可論證的是 在生物學中一個重要的分子
是ATP
ATP表示 三磷酸腺
它聽起來很奇妙
但是 你需要記住 或者當你看到ATP
參與一些生化反應時
你腦海中的一些記憶應該告訴你 嗨 我們是處理
生物能量
或者說 把ATP當作是一種貨幣 它是一種貨幣
(用引號標注下)
生物能量
那麽 什麽是能量貨幣呢？
事實上 ATP將能量儲存在它的化學鍵中
接下來我會解釋它意味著什麽
在我們學習什麽是腺苷基團或者三磷酸基團之前
你可以忽視真實情況
你可以將APT假想成由一些被叫做
(讓我用一種好看的顏色來表示它）
一個腺苷基團在這裡
並且它是被三個磷酸所連接的
你三個連接它的磷酸 就像圖中這樣
這就是ATP了
三磷酸腺
Tri- 在這裡表示三個磷酸基團
現在 如果你手頭有ATP 你可以水解它的鍵
這意味著你要將
ATP放進水中
所以 讓我在這裡添加一些水
假設我手頭有水
然後這些磷酸基團中的一個將會被水解斷裂
本質上是一些水加入了這個被水解的磷酸基團
同樣一些水則加入
這些磷酸基團
我接下來會給你更詳細的描述
但是 我想先給你一個大體的描述
你能得到的殘余物質是一個腺苷基團
這個基團有兩個磷酸
現在 這裡有兩個磷酸
它被叫做二磷酸腺苷 縮寫是ADP
之前的三磷酸腺含有三個磷酸
現在我們得到的是二磷酸
我們在這裡直接將它寫成di而不是三磷酸腺中的tri
是因爲我們只擁有兩個磷酸基團
ATP因此被水解了
或者說你使這些磷酸基團的其中一個鍵斷裂
你現在所得到的是ADP
和一個額外的磷酸基團
這是我們談及ATP和能量時最關鍵的一個概念
最後這還有一個能量
這裡是一個能量
這就是爲什麽我說ATP是一種
一種生物能量貨幣
如果你有ATP並且你讓它經曆一些化學反應
你就會得到磷酸
並且會有能量産生
這個能量可以被用作産熱
或者你可以將這個反應和
其他反應需要能量的反應相結合
然後這些反應將能夠繼續
所以我畫了這個圈
腺苷和磷酸
事實上 你必須知道這一切
我在這裡已經展示的是
這些是你必須要掌握的 爲了了解ATP如何在
大多數生物係統中工作的 如果你想
如果你有能量並且想將它們轉變成ATP
反應將會這樣進行
能量＋磷酸基團＋一些ADP
這樣你將會得到ATP
這就是能量的儲存
反應方程式這邊是能量的儲存
這邊則是能量的利用
這些就是全部－確切地說95％的人
需要知道的ATP在生物係統中的功能
當你有能量的時候
儲存能量的反應才會發生
當你使磷酸鍵斷裂 它將釋放能量
同樣 如果你想將ADP和磷酸變回ATP
你必須將能量用盡
所以說ATP是能量來源
如果你有ADP並且想要得到ATP 你需要使用能量
我剛才用圈表示的A
是腺苷
但是 一些時候我認爲了解分子的結構
會更佳有用
所以我從Wikipedia（維基百科）剪切粘貼了這個分子結構式
至於我爲什麽沒有一開始就把它展示給你
是因爲它看起來非常複雜
然而關於爲什麽ATP是能量貨幣的這個概念
我覺得更爲直接一點
當有一個三磷酸的時候 一個磷酸鍵斷裂
然後這裡就産生了一些能量
這些能量被置於係統中
或者如果你像將這一個磷酸連接回去
你就要用掉這個能量
這就是最基本的ATP作用原理
但是 這只是它的實際結構
但是即使在這裡(黑板上) 我們能是鍵斷裂
並且這個確實不壞
腺苷
讓我圈出腺苷基團
這是腺苷
這個圈中的就是腺苷
這部分分子在這裡
這就是腺苷(箭頭所指)
對於你們這些也觀看其他教學錄像的人來說
有可能會認識這部分結構
這是就腺苷單磷酸
但是這裡的這部分
這部分是腺嘌呤(黃色圈起來的)
這裡的腺嘌呤和組成核苷酸的嘌呤是一樣的
核苷酸是DNA的支柱
所以說 在生物係統中
這些分子的用途有很多
這裡的腺嘌呤和我們常說的
腺嘌呤和鳥糞嘌呤中的腺嘌呤是一樣的
這個就是嘌呤
當然 你可能還知道嘧啶
但是在這裡我不會談及它
它們(嘌呤和嘧啶)是一樣的分子
這是一個有趣的事情
那些組成DNA的相同物質
同樣也是這些能量貨幣的一部分
所以說 腺嘌呤是組成ATP中腺苷單磷酸的一部分
那麽在這裡的這一部份
是核糖(綠色圈出的)
你可以從RNA(核糖核苷酸)中見到它
因爲你在整個組成中都能見到核糖
但是這不是我要講述的
不得不提 核糖只是一個五碳糖
當它們不和其他分子連接時
它們只是作爲碳
所以這是一個碳 兩個碳 三個碳
四個碳 五個碳
了解清楚很好更好點
同樣 要知道它們把自己的一部分
分享給DNA
這些就是我們很熟悉的連桿
但是我不得不強調一下 知道這個知識
或者說記住它
對於幫助你明白ATP是如何作用
是沒有一點作用的
我在這裡我圈出三個磷酸基團
這個是實際的分子結構(分子結構式圖中)
也就是劉易斯結構
這是一個磷酸基團
這是第二個磷酸基團
最後這個是第三個磷酸基團
就是這個樣子的
當我第一次接觸這個的時候 我遇到的第一個問題是
假如你把其中一個磷酸基團拿走
