Väidetavalt on terves bioloogias kõige
tähtsam molekul ATP.
ATP on adenosiin trifosfaat.
See kõlab väga uhkelt.
Aga kõik, mida pead mäletama või kui näed ATP-d
mõnes biokeemilises reaktsioonis,
peaks su aju ütlema, et me tegeleme
bioloogilise energiaga.
Või teisiti mõeldes on ATP väärtus --
ma panen selle jutumärkidesse -- bioloogilises energias.
Kuidas on see väärtus energias?
ATP varub energiat enda sidemetes.
Ja ma seletan, mida see tähendab mõne aja pärast.
Ja enne, kui me õpime milline adenosiinirühm
või 3-fosfaadi rühm välja näeb, võid sa
pimesi uskuda, et kujutad ette, et ATP on tehtud millestki,
mida kutsutakse-- las ma teen seda ilusa värviga--
adenosiini rühmaks.
Ja siis, lisades selle on sul kolm fosfaati.
Mitte võib olla vaid kindlasti
Just nii on sul lisandunud kolm fosfaati
Ja see on ATP.
Adenosiin trifosfaat.
Tri- tähendab 3 fosfaatrühma.
Nüüd, kui võtad adenosiin trifosfaadi ja hüdrolüüsid
seda sidet, mis tähendab kui sa võtad
juurde vee.
Niisiis ma lisan natuke vett sinna.
Ütleme, et mul on H2O.
Siis üks fosfaatrühm nendest läheb katki.
Põhiliselt osa sellest veest liitub selle fosfaatrühmaga,
ja siis osa sellest liitub
selle fosfaatrühmaga siin.
Ma näitan seda natuke detailsemalt
Aga ma tahan anda enne suuremat ülevaadet.
Nüüd on sul alles adenosiini rühm, milles
on nüüd 2 fosfaati
Ja seda nimetatakse adenosiin difosfaat või ADP.
Enne oli meil trifosfaat, mis tähendas kolme fosfaati.
Nüüd on meil difosfaat, adenosiin trifosfaat,
nüüd kirjutame tri asemel lihtsalt di.
See tähendab, et sul on kaks fosfaatrühma.
Ja nii on ATP hüdrolüüsitud, või oled
lõhkunud ühe fosfaatrühmadest.
Ja nüüd on alles ADP ja lisaks veel
üks fosfaatrühm.
Ja see on kõige võti, kui me räägime kõigest
mis seondub ATP-ga
ja nüüd on sul natuke energiat.
Ja niisiis, kui ma räägin, et ATP on väärtus bioloogilises
enegias, siis seda sellepärast.
Kui sul on ATP, ja kui sa-- mõne keemilise
reaktsiooni käigus-- paiskad välja selle fosfaat- rühma siit.
See tekitab energiat
Seda energiat kasutatakse tavalisel kuumusel
Või saad seda reaktsiooni teha teiste reaktsioonidega
mis kulutab energiat.
Ja nood reaktsioonid on võimelised edasi minema.
Ma joonistan ringid
Adenosiin ja fosfaat.
Ja tõsiselt, see on kõik, mida sul vaja teada on.
See, mida ma juba näidanud olen on tõesti kõik, mida
vaja teada on praktikas kuidas ATP tegutseb
Paljudes bioloogilistes süsteemides. Ja kui tahad
minna teist teed.
Kui sul on energia ja tahad toota ATP-d, siis
reaktsioon kulgeb sedasi.
Energia + fosfaatrühm + ADP,
saad tagasi ATP.
Ja see on varutud energia.
See pool võrrandist varus energiat
ja see pool võrrandist kasutas energiat.
Ja see on tõesti kõik-- tegelikult umbes 95% sellest, mida
tõesti pead teadma, et aru saada ATP funktsioonist
bioloogilises süsteemis. See lihtsalt varub energiat, kui
sa-- ATP-l on energiat.
Kui lõhud fosfaadi ära, see toodab energiat.
Ja kui tahad ADP-st ja fosfaadist teha
ATP-d on sul vaja kasutada energiat.
Niisiis, kui sul on ATP, see on energia allikas.
Kui sul on ADP ja sa tahad ATP-d pead kasutama energiat
Siiani olen joonistanud ringi, mille keskel on A ja see
ütleb seda, et see on adenosiin.
Vahepeal ma mõtlen, et on rahuldav näha
milline molekul tegelikult välja näeb.
Ma lõikasin ja kleepisin selle Wikipediast.
Ja põhjus, miks ma ei näidanud seda algselt on see,
et see näeb keeruline välja.
Kuna on konseptuaalne põhjus, miks ATP on väärtus energiast
arvan ma, et see on küllaltki sirgjooneline.
Kuna sellel on kolm fosfaati saab üks fosfaat ära minna.
Ja selle tulemuseks saab energia
olemasolu süsteemis.
Või kui sa tahad lisada fosfaati
on sul vaja energiat.
