0:00:00.500,0:00:03.914
可論證的是 在生物學中一個重要的分子

0:00:04.191,0:00:06.365
是ATP

0:00:07.751,0:00:17.944
ATP表示 三磷酸腺

0:00:18.912,0:00:20.428
它聽起來很奇妙

0:00:20.428,0:00:24.270
但是 你需要記住 或者當你看到ATP

0:00:24.316,0:00:27.380
參與一些生化反應時

0:00:27.657,0:00:30.940
你腦海中的一些記憶應該告訴你 嗨 我們是處理

0:00:30.940,0:00:32.360
生物能量

0:00:32.360,0:00:38.321
或者說 把ATP當作是一種貨幣 它是一種貨幣

0:00:38.690,0:00:41.153
(用引號標注下)

0:00:41.537,0:00:46.435
生物能量

0:00:46.666,0:00:48.815
那麽 什麽是能量貨幣呢？

0:00:49.000,0:00:51.558
事實上 ATP將能量儲存在它的化學鍵中

0:00:51.820,0:00:53.855
接下來我會解釋它意味著什麽

0:00:54.040,0:00:58.066
在我們學習什麽是腺苷基團或者三磷酸基團之前

0:00:58.251,0:00:59.978
你可以忽視真實情況

0:01:00.193,0:01:03.718
你可以將APT假想成由一些被叫做

0:01:03.887,0:01:06.068
(讓我用一種好看的顏色來表示它）

0:01:06.298,0:01:08.473
一個腺苷基團在這裡

0:01:08.950,0:01:12.358
並且它是被三個磷酸所連接的

0:01:12.889,0:01:17.965
你三個連接它的磷酸 就像圖中這樣

0:01:18.242,0:01:21.632
這就是ATP了

0:01:21.970,0:01:24.358
三磷酸腺

0:01:24.450,0:01:27.712
Tri- 在這裡表示三個磷酸基團

0:01:27.850,0:01:31.343
現在 如果你手頭有ATP 你可以水解它的鍵

0:01:31.512,0:01:33.214
這意味著你要將

0:01:33.291,0:01:34.610
ATP放進水中

0:01:34.610,0:01:37.158
所以 讓我在這裡添加一些水

0:01:37.419,0:01:41.425
假設我手頭有水

0:01:41.610,0:01:44.358
然後這些磷酸基團中的一個將會被水解斷裂

0:01:44.527,0:01:47.069
本質上是一些水加入了這個被水解的磷酸基團

0:01:47.162,0:01:48.900
同樣一些水則加入

0:01:48.900,0:01:49.900
這些磷酸基團

0:01:49.900,0:01:51.590
我接下來會給你更詳細的描述

0:01:51.667,0:01:53.852
但是 我想先給你一個大體的描述

0:01:53.960,0:01:57.276
你能得到的殘余物質是一個腺苷基團

0:01:57.430,0:01:58.680
這個基團有兩個磷酸

0:01:58.834,0:02:01.183
現在 這裡有兩個磷酸

0:02:01.460,0:02:07.320
它被叫做二磷酸腺苷 縮寫是ADP

0:02:07.612,0:02:11.506
之前的三磷酸腺含有三個磷酸

0:02:11.860,0:02:14.222
現在我們得到的是二磷酸

0:02:14.330,0:02:16.650
我們在這裡直接將它寫成di而不是三磷酸腺中的tri

0:02:16.650,0:02:18.590
是因爲我們只擁有兩個磷酸基團

0:02:18.959,0:02:21.468
ATP因此被水解了

0:02:21.622,0:02:24.790
或者說你使這些磷酸基團的其中一個鍵斷裂

0:02:25.052,0:02:27.365
你現在所得到的是ADP

0:02:27.550,0:02:30.135
和一個額外的磷酸基團

0:02:30.565,0:02:34.878
這是我們談及ATP和能量時最關鍵的一個概念

0:02:35.260,0:02:37.187
最後這還有一個能量

0:02:37.879,0:02:40.948
這裡是一個能量

0:02:41.163,0:02:45.098
這就是爲什麽我說ATP是一種

0:02:45.344,0:02:48.192
一種生物能量貨幣