或者說這個化學鍵被水解
這樣會釋放能量
接下來我將繼續並且回答所有
必須回答的問題
但是 爲什麽這樣做(水解化學鍵)會釋放能量？
這個釋放能量的化學鍵有是什麽？
記住這裡所有的鍵都是被不同原子
共享的電子(共價電子)
所以 理解它的最好方法在這裡
這些被共享電子通過了這個鍵
或者說 這一個被共用電子通過了這個鍵
這個電子來自於磷酸
我不會在這裡畫出元素周期表
但是你要知道 磷有五個電子可以共享
和氧相比 磷的負電性更弱
所以氧在這裡會偏向吸引電子
但是這一個電子非常不穩定
這裡有很多原因導致了這種不穩定
電子在一種高能量狀態
一個原因是
這裡全部都是負電的氧
所以他們會排斥彼此
因此這些在這個鍵中電子自然不能靠近原子核
他們會進入一種低能量狀態
這些描述只不過是一種類比
我們知道 電子可以變的很複雜
並且這就是量子力學世界
但是這是一種很好的類比方法
這些分子想要離開彼此(彼此排斥)
但是因爲有這些鍵
所以這個電子處於高能量狀態
這兩個原子的電子離核的距離要比理論上的遠
當你是這個磷酸基團離開時
所有電子都會進入低能量狀態
這個從高能量狀態
到低能量狀態的過程産生了能量
事實上 在任何我們說
産生能量的化學發應中
能量總是來自到更低能量狀態的電子
上面講的就是和ATP有關的
在之後的影片中
當我們提到細胞呼吸和糖酵解或者其他
無論何時産生的能量
都是電子從不穩定的狀態到穩定狀態産生的
在這個過程中 他們産生能量
假設我在一個平面上或者我即將跳離一個平面
我必須有足夠的潛在能量
當我要跳離平面的時候
你可以把這個舉例當作不穩定狀態
同樣 當我坐在座位上觀看橄榄球比賽時
我沒有很多潛在能量
所以我在一種穩定的狀態
可能當我坐在座位上時
我已經産生了足夠的能量
但是 我不知道(這只是一個類比)
我的類比總是會在一些時候失去價值
現在 我想告訴你的最後一件事情是
這個ATP反應是如何發生的
到目前爲止 你已經可以關掉這個視屏
並且你已經可以完成95%的有關APT的問題
尤其是AP考試中的題目
但是 我想讓你了解
這個ATP反應是如何發生的
爲了方便描述 我要做的就是
複製和粘貼這些部分
我之前已經告訴過你 這個部分
將要分解ATP
讓我來完成複製粘貼
在這裡斷開的是磷酸基團
之後剩下的是這些
你能看到ADP剩在這裡
這個就是ADP
我甚至不用完全複製和粘貼全部的成分
你就能夠認出這個部分是腺苷基團
複製 粘貼
就是這樣的
我們之前已經將到過這個東西會被水解
或者可以說是斷裂 然後産生能量
但是我將要做的是
展示給你詳細斷裂過程(機理)
這個有關水解發生的機理
是有一點複雜
我說過 這個反應必須在有水是才會發生
讓我在這裡添加一些水
這裡是一個氧和一個氫
這是另一個氫
那麽他們在一起就是水
所以 水解就是一個反應 我們說 嗨
在這個反應中 這部分(滑鼠所指)O想要和成鍵
或者想要共享電子
所以 這個氫可能會到這裡
並且和這個氧共享電子
這個磷有一個額外的電子
這個額外激電子需要共享
記得磷有五個價電子
它想要和氧共享
它已經被共享的電子有四個
那麽 如果這個氫連接到這裡
剩下的部分是這個藍色的OH
這個OH可以分享
一個磷的額外激電子
所以你看到的OH會變成這樣
這個是實際上發生的
當然 這個反應可以發生在另一側
我可以斷開這裡
把全部都斷開
這個H可以和這個O在一起
這個H會到這裡
並且這個O會接納OH
這個反應會發生在其中一個順序
所以說 任何一方都是OK的
在這裡 我還想闡述另一個點
這個點有點複雜
我甚至在思考是否要這樣做
電子之所以總是在相對低的能量狀態
是因爲 就像我說過的 這個電子會更“開心”(穩定)
在這裡 我們可以說 這個在磷中的電子現在更穩定
它在相對低的能量狀態
因爲它將不會被拉伸
它不用花費時間徘徊在這部分和這部分之間
因爲這個分子和這個分子想要分開
因爲他們都有負電荷(相互排斥)
剛才講的只是一部分原因
另一部分原因是
我們會在學習有機化學的時候深入探討細節
這個有更多的共振
更多的共振結構或者共振配置
所有想要闡明的是 這些額外的電子
他們可以在不同的原子間移動
並且這種移動會讓電子更佳穩定
假設在這裡的這個氧有額外的電子
那麽額外的電子會到這裡來
之後和磷形成雙鍵
這個電子會豎鍛到這個氧的地方
這個過程會發生在這邊和那邊
我不會講述更多細節
但是這個就是使它更穩定的原因
如果你已經學習了有機化學
你就能夠了解的更多
但是我不想讓這些變得複雜
你要記得關於ATP的最重要的事情就是
當你切斷磷酸基團
基團會産生能量 這個能量可以推動所有生物功能
例如生長和運動 肌肉的運動 保核回縮
和 電沖動在神經和大腦中的傳遞
所以 在生物係統中
這個反應就是主要的能量電池或者能量貨幣
這就是你必須掌握的關於ATP的主要知識