WEBVTT

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

00:00:04.191 --> 00:00:06.365
是ATP

00:00:07.751 --> 00:00:17.944
ATP表示 三磷酸腺

00:00:18.912 --> 00:00:20.428
它聽起來很奇妙

00:00:20.428 --> 00:00:24.270
但是 你需要記住 或者當你看到ATP

00:00:24.316 --> 00:00:27.380
參與一些生化反應時

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

00:00:30.940 --> 00:00:32.360
生物能量

00:00:32.360 --> 00:00:38.321
或者說 把ATP當作是一種貨幣 它是一種貨幣

00:00:38.690 --> 00:00:41.153
(用引號標注下)

00:00:41.537 --> 00:00:46.435
生物能量

00:00:46.666 --> 00:00:48.815
那麽 什麽是能量貨幣呢？

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

00:00:51.820 --> 00:00:53.855
接下來我會解釋它意味著什麽

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

00:00:58.251 --> 00:00:59.978
你可以忽視真實情況

00:01:00.193 --> 00:01:03.718
你可以將APT假想成由一些被叫做

00:01:03.887 --> 00:01:06.068
(讓我用一種好看的顏色來表示它）

00:01:06.298 --> 00:01:08.473
一個腺苷基團在這裡

00:01:08.950 --> 00:01:12.358
並且它是被三個磷酸所連接的

00:01:12.889 --> 00:01:17.965
你三個連接它的磷酸 就像圖中這樣

00:01:18.242 --> 00:01:21.632
這就是ATP了

00:01:21.970 --> 00:01:24.358
三磷酸腺

00:01:24.450 --> 00:01:27.712
Tri- 在這裡表示三個磷酸基團

00:01:27.850 --> 00:01:31.343
現在 如果你手頭有ATP 你可以水解它的鍵

00:01:31.512 --> 00:01:33.214
這意味著你要將

00:01:33.291 --> 00:01:34.610
ATP放進水中

00:01:34.610 --> 00:01:37.158
所以 讓我在這裡添加一些水

00:01:37.419 --> 00:01:41.425
假設我手頭有水

00:01:41.610 --> 00:01:44.358
然後這些磷酸基團中的一個將會被水解斷裂

00:01:44.527 --> 00:01:47.069
本質上是一些水加入了這個被水解的磷酸基團

00:01:47.162 --> 00:01:48.900
同樣一些水則加入

00:01:48.900 --> 00:01:49.900
這些磷酸基團

00:01:49.900 --> 00:01:51.590
我接下來會給你更詳細的描述

00:01:51.667 --> 00:01:53.852
但是 我想先給你一個大體的描述

00:01:53.960 --> 00:01:57.276
你能得到的殘余物質是一個腺苷基團

00:01:57.430 --> 00:01:58.680
這個基團有兩個磷酸

00:01:58.834 --> 00:02:01.183
現在 這裡有兩個磷酸

00:02:01.460 --> 00:02:07.320
它被叫做二磷酸腺苷 縮寫是ADP

00:02:07.612 --> 00:02:11.506
之前的三磷酸腺含有三個磷酸

00:02:11.860 --> 00:02:14.222
現在我們得到的是二磷酸

00:02:14.330 --> 00:02:16.650
我們在這裡直接將它寫成di而不是三磷酸腺中的tri

00:02:16.650 --> 00:02:18.590
是因爲我們只擁有兩個磷酸基團

00:02:18.959 --> 00:02:21.468
ATP因此被水解了

00:02:21.622 --> 00:02:24.790
或者說你使這些磷酸基團的其中一個鍵斷裂

00:02:25.052 --> 00:02:27.365
你現在所得到的是ADP

00:02:27.550 --> 00:02:30.135
和一個額外的磷酸基團

00:02:30.565 --> 00:02:34.878
這是我們談及ATP和能量時最關鍵的一個概念

00:02:35.260 --> 00:02:37.187
最後這還有一個能量

00:02:37.879 --> 00:02:40.948
這裡是一個能量

00:02:41.163 --> 00:02:45.098
這就是爲什麽我說ATP是一種

00:02:45.344 --> 00:02:48.192
一種生物能量貨幣

00:02:48.500 --> 00:02:52.928
如果你有ATP並且你讓它經曆一些化學反應

00:02:53.266 --> 00:02:55.206
你就會得到磷酸

00:02:55.483 --> 00:02:57.470
並且會有能量産生

00:02:57.470 --> 00:02:59.960
這個能量可以被用作産熱

00:02:59.960 --> 00:03:02.810
或者你可以將這個反應和

00:03:02.979 --> 00:03:04.553
其他反應需要能量的反應相結合

00:03:04.799 --> 00:03:07.575
然後這些反應將能夠繼續

00:03:07.960 --> 00:03:10.290
所以我畫了這個圈

00:03:10.644 --> 00:03:11.902
腺苷和磷酸

00:03:12.132 --> 00:03:14.456