0:02:48.500,0:02:52.928
如果你有ATP並且你讓它經曆一些化學反應

0:02:53.266,0:02:55.206
你就會得到磷酸

0:02:55.483,0:02:57.470
並且會有能量産生

0:02:57.470,0:02:59.960
這個能量可以被用作産熱

0:02:59.960,0:03:02.810
或者你可以將這個反應和

0:03:02.979,0:03:04.553
其他反應需要能量的反應相結合

0:03:04.799,0:03:07.575
然後這些反應將能夠繼續

0:03:07.960,0:03:10.290
所以我畫了這個圈

0:03:10.644,0:03:11.902
腺苷和磷酸

0:03:12.132,0:03:14.456
事實上 你必須知道這一切

0:03:14.656,0:03:16.780
我在這裡已經展示的是

0:03:16.780,0:03:20.660
這些是你必須要掌握的 爲了了解ATP如何在

0:03:20.752,0:03:22.575
大多數生物係統中工作的 如果你想

0:03:22.725,0:03:25.020
如果你有能量並且想將它們轉變成ATP

0:03:25.020,0:03:26.050
反應將會這樣進行

0:03:26.050,0:03:29.353
能量＋磷酸基團＋一些ADP

0:03:29.430,0:03:30.610
這樣你將會得到ATP

0:03:30.610,0:03:32.940
這就是能量的儲存

0:03:32.940,0:03:36.120
反應方程式這邊是能量的儲存

0:03:36.597,0:03:39.005
這邊則是能量的利用

0:03:39.266,0:03:43.441
這些就是全部－確切地說95％的人

0:03:43.825,0:03:46.322
需要知道的ATP在生物係統中的功能

0:03:46.676,0:03:49.450
當你有能量的時候

0:03:49.450,0:03:50.950
儲存能量的反應才會發生

0:03:50.965,0:03:54.070
當你使磷酸鍵斷裂 它將釋放能量

0:03:54.070,0:03:57.192
同樣 如果你想將ADP和磷酸變回ATP

0:03:57.562,0:03:59.426
你必須將能量用盡

0:03:59.580,0:04:02.040
所以說ATP是能量來源

0:04:02.040,0:04:06.318
如果你有ADP並且想要得到ATP 你需要使用能量

0:04:06.595,0:04:09.100
我剛才用圈表示的A

0:04:09.623,0:04:10.691
是腺苷

0:04:10.752,0:04:12.840
但是 一些時候我認爲了解分子的結構

0:04:12.840,0:04:14.180
會更佳有用

0:04:14.288,0:04:17.010
所以我從Wikipedia（維基百科）剪切粘貼了這個分子結構式

0:04:17.010,0:04:19.218
至於我爲什麽沒有一開始就把它展示給你

0:04:19.310,0:04:20.829
是因爲它看起來非常複雜

0:04:20.829,0:04:24.780
然而關於爲什麽ATP是能量貨幣的這個概念

0:04:24.780,0:04:26.710
我覺得更爲直接一點

0:04:26.710,0:04:30.200
當有一個三磷酸的時候 一個磷酸鍵斷裂

0:04:30.200,0:04:33.310
然後這裡就産生了一些能量

0:04:33.310,0:04:34.640
這些能量被置於係統中

0:04:34.640,0:04:36.560
或者如果你像將這一個磷酸連接回去

0:04:36.560,0:04:37.560
你就要用掉這個能量

0:04:37.560,0:04:39.910
這就是最基本的ATP作用原理

0:04:40.095,0:04:43.825
但是 這只是它的實際結構

0:04:44.164,0:04:46.220
但是即使在這裡(黑板上) 我們能是鍵斷裂

0:04:46.497,0:04:47.971
並且這個確實不壞

0:04:48.094,0:04:48.790
腺苷

0:04:48.790,0:04:50.490
讓我圈出腺苷基團

0:04:50.490,0:04:51.660
這是腺苷

0:04:51.660,0:04:53.943
這個圈中的就是腺苷

0:04:54.143,0:04:56.562
這部分分子在這裡

0:04:56.839,0:04:59.116
這就是腺苷(箭頭所指)