See on tavaline printsiip ATP-s.
Aga see on tegelik struktuur.
Aga isegi siin me saame seda lõhkuda ja näha, et see tegelikult
pole väga paha.
Me ütlesime adenosiin.
las ma joonistan adenosiinrühma.
Meil on adenosiin.
See siin on adenosiin.
See osa molekulist siin.
See on adenosiin.
Ja need, kellele pakkus huvi mõni teine video,
võivad ära tunda selle osa adenosiinist
-- seda kutsutakse adenosiiniks aga see osa siin--
on adeniin.
Mis on sama adeniin, mis koosneb nukleotiididest,
mis on DNA selgrooks.
Mõnedel molekulidel bioloogilistes süsteemides on rohkem
kui üks ülesanne.
See on see sama adeniin, kui me rääkisime
adeniinist ja guaniinist.
See on puriin.
Ja siin onn sammuti pürimidiin, aga ma ei hakka
nii põhjalikuks minema.
Aga see on sama molekul.
See on lihtsalt huvitav.
Sama asi, mis on DNA ehituses on osa sellest, mis
on energia molekulides.
Adeniin on osa adenosiinist ja see on osa ATP-st
Ja teine osa siin on riboos.
Mille võid veel ära tunda on RNA, ribonukleiinhape.
Seda sellepärast, et riboos tegeleb
terve selle situatsiooniga.
Aga ma ei lähe nii põhjalikuks.
Riboos on viise süsinikuga suhkur.
Kui ei joonistata molekuli tuleneb see sellest, et
see on süsinik.
See on üks süsinik siin, kaks süsinikku, kolm süsinikku,
neli süsinikku, viis süsinikku.
Ja seda on hea teada.
Hea on teada, et nad jagavad oma molekulide
osa DNA-ga
Ja need on tavalised ehitusplokid, mida me näeme
kogu aeg.
Aga ma rõhutan, et selle teadmine või mäletamine
ei aita sul kergemini aru saada lihtsast
mõistmisest, et ATP juhib
bioloogilisi reaktsioone.
Ja siia ma joonistasin 3-fosfaat rühma ja see on
nende tegelik molekuli struktuur.
Need on Lewise struktuurid
See on esimene fosfaat rühm.
See on teine fosfaat rühm.
Ja see on kolmas fosfaat rühm
Lihtsalt nii.
Kui ma seda esmalt õppisin oli minu esimeseks küsimuseks, okei, ma saan
seda pimesi uskuda, et kui sa võtad ühe nendest
fosfaatrühmadest ära või kui sidet hüdrolüüsida siis
kuidagi vabaneb energia.
Ja siis läksin ma edasi ja vastasin kõigile küsimustele
millele oli vaja.
Aga miks see vabastab energiat.
Mis on selles sidemes, mis vabastab energiat?
Jäta meelde, kõikide sidemete elektronid on jagatud
erinevate aatomite vahel.
Kõige lihtsamini sellest saad mõelda nii.
Need elektronid, mis on jagatud üle selle sideme
või see elektron mis on selles sidemes
ja see tuleb fosfaadist.
ma ei joonista perioodilisus tabelit praegu.
Aga sa tead, et fosfaadil on jagamiseks viis elektroni.
See on vähem elektronegatiivsem kui hapnik.
Aga see elektron on püsimatu.
Mitu põhjust on, miks ta püsimatu on.
Kõrge energia tase on tal.
Üks põhjus on, et sul on kõik
negatiivsed hapnikud siin.
Seetõttu tahavad nad teineteisest eemalduda.
Need elektronid selles sidemes ei saa lähedalegi
nukleodiididele.
Nad lähevad madalama energiaga alale.
See kõik on rohkem analoogilisem kui reaalsem.
Me kõik teame, et elektronid võivad olla väga keerulised.
Ja seal on terve kvantmehhaanika maailm.
Aga see on hea viis sellele mõtlemiseks.
Need molekulid tahavad eemal olla üksteisest.
Aga sul on need sidemed, järelikult see elektron
on kõrge energia tasemega.
Lisaks on ka tuum ja kaks aatomit
kuigi ei tahaks olla.
Ja kui sa võtad selle fosfaatrühma ära, siis kõik
elektronid saavad minna
madalama energiaga tasemele.
Ja see tekitab energiat.
See energia siin on alati-- tegelikult
igas keemilises reaktsioonis, kus tekib energia,
on elektronidel alati madalam energia tase.
See on kõik, mida vaja teada.
Hiljem, tulevastes videotes kui me teeme raku
hingamist ja glükoosi ja kõike seda, millal iganes me näitame
energiat, see on tõesti elektronidest, kes lähevad ebamugavamast alast
mugavamasse alasse.
Ja protsessi käigus nad eraldavad energiat.
Kui ma olen lennukis, või hüppan lennukist alla, on mul
potensiaalset energiat just siis
kui hüppan lennukist välja.
