שאתם צריכים לזכור בקשר לATP.
ללא ספק, אחת מהמולקולות הכי חשובות בביולוגיה ,.
היא מולקולת ה-ATP.
אלה ראשי תיבות של: אָדֶנוֹזין טרי-פוֹספַט.
או בעברית אדנוזין-תלת-זרחני.
אבל כל מה שצריך לזכור הוא, שבכל פעם שרואים ATP
מופיע באיזו שהיא תגובה ביוכימית-
משהו בראש שלנו צריך לומר
היי! כאן מדובר באנרגיה ביוכימית.
אפשר לחשוב על ATP כמו על "מטבעות", במרכאות כפולות.
- מטבעות של אנרגיה ביוכימית.
אז מה זה מטבעות של אנרגיה?
ובכן, ATP אוגר אנרגיה בקשרים שבו.
מיד נסביר מה זאת אומרת.
אבל לפני שנסביר מה זה אדנוזין או
איך נראית קבוצה של תלת-זרחן,
כדאי שתדמיינו את ה ATP כאילו הוא בנוי
ממשהוא שנקרא- נצייר בצבע נחמד-
קבוצת אדנוזין, הנה כאן.
אליה מוצמדים שלושה זרחנים.
חשבו על זה כך.
ואז יש 3 זרחנים צמודים אליה - הנה כך.
וזו היא מולקולת ATP.
אָדֶנוֹזין טרי-פוֹספַט.
טרי = 3 קבוצות של זרחן .
אם ניקח אָדֶנוֹזין טרי-פוֹספַט ונעשה הידרוליזה
של הקשרים האלה-, כלומר אם ניקח
אותם בנוכחות מים -
אז נוסיף קצת מים לכאן,
נניח שיש כאן H2O,
אז אחד מהזרחנים האלה, יתנתק.
בעיקרון, חלק מהמים האלה יצטרפו אל קבוצת הזרחן הזו
וחלק יתחברו אל
הזרחן הזה, הנה כאן..
נראה את זה ביתר פירוט אחר כך
אבל קודם נראה את התמונה הכללית.
מה שנשאר לנו - זו קבוצת אָדֶנוֹזין שעכשיו יש בה
רק שני זרחנים.
היא נקראית אָדֶנוֹזין די-פוֹספַט או ADP.
קודם היה לנו תלת -זרחן, כלומר 3 זרחנים.
עכשיו יש לנו די-זרחן, אָדֶנוֹזין די-פוֹספַט,
במקום 3 יש לנו 2 זרחנים. במקום טרי - יש די.
כלומר יש רק שתי קבוצות זרחן.
ה-ATP עבר הידרוליזה,
ואחת מקבוצות הזרחן נותקה.
לכן עכשיו יש ADP וגם
קבוצה אחת של זרחן.
כאן המפתח לכל מה
שאנו מדברים על ATP
ובנוסף יש קצת אנרגיה.
זוהי הסיבה לכך שאנו מדברים על ATP
שהוא כעין מטבע של אנרגיה ביולוגית .
אם יש לנו ATP, ואנו בעזרת תגובה כימית
מפרקים את הזרחן הזה כאן,
זה ישחרר אנרגיה.
את האנרגיה הזו אפשר לנצל כדי ליצור חום
או להשתמש בה לצרכי מתן אנרגיה
לתגובות נוספות הזקוקות לה.
ואז אפשר יהיה לקדם את התגובות הללו.
אם כן, ציירנו את העיגולים האלה
של אדנוזין ושל זרחן.
בעצם זה כל מה שנחוץ לכם לדעת.
עכשיו כבר כל מה שראינו כאן, זה המידע הנחוץ
לכם כדי לחשוב איך ה-ATP פועל
ברוב המערכות הביולוגיות.
ואם תרצו ללכת בכוון ההפוך.
אם יש לכם אנרגיה, ואתם רוצים ליצור ATP -
התגובה פשוט תזרום לכוון השני של המשוואה.
אנרגיה + קבוצת זרחן אחת + ADP
תחזיר אותכם ל ATP.
וכך נאגרת אנרגיה.
בצד הזה של המשוואה - האנרגיה נאגרת.