0:05:01.295,0:05:05.140
對於你們這些也觀看其他教學錄像的人來說

0:05:05.402,0:05:08.114
有可能會認識這部分結構

0:05:08.545,0:05:10.506
這是就腺苷單磷酸

0:05:10.660,0:05:12.743
但是這裡的這部分

0:05:12.928,0:05:17.022
這部分是腺嘌呤(黃色圈起來的)

0:05:17.130,0:05:21.110
這裡的腺嘌呤和組成核苷酸的嘌呤是一樣的

0:05:21.202,0:05:22.675
核苷酸是DNA的支柱

0:05:22.798,0:05:25.747
所以說 在生物係統中

0:05:25.870,0:05:26.580
這些分子的用途有很多

0:05:26.580,0:05:27.910
這裡的腺嘌呤和我們常說的

0:05:27.910,0:05:30.170
腺嘌呤和鳥糞嘌呤中的腺嘌呤是一樣的

0:05:30.170,0:05:31.100
這個就是嘌呤

0:05:31.100,0:05:33.370
當然 你可能還知道嘧啶

0:05:33.370,0:05:33.920
但是在這裡我不會談及它

0:05:33.920,0:05:35.180
它們(嘌呤和嘧啶)是一樣的分子

0:05:35.180,0:05:36.380
這是一個有趣的事情

0:05:36.380,0:05:39.042
那些組成DNA的相同物質

0:05:39.165,0:05:42.694
同樣也是這些能量貨幣的一部分

0:05:43.032,0:05:47.300
所以說 腺嘌呤是組成ATP中腺苷單磷酸的一部分

0:05:47.792,0:05:49.995
那麽在這裡的這一部份

0:05:50.118,0:05:54.884
是核糖(綠色圈出的)

0:05:55.576,0:06:00.770
你可以從RNA(核糖核苷酸)中見到它

0:06:00.970,0:06:05.025
因爲你在整個組成中都能見到核糖

0:06:05.332,0:06:06.636
但是這不是我要講述的

0:06:06.836,0:06:08.970
不得不提 核糖只是一個五碳糖

0:06:09.155,0:06:11.278
當它們不和其他分子連接時

0:06:11.340,0:06:12.242
它們只是作爲碳

0:06:12.427,0:06:15.745
所以這是一個碳 兩個碳 三個碳

0:06:15.868,0:06:18.188
四個碳 五個碳

0:06:18.650,0:06:19.720
了解清楚很好更好點

0:06:19.720,0:06:22.117
同樣 要知道它們把自己的一部分

0:06:22.240,0:06:23.777
分享給DNA

0:06:23.808,0:06:26.580
這些就是我們很熟悉的連桿

0:06:27.060,0:06:29.628
但是我不得不強調一下 知道這個知識

0:06:29.628,0:06:31.055
或者說記住它

0:06:31.255,0:06:35.360
對於幫助你明白ATP是如何作用

0:06:35.360,0:06:37.305
是沒有一點作用的

0:06:37.643,0:06:41.074
我在這裡我圈出三個磷酸基團

0:06:41.382,0:06:43.350
這個是實際的分子結構(分子結構式圖中)