事實上 你必須知道這一切

00:03:14.656 --> 00:03:16.780
我在這裡已經展示的是

00:03:16.780 --> 00:03:20.660
這些是你必須要掌握的 爲了了解ATP如何在

00:03:20.752 --> 00:03:22.575
大多數生物係統中工作的 如果你想

00:03:22.725 --> 00:03:25.020
如果你有能量並且想將它們轉變成ATP

00:03:25.020 --> 00:03:26.050
反應將會這樣進行

00:03:26.050 --> 00:03:29.353
能量＋磷酸基團＋一些ADP

00:03:29.430 --> 00:03:30.610
這樣你將會得到ATP

00:03:30.610 --> 00:03:32.940
這就是能量的儲存

00:03:32.940 --> 00:03:36.120
反應方程式這邊是能量的儲存

00:03:36.597 --> 00:03:39.005
這邊則是能量的利用

00:03:39.266 --> 00:03:43.441
這些就是全部－確切地說95％的人

00:03:43.825 --> 00:03:46.322
需要知道的ATP在生物係統中的功能

00:03:46.676 --> 00:03:49.450
當你有能量的時候

00:03:49.450 --> 00:03:50.950
儲存能量的反應才會發生

00:03:50.965 --> 00:03:54.070
當你使磷酸鍵斷裂 它將釋放能量

00:03:54.070 --> 00:03:57.192
同樣 如果你想將ADP和磷酸變回ATP

00:03:57.562 --> 00:03:59.426
你必須將能量用盡

00:03:59.580 --> 00:04:02.040
所以說ATP是能量來源

00:04:02.040 --> 00:04:06.318
如果你有ADP並且想要得到ATP 你需要使用能量

00:04:06.595 --> 00:04:09.100
我剛才用圈表示的A

00:04:09.623 --> 00:04:10.691
是腺苷

00:04:10.752 --> 00:04:12.840
但是 一些時候我認爲了解分子的結構

00:04:12.840 --> 00:04:14.180
會更佳有用

00:04:14.288 --> 00:04:17.010
所以我從Wikipedia（維基百科）剪切粘貼了這個分子結構式

00:04:17.010 --> 00:04:19.218
至於我爲什麽沒有一開始就把它展示給你

00:04:19.310 --> 00:04:20.829
是因爲它看起來非常複雜

00:04:20.829 --> 00:04:24.780
然而關於爲什麽ATP是能量貨幣的這個概念

00:04:24.780 --> 00:04:26.710
我覺得更爲直接一點

00:04:26.710 --> 00:04:30.200
當有一個三磷酸的時候 一個磷酸鍵斷裂

00:04:30.200 --> 00:04:33.310
然後這裡就産生了一些能量

00:04:33.310 --> 00:04:34.640
這些能量被置於係統中

00:04:34.640 --> 00:04:36.560
或者如果你像將這一個磷酸連接回去

00:04:36.560 --> 00:04:37.560
你就要用掉這個能量

00:04:37.560 --> 00:04:39.910
這就是最基本的ATP作用原理

00:04:40.095 --> 00:04:43.825
但是 這只是它的實際結構

00:04:44.164 --> 00:04:46.220
但是即使在這裡(黑板上) 我們能是鍵斷裂

00:04:46.497 --> 00:04:47.971
並且這個確實不壞

00:04:48.094 --> 00:04:48.790
腺苷

00:04:48.790 --> 00:04:50.490
讓我圈出腺苷基團

00:04:50.490 --> 00:04:51.660
這是腺苷

00:04:51.660 --> 00:04:53.943
這個圈中的就是腺苷

00:04:54.143 --> 00:04:56.562
這部分分子在這裡

00:04:56.839 --> 00:04:59.116
這就是腺苷(箭頭所指)

00:05:01.295 --> 00:05:05.140
對於你們這些也觀看其他教學錄像的人來說

00:05:05.402 --> 00:05:08.114
有可能會認識這部分結構

00:05:08.545 --> 00:05:10.506
這是就腺苷單磷酸

00:05:10.660 --> 00:05:12.743
但是這裡的這部分

00:05:12.928 --> 00:05:17.022
這部分是腺嘌呤(黃色圈起來的)

00:05:17.130 --> 00:05:21.110
這裡的腺嘌呤和組成核苷酸的嘌呤是一樣的

00:05:21.202 --> 00:05:22.675
核苷酸是DNA的支柱

00:05:22.798 --> 00:05:25.747
所以說 在生物係統中

00:05:25.870 --> 00:05:26.580
這些分子的用途有很多

00:05:26.580 --> 00:05:27.910
這裡的腺嘌呤和我們常說的

00:05:27.910 --> 00:05:30.170
腺嘌呤和鳥糞嘌呤中的腺嘌呤是一樣的

00:05:30.170 --> 00:05:31.100
這個就是嘌呤

00:05:31.100 --> 00:05:33.370
當然 你可能還知道嘧啶

00:05:33.370 --> 00:05:33.920
但是在這裡我不會談及它

00:05:33.920 --> 00:05:35.180
它們(嘌呤和嘧啶)是一樣的分子

00:05:35.180 --> 00:05:36.380
這是一個有趣的事情

00:05:36.380 --> 00:05:39.042
那些組成DNA的相同物質

00:05:39.165 --> 00:05:42.694
同樣也是這些能量貨幣的一部分

00:05:43.032 --> 00:05:47.300
所以說 腺