ובצד הזה של המשוואה -האנרגיה מנוצלת.
זה בערך 95% מהמידע הנחוץ לכם
כדי להבין באמת את התפקיד של ATP.
במערכות ביולוגיות. הATP הוא מאגר אנרגיה
כאשר יש אנרגיה של ATP.
כאשר משתחררת קבוצה אחת של זרחן -זה מייצר אנרגיה.
ואז אם רוצים ללכת מADP וזרחן - חזרה לATP
יש הכרח להשתמש באנרגיה לשם כך.
אז אם יש ATP -זה מקור לאנרגיה.
אם יש ADP ורוצים ATP - צריך להוסף אנרגיה לשם כך.
עד כה ציירנו עיגול מסביב לA וקראנו לו
אדנוזין.
לפעמים כדאי לדעת
איך המולקולה נראית באמת.
אז הורדנו את זה מויקיפדיה.
לא הראינו את זה בתחילה כי
זה נראה די מסובך.
בעוד שהרעיון ש ATP הוא מטבעות
של אנרגיה - נשמע די פשוט.
כשיש 3 זרחנים- ניתן להרחיק זרחן אחד
וכתוצאה מכך תשתחרר אנרגיה
ותוכנס למערכת.
אבל אם רוצים לחבר בחזרה את הזרחן
יש צורך לספק אנרגיה לתהליך.
זהו העקרון הבסיסי של ATP.
זהו למעשה המבנה שלו.
גם כאן אנו יכולים לפרק אותו
ולראות שזה בעצם כלל לא רע.
אמרנו - אדנוזין.
הנה שרטוט של קבוצת האדנוזין.
כאן יש לנו אדנוזין.
המולקולה המוקפת בורוד כאן - היא אדנוזין
אבל חלק המולקולה כאן -
זה אדנוזין.
אלה מכם שהתרכזו היטב בסרטונים הקודמים -
יתכן ותזהו שזה חלק של אדנוזין -
הוא נקרא אדנוזין, אבל החלק הזה כאן -
הוא אדנין.
זה אותו האדנין המרכיב את חומצות הגרעין
שבונות את שלד ה-DNA.
כך שחלק מהמולקולות במערכות הביולוגיות
משתתפות ביותר מתפקיד אחד.
זה אותו האדנין שדברנו עליו
בקשר שלו עם גואנין.
זאת מולקולה של פּוּרין
ישנן גם מולקולות של פירימידין,
אבל לא נכנס לזה עכשיו.
אבל זו אותה המולקולה.
זה די מעניין
אותה המולקולה שבונה את הDNA - היא חלק
שבונה את המולקולות של מטבעות האנרגיה
טוב, אז אדנין מרכיב חלק מהאדנוזין וחלק מהATP.
החלק האחר כאן הוא הריבּוֹז.
שאותו פגשתם כבר בסרטון על RNA: זוהי -חומצה ריבו-נוקלאית
ובכן, הריבוז משתתף
במצב כולו.
אבל לא נפרט יותר מידי כאן.
ריבוז הוא סוכר בעל 5 פחמנים.
כאשר לא מציירים את המולקולה לפרטיה,
זה אומר שכאן ישנו פחמן.
אז הנה פחמן אחד כאן, פחמן שני, שלישי
פחמן רביעי וחמישי.
זה נחמד לדעת.
נחמד לדעת שהם שותפים בחלק
מהמולקולה של DNA.
אלה אבני בניין מוכרות
שאנו פוגשים שוב ושוב.
בכל זאת נדגיש, שהידע הזה, או שינונו
לא יאפשר לכם להבין את הפשטות שבה הATP
הוא המנוע שמניע
את התגובות הביולוגיות.
וכאן מצויירות 3 קבוצות של הזרחן.
זהו המבנה המולקולארי שלהן.
"מבנה לוּאיס" שלהן ,כאן.
זו קבוצת זרחן אחת,
זו השניה
וזו השלילשית
בדיוק כך.
נשאלת השאלה : OK, אפשר לקבל זאת
כנתון, שאם אחד מהזרחנים האלה
יורחק, או שהקשרים איתו יעברו הידרוליזה
איכשהו זה יצור אנרגיה.