0:06:43.350,0:06:44.490
也就是劉易斯結構

0:06:44.490,0:06:46.170
這是一個磷酸基團

0:06:46.170,0:06:48.530
這是第二個磷酸基團

0:06:48.530,0:06:51.966
最後這個是第三個磷酸基團

0:06:52.135,0:06:54.185
就是這個樣子的

0:06:54.985,0:06:58.538
當我第一次接觸這個的時候 我遇到的第一個問題是

0:06:58.676,0:07:02.849
假如你把其中一個磷酸基團拿走

0:07:03.388,0:07:05.575
或者說這個化學鍵被水解

0:07:05.775,0:07:07.020
這樣會釋放能量

0:07:07.251,0:07:08.880
接下來我將繼續並且回答所有

0:07:08.880,0:07:09.570
必須回答的問題

0:07:09.570,0:07:10.950
但是 爲什麽這樣做(水解化學鍵)會釋放能量？

0:07:10.950,0:07:13.920
這個釋放能量的化學鍵有是什麽？

0:07:13.920,0:07:17.059
記住這裡所有的鍵都是被不同原子

0:07:17.059,0:07:17.830
共享的電子(共價電子)

0:07:17.830,0:07:21.190
所以 理解它的最好方法在這裡

0:07:21.190,0:07:24.900
這些被共享電子通過了這個鍵

0:07:24.900,0:07:27.620
或者說 這一個被共用電子通過了這個鍵

0:07:27.620,0:07:29.470
這個電子來自於磷酸

0:07:29.470,0:07:31.680
我不會在這裡畫出元素周期表

0:07:31.680,0:07:34.490
但是你要知道 磷有五個電子可以共享

0:07:34.490,0:07:37.370
和氧相比 磷的負電性更弱

0:07:37.370,0:07:39.460
所以氧在這裡會偏向吸引電子

0:07:39.460,0:07:41.310
但是這一個電子非常不穩定

0:07:41.310,0:07:43.930
這裡有很多原因導致了這種不穩定

0:07:43.930,0:07:45.700
電子在一種高能量狀態

0:07:45.700,0:07:47.250
一個原因是

0:07:47.250,0:07:48.720
這裡全部都是負電的氧

0:07:48.720,0:07:50.590
所以他們會排斥彼此

0:07:50.590,0:07:56.945
因此這些在這個鍵中電子自然不能靠近原子核

0:07:57.220,0:07:59.593
他們會進入一種低能量狀態

0:07:59.747,0:08:03.000
這些描述只不過是一種類比

0:08:03.077,0:08:05.210
我們知道 電子可以變的很複雜

0:08:05.318,0:08:07.430
並且這就是量子力學世界

0:08:07.430,0:08:08.380
但是這是一種很好的類比方法

0:08:08.488,0:08:10.840
這些分子想要離開彼此(彼此排斥)

