
Nitrégeno-7
Carbono-6
Oxígeno-8
Hidrégeno-1
4 3 2 1
Carbono Nitrógeno Oxígeno Hidrógeno
Número de conexiones disponibles(enlaces)
O
O||
HOO
O||
HH
HH
HH CC
HH
CCHH
HH
CCHH HH
CC
HH HH
CCHH
HH
CCHH
CCHH
HH
HH
HH
CC
HH
CCHH
HH
CCHH HH
CC
HH HH
CCHH
HH
CCHH
CCHH
HH HH
CCHH
HH
CCHH HH
CCHH HH
CCHH
HH
CCHH
CCHH
HH
HH
HH
CC
HH
CCHH
HH
CCHH HH
CCHH HH
CCHH
HH
CCHH
CCHH
HH
HH
Aceite para Motor
HHCCHH
HH HH
¿Como se producen las proteínas?
Nitrógeno-7
Carbono-6
Oxígeno-8
Hidrógeno-1
HH
H NC
O
O
C
C
NO
H
HH
Amonia Ácido acético Vinagre
C
H
H H
Los aminoácidos son la base estructural de las proteínas
HH
H NC
O
O
C
C
NO
HH C
H
H H
Amonia Ácido acético Vinagre
Los aminoácidos son la base estructural de las proteínas
HH
H NC
O
O
C
C
N
O
H C
H
Aminoacid
Glycine
C
H
H
Alanine
S
Los aminoácidos son la base estructural de las proteínas
HH
H NC
O
O
C
C
N
O
H C
H
Aminoácido
Glicerina
C
Los aminoácidos son la base estructural de las proteínas
SH N OC
HOCN
OH C
H
Haciendo varias combinaciones con los 5 átomos antes mencionados, los seres vivos pueden producir un total de 20 aminoácidos, que después conformaran todas las proteínas necesarias.
Los aminoácidos son la base estructural de las proteínas
HOCN
OH C
H
S
H
O
CN
Los aminoácidos son la base estructural de las proteínas
H NC
Los aminoácidos son la base estructural de las proteínas
OC
Glicina
S
H
OH
CN
O
H C
H
HH
HH
OCN
O
C
H
H
Glycine
H NC OC
Glicina
S
H
OH
CN
O
H C
H
HH
H
H
OCN
O
C
H
H
AlaninaC HH
Pérdida de agua
Los aminoácidos son la base estructural de las proteínas
H NC OC S
HH
CN
O
H C
H
H
H
OCN
O
C
H
H
C HH
Los aminoácidos son la base estructural de las proteínas
Ácido aspártico
H NC OC S
OH
Fenilanina
HCN
O
H CH
O C
O
H
C HH
H
H
H
OCN
O
CH
H
HH C
CC
C
C
C CHH
H
H
AspartameNutrasweet (Equal)
Los aminoácidos son la base estructural de las proteínas
Los amino-ácidos forman dos tipos de proteínas.
• Estructural: Este tipo es usado para conformar estructuras en un organismo.
• Química: Este tipo es el que encuentra en las reacciones químicas. Son anticuerpos y encimas que participan en chemical chores.
Structural Proteins
Cabello (keratina)
Uñas (keratina)
Piek (colágeno)
Músculos (miosin, etc.)
Cartílago (glicoproteina: proteinas ligadas a carbohídratos)
Ligamentos (colágeno más glicoproteinas)
Cornea del ojo(colágeno/keratina)
Proteínas Químicas
• En los glóbulos rojos (RBC), la proteína, hemoglobina, lleva el oxígeno.
• Los glóbulos blancos (WBC) crean proteínas especializadas llamadas anticuerpos que neutralizan substancias tóxicas en ek cuerpo. Los glóbulos blancos también producen peróxido de hidrógeno para matar bacterias.
Peróxido de Hidrogeno
H O O H
Enzimas: proteínas para controlar las reacciones.
• Las enzimas son proteínas que aceleran o producen reacciones que normalmente no suceden.
• Por ejemplo, cuando el cuerpo “quema” grasas, se produce el peróxido de hidrógeno. Como se sabe el peróxido de hidrógeno se usa para matar gérmenes y para decolorar el cabello. Pero al mismo tiempo es peligroso para la vida ya que se descompone en agua y oxígeno, siendo este último demasiado reactivo y llega a atacar partes críticas de las celulas como el ADN y ciertas enzimas. Por suerte hay una enzima que logra descomponer el peróxido de hidrógeno sin problema alguno.
Enzimas: Proteínas especiales• Abajo hay dos representaciones de una enzima, “catalizada”. La de la izquierda muestra
todos los átomos que conforman la cadena de amino-ácidos que forman la proteína. La imagen de la derecha, muestra la forma causada por los amino-ácidos. Es una forma específica de las protéinas que le da la habilidad de atacar otros químicos y causar reacciones. Por ejemplo, los catalizadores pueden controlar 200,000 moléculas de pereóxido de hidrógeno por segundo y convertirlas en agua y oxígeno sin riesgo alguno.
H O HO
H O HO
H
OH
O OH
OH
Organic Building Blocks
H NC O S
HidrocarburosCarbohidratos y Lípidos
Amino-ácidos y proteínasMás amino-ácidos y proteinas
P
Ácidos Nicléicos ARN y ADBN
Átomos únicos de hierro, cobre y magnesio para algunas proteínas
Protón Neutrón ElectrónProtón Neutrón Electrón
3 billones de dolares eléctricos
y un billón de volts
Protón Neutrón ElectrónProtón Neutrón Electrón
H NC O S
Carbohidratos=azucares & starch Lípidos=aceites, grasas, mantequilla, margarina
Amino-ácidos y proteínasHuevos y leche
Todo se trata de construir estructuras