ואז אפשר להמשיך ולענות
על שאלות נוספות.
אבל - בעצם למה זה משחרר אנרגיה???
מה יש בקשר הזה שמשחרר אנרגיה?
זכרו, שכל הקשרים הם אלקטרונים
שאטומים שונים חולקים ביניהם.
הדרך הטובה לחשוב על זה הנה היא כאן.
האלקטרונים שאותם חולקים מסביב לקשר הזה
או האלקטרון הזה שאותו חולקים מעבר לקשר הזה
הוא בא מהזרחן.
לא נצייר את הטבלא המחזורית כאן עכשיו.
אבל אתם יודעים שלזרחן יש 5 אלקטרונים שהוא יכול לחלוק.
האלקטרונגטיביות של הזרחן - פחותה מזו של החמצן,
לכן החמצן יכול לסחוב את האלקטרון.
אבל האלקטרון הזה נמצא במצב מאוד לא נוח.
לאי נוחות הזו יש שתי סיבות:
הוא נמצא במצב של אנרגיה מאוד גבוהה.
יש חמצן עם מטען שלילי כאן.
לכן הם "רוצים" להתרחק אחד מהשני.
לכן האלקטרונים בקשר הזה אינם יכולים
להתקרב אל הגרעין.
הם יעברו למין מצב של אנרגיה נמוכה.
האמור כאן הוא יותר אנלוגיה מאשר המציאות.
כולנו יודעים שהאלקטרון יכול להיות מאוד מורכב.
וכי יש עולם שלם של מכניקת קואנטום.
אבל זו דרך טובה לחשוב על כך:
שהמולקולות האלה שואפות להתרחק זו מזו.
אבל ישנם הקשרים הללו, לכן האלקטרון הזה,
נמצא במצב של אנרגיה גבוהה.
הוא רחוק יותר מהרצוי לו,
מהגרעינים של שני האטומים האלה.
וכאשר מרחיקים את הזרחן הזה
פתאום האלקטרון הזה יכול להכנס
למצב של אנרגיה נמוכה.
וזה מייצר אנרגיה.
לכן האנרגיה הזו כאן, באופן תמידי,
בעצם בכל תגובה כימית שאומרים שהיא מייצרת אנרגיה,
זה תמיד נגרם על ידי אלקטרון שיורד למצב אנרגיה נמוך יותר..
זהו כל העניין.
בסרטונים הבאים, כשנדון בנשימה תאית
ובגליקוליזיס וכו..., בכל פעם שאנו
רואים אנרגיה - זה באמת נגרם מאלקטרון
שעובר ממצב בלתי נוח למצב יותר נוח.
ובתהליך הזה נוצרת אנרגיה.
אם אנו במישור, או שאנו קופצים אל מחוץ למישור,
יש לנו הרבה אנרגיה פוטנציאלית כאשר
אנו קופצים אל מחוץ למישור.
ניתן לראות את זה כמו מצב בלתי נוח.
מאידך, אם אנו יושבים בכורסא וצופים בTV
יש לנו הרבה פחות אנרגיה פוטנציאלית, וזה
מצב הרבה יותר נוח.
אנו יכולים לייצר הרבה אנרגיה
אם ניפול אל הכורסא.
טוב, אנו לא יודעים
האנלוגיות שלנו תמיד מתפקששות מתי שהוא.
לבסוף היינו רוצים להראות לכם איך בדיוק
התגובות האלו קורות.
עד כה, יכולתם לכבות את הסרטון הזה,
והייתם יכולים להסתדר עם ה-ATP
כפי שמשתמשים בו ב95% משעורי הביולוגיה.
אבל היינו רוצים שתבינו איך
התגובות האלה באמת קורות.
לשם כך, נעתיק ונדביק
חלקים מהדיאגמות האלו.
כבר אמרנו שהחבר הזה כאן
יסולק מהATP.
זו קבוצת הזרחן שנפרדת.
ואז יש את יתרת המולקולה.
שהיא ה-ADP שנותר.
אז זהו ה-ADP.
לא צריך להעתיק ולהדביק את כל החומר הזה.
אתם פשוט תסכימו שזוהי קבוצת האדנוזין.
הנה כך.