0:08:10.840,0:08:13.330
但是因爲有這些鍵

0:08:13.330,0:08:14.395
所以這個電子處於高能量狀態

0:08:14.395,0:08:18.450
這兩個原子的電子離核的距離要比理論上的遠

0:08:18.580,0:08:22.097
當你是這個磷酸基團離開時

0:08:22.220,0:08:23.870
所有電子都會進入低能量狀態

0:08:23.870,0:08:25.110
這個從高能量狀態

0:08:25.110,0:08:27.080
到低能量狀態的過程産生了能量

0:08:27.080,0:08:32.030
事實上 在任何我們說

0:08:32.030,0:08:34.409
産生能量的化學發應中

0:08:34.409,0:08:37.200
能量總是來自到更低能量狀態的電子

0:08:47.510,0:08:48.570
上面講的就是和ATP有關的

0:08:48.570,0:08:50.610
在之後的影片中

0:08:50.610,0:08:54.265
當我們提到細胞呼吸和糖酵解或者其他

0:08:54.326,0:08:56.761
無論何時産生的能量

0:08:57.007,0:08:59.900
都是電子從不穩定的狀態到穩定狀態産生的

0:08:59.900,0:09:02.640
在這個過程中 他們産生能量

0:09:02.640,0:09:05.620
假設我在一個平面上或者我即將跳離一個平面

0:09:05.620,0:09:07.180
我必須有足夠的潛在能量

0:09:07.180,0:09:08.050
當我要跳離平面的時候

0:09:08.050,0:09:10.280
你可以把這個舉例當作不穩定狀態

0:09:10.280,0:09:13.350
同樣 當我坐在座位上觀看橄榄球比賽時

0:09:13.350,0:09:15.690
我沒有很多潛在能量

0:09:15.690,0:09:16.500
所以我在一種穩定的狀態

0:09:16.500,0:09:18.790
可能當我坐在座位上時

0:09:18.790,0:09:20.480
我已經産生了足夠的能量

0:09:20.480,0:09:21.590
但是 我不知道(這只是一個類比)

0:09:21.590,0:09:24.540
我的類比總是會在一些時候失去價值

0:09:24.540,0:09:28.045
現在 我想告訴你的最後一件事情是

0:09:28.061,0:09:29.530
這個ATP反應是如何發生的

0:09:29.653,0:09:32.118
到目前爲止 你已經可以關掉這個視屏

0:09:32.241,0:09:35.634
並且你已經可以完成95%的有關APT的問題

0:09:35.803,0:09:36.682
尤其是AP考試中的題目

0:09:36.790,0:09:38.630
但是 我想讓你了解

0:09:38.707,0:09:40.320
這個ATP反應是如何發生的

0:09:40.397,0:09:43.110
爲了方便描述 我要做的就是

0:09:43.110,0:09:44.150
複製和粘貼這些部分

0:09:44.150,0:09:46.170
我之前已經告訴過你 這個部分

0:09:46.370,0:09:51.649
將要分解ATP

0:09:52.665,0:09:57.921
讓我來完成複製粘貼

0:09:58.444,0:10:01.030
在這裡斷開的是磷酸基團

0:10:01.030,0:10:02.360
之後剩下的是這些

0:10:02.360,0:10:05.156
你能看到ADP剩在這裡

0:10:05.310,0:10:07.530
這個就是ADP

0:10:07.530,0:10:09.340
我甚至不用完全複製和粘貼全部的成分

0:10:09.340,0:10:12.169
你就能夠認出這個部分是腺苷基團

0:10:13.000,0:10:17.635
複製 粘貼

0:10:17.927,0:10:19.285
就是這樣的

0:10:19.423,0:10:22.240
我們之前已經將到過這個東西會被水解

0:10:22.240,0:10:24.930
或者可以說是斷裂 然後産生能量

0:10:24.930,0:10:25.770
但是我將要做的是

0:10:25.770,0:10:28.300
展示給你詳細斷裂過程(機理)