Ja sa saad seda näha kui ebamugavat ala.
Ja siis, kui ma istun diivanil ja vaatan jalgpalli
on mul vähem potensiaalset energiat, see on väga
mugav ala.
Ja ma saan toota palu energiat
kukkumisega diivanile.
Aga ma ei tea.
Mu analoogid alati veavad mind mingil hetkel alt.
Nüüd, viimane asi, mida tahan tegelt näidata on see,
kuidas reaktsioon toimub.
Nii kaugel olles võid selle video välja lülitada ja võid tegeleda
ATP-ga, mida on bioloogias kasutusel 95%,
eriti AP Bio-s.
Aga ma tahan, et sa saaksid aru, kuidas
see reaktsioon päriselt käib.
Selle tegemiseks ma kopeerin ja kleebin
need osad.
Nagu ma juba ütlesin, see tüüp siin läheb ja teeb
ATP katki.
Fosfaatrühm läheb katki.
Ja siis on sul kõik sellest.
Sul on ADP mis on üleliigne.
See on ADP.
Ma isegi ei pea kopeerima ja kleepima seda kõike.
Sa võid nõustuda, et see on adenosiini rühm.
Lihtsalt nii.
Me oleme juba rääkinud, et see saab hüdrolüüsitud
või võetakse ära ja see tekitab energiat.
Aga tegelikult tahan ma
näidata sulle mehhanismi.
Natukene lainelise käe mehhanismi sellest,
kuidas see tegelikult käib.
See reaktsioon saab toimuda vaid vee olemasolul.
Lase ma joonistan vee siia
Mul on hapnik ja vesinik.
Ja siis on mul veel üks vesinik.
See on vesi siin.
Hüdrolüüs on reaktsioon, kus sa ütled, et
see tüüp siin tahab siduda midagi või
tahab jagada kellegi teise elektrone.
Võib olla see vesinik läheb siia alla ja
jagab elektrone selle hapnikuga siin.
Ja siis see fosfor, tal on üks lisa elektron mida
saab jagada.
Pea meeles sellel on 5 valentselektroni; see tahab
elektrone hapnikuga jagada.
See on 1, 2, 3, 4 tükki jaganud praegu.
Kui see vesinik läheb sinna, siis jääb alles
see sinine OH siin.
Ja see tüüp saab jagada üht
fosfori lisa elektroni.
nii lihtsalt saadki OH.
See ongi tegelik protsess, mis toimub.
Ja see saab ka teisiti toimuda.
Ma oleks võind selle siit murda.
Ma võiks kõik ära murda.
Ja see tüüp oleks võinud hapniku endale hoida ja
vesinik oleks oleks ka tema juurde läinud.
Ja siis oleks ta võtnud OH.
See võib juhtuda niivõinaa.
Ja see oleks hea.
Ja siin on üks teine asi, mida tahaksin rõhutada.
Ja see on natuke keerulisem.
ja ma isegi unistasin, kuna ma seda teen.
Kõgo põhjus, miks oled madalama energiaga tasemel
on see, et kui kord lõhud-- lased mul tegelikult siia alla minna--
sellepärast, mis ma ütlesin, hei, see elektron on õnnelikum kui--
ütleme, et see elektron mis oli osa
fosforist on nüüd õnnelikum.
See on madalama energia tasemega, sest
see ei ole venitatud.
See tüüp ja see tüüp ei veeda koos aega,
sest see molekul ja see molekul tahavad olla lahus,
sest neil on negatiivsed laengud.
See on osa põhjusest.
Teine põhjus, miks me räägime sellest detailsemalt
kui me õpime orgaanilist keemiat on
see, et sellel on rohkem resonantsi.
Rohkem resonantset struktuure või resonantset paigutust.
Ja see kõik tähendab, et need ekstra molekulid siin,
nemad saavad vabalt liikuda erinevate aatomite vahel.
Ja see teeb selle rohkem stabiilsemaks.
Kui sa suudad ette kujutada, et sellel hapnikul on
lisa elektron.
See lisa elektron siin, see saab tulla siia alla
fosforist, millel on topeltside.
Ja siis see elektron saab tagasi üles hüpata selle
hapniku juurde.
Ja siis see saab juhtuda siin ja seal.
Ja ma ei lähe detailseks, aga sellel on teine
põhjus, miks see on rohkem stabiilne.
Kui sa oled võtnud juba orgaanilist keemiat, saad
seda rohkem väärtustada.
Aga ma ei taha rääkida rohust.
Kõige tähtsam, mida mäletada ATP kohta on see,
et kui küljest murda fosfaatrühm siis see tekitab energiat
mille abil toimub palju bioloogilisi funktsioone,
näiteks kasvamine ja liikumine, lihase liikumine, lihase
kokkutõmme, elektrilised impulsid
närvides, mis on ajus.
See on peamine aku või väärtus energiast
bioloogilises süsteemis. See on peamine mida paksid
teadma ATP kohta