כבר אמרנו שהדבר הזה עובר הידרוליזה.
והוא נחתך, ומייצר אנרגיה.
מה שנעשה עכשיו הוא
שנראה את המכניזם לכך.
ציור של המכניזם שמראה איך
זה עובד באמת.
אמרנו שכל זה קורה בנוכחות מים.
אז נצייר קצת מים כאן.
יש לנו חמצן ומימן.
ויש לנו עוד מימן.
הנה מולקולת מים.
הידרוליזה היא תגובה שבה אפשר לומר, היי!
החבר הזה כאן, הוא רוצה להתחבר עם משהו
או שהוא רוצה לשתף אלקטרון עם מישהו.
אז אולי המימן שכאן ירד הנה וישתף
את האלקטרון שלו עם החמצן שכאן.
ואז הזרחן הזה, יש לו אלקטרון נוסף
שצריך גם כן לשתף.
זכרו, הוא חמש -ערכי והוא צריך
לשתף את האלקטרונים עם החמצן.
יש לו אחד, שניים, שלושה ארבעה שכבר משותפים.
ובכן אם המימן הזה ילך אל החבר הזה,
אז ישאר רק הOH הכחול הזה.
החבר הזה יכול לשתף את אחד
מהאלקטרונים הנוספים של הזרחן
וכך מקבלים את OH כמו כאן.
זהו בעצם התהליך שקורה.
וזה כמובן יכול ללכת גם בכוון ההפוך.
אפשר היה לחתוך כאן.
או אפשר היה לחתוך את הכל כאן.
ואז החבר הזה היה שומר על החמצן,
והמימן היה הולך אליו.
ואז החבר הזה היה לוקח את ה-OH.
זה יכול לקרות בשתי הדרכים.
וכל סדר שהוא יהיה נכון.
עכשיו יש דבר נוסף שברצוננו להראות.
זה קצת יותר מורכב.
בתחילה פקפקנו אם להראות את זה בכלל.
הסיבה שיש כאן אנרגיה יותר נמוכה היא
שכאשר הם נפרדים,-- בעצם נכתוב את זה
יותר למטה-- זה כי אמרנו היי, האלקטרון הזה
מבסוט יותר כאשר-- נניח שהאלקטרון הזה היה חלק
מהזרחן הזה - והוא עכשיו מבסוט יותר.
הוא במצב אנרגיה יותר נמוך,
כי הוא אינו נמתח.
הוא לא צריך להיות בין החבר הזה והחבר הזה.
כי המולקולה הזו, והמולקולה הזו- רוצות להפרד
מפני שיש להן מטען שלילי.
זו סיבה חלקית
הסיבה הנוספת היא, ונדבר עליה יותר
כשנלמד כימיה אורגנית,
שיש לזה יותר תהודה.
יותר תהודה מבנית או תהודה של קוֹנְפִיגוּרַצְיָה.
כלומר, האלקטרונים האלה, האלקטרונים
הנוספים האלה כאן,יכולים לנוע בין
האטומים השונים.דבר זה גורם להם להיות יותר יציבים.
אז אם תדמיינו שהחמצן הזה
הוא בעל אלקטרון נוסף.
האלקטרון הנוסף הזה, יכול לרדת הנה
ואז ליצור קשר כפול עם הזרחן.
אז האלקטרון הזה כאן יכול לקפוץ
למעלה אל החמצן הזה.
וזה יכול לקרות בצד הזה וגם בצד הזה.
לא ניכנס לפרטים, אבל זו סיבה נוספת
מדוע המצב הזה יותר יציב.
אם למדתם כימיה אורגנית,
אתם מסוגלים להעריך את זה.
לא נעסוק כאן בפרטים אלו.
הלקח הכי חשוב זה לזכור שכאשר מה-ATP
יורדת מולקולה של זרחן - זה מייצר
אנרגיה שמסוגלת לתמוך בתפקודים ביולוגים,
כמו גדילה, תנועה, הזזת שרירים, כווץ שרירים
פולסים חשמליים,
בעצבים ובמוח.
זוהי הסוללה העיקרית או מטבעות האנרגיה
של המערכות הביולוגיות. זה הדבר העיקרי