0:10:28.300,0:10:30.260
這個有關水解發生的機理

0:10:30.260,0:10:31.630
是有一點複雜

0:10:31.630,0:10:34.902
我說過 這個反應必須在有水是才會發生

0:10:35.010,0:10:37.210
讓我在這裡添加一些水

0:10:37.348,0:10:40.040
這裡是一個氧和一個氫

0:10:40.225,0:10:42.100
這是另一個氫

0:10:42.177,0:10:43.818
那麽他們在一起就是水

0:10:43.925,0:10:47.206
所以 水解就是一個反應 我們說 嗨

0:10:47.360,0:10:51.420
在這個反應中 這部分(滑鼠所指)O想要和成鍵

0:10:51.420,0:10:53.920
或者想要共享電子

0:10:53.920,0:10:58.177
所以 這個氫可能會到這裡

0:10:58.362,0:11:02.019
並且和這個氧共享電子

0:11:02.250,0:11:06.105
這個磷有一個額外的電子

0:11:06.212,0:11:06.820
這個額外激電子需要共享

0:11:06.958,0:11:09.190
記得磷有五個價電子

0:11:09.190,0:11:10.360
它想要和氧共享

0:11:10.360,0:11:14.040
它已經被共享的電子有四個

0:11:14.040,0:11:17.670
那麽 如果這個氫連接到這裡

0:11:17.670,0:11:19.980
剩下的部分是這個藍色的OH

0:11:19.980,0:11:22.460
這個OH可以分享

0:11:22.460,0:11:24.810
一個磷的額外激電子

0:11:24.810,0:11:27.190
所以你看到的OH會變成這樣

0:11:27.190,0:11:29.230
這個是實際上發生的

0:11:29.230,0:11:31.350
當然 這個反應可以發生在另一側

0:11:31.350,0:11:33.040
我可以斷開這裡

0:11:33.040,0:11:34.740
把全部都斷開

0:11:34.740,0:11:37.270
這個H可以和這個O在一起

0:11:37.270,0:11:38.890
這個H會到這裡

0:11:38.890,0:11:40.820
並且這個O會接納OH

0:11:40.820,0:11:42.540
這個反應會發生在其中一個順序

0:11:42.540,0:11:44.765
所以說 任何一方都是OK的

0:11:44.765,0:11:47.010
在這裡 我還想闡述另一個點

0:11:47.010,0:11:48.435
這個點有點複雜

0:11:48.435,0:11:50.930
我甚至在思考是否要這樣做

0:11:50.930,0:11:53.310
電子之所以總是在相對低的能量狀態

0:11:58.402,0:12:00.348
是因爲 就像我說過的 這個電子會更“開心”(穩定)

0:12:00.370,0:12:04.352
在這裡 我們可以說 這個在磷中的電子現在更穩定

0:12:04.683,0:12:06.540
它在相對低的能量狀態

0:12:06.540,0:12:07.950
因爲它將不會被拉伸

0:12:07.950,0:12:10.350
它不用花費時間徘徊在這部分和這部分之間

0:12:10.350,0:12:13.050
因爲這個分子和這個分子想要分開

0:12:13.050,0:12:14.560
因爲他們都有負電荷(相互排斥)

0:12:14.560,0:12:15.910
剛才講的只是一部分原因

0:12:15.910,0:12:18.410
另一部分原因是

0:12:18.410,0:12:21.540
我們會在學習有機化學的時候深入探討細節

0:12:21.540,0:12:23.940
這個有更多的共振

0:12:23.940,0:12:27.862
更多的共振結構或者共振配置

0:12:27.955,0:12:31.360
所有想要闡明的是 這些額外的電子

0:12:31.360,0:12:34.240
他們可以在不同的原子間移動

0:12:34.240,0:12:37.170
並且這種移動會讓電子更佳穩定

0:12:37.170,0:12:41.233
假設在這裡的這個氧有額外的電子

0:12:42.608,0:12:47.702
那麽額外的電子會到這裡來

0:12:47.932,0:12:51.026
之後和磷形成雙鍵

0:12:51.395,0:12:55.625
這個電子會豎鍛到這個氧的地方

0:12:55.956,0:12:58.400
這個過程會發生在這邊和那邊

0:12:58.400,0:12:59.698
我不會講述更多細節

0:12:59.790,0:13:01.800
但是這個就是使它更穩定的原因

0:13:01.800,0:13:03.590
如果你已經學習了有機化學

0:13:03.590,0:13:05.080
你就能夠了解的更多

0:13:05.080,0:13:07.570
但是我不想讓這些變得複雜

0:13:07.570,0:13:11.120
你要記得關於ATP的最重要的事情就是

0:13:11.120,0:13:14.152
當你切斷磷酸基團

0:13:14.306,0:13:17.950
基團會産生能量 這個能量可以推動所有生物功能

0:13:17.950,0:13:20.739
例如生長和運動 肌肉的運動 保核回縮

0:13:21.108,0:13:25.085
和 電沖動在神經和大腦中的傳遞

0:13:25.290,0:13:27.972
所以 在生物係統中

0:13:28.064,0:13:31.940
這個反應就是主要的能量電池或者能量貨幣

0:13:32.294,0:13:33.790
這就是你必須掌握的關於ATP的主要知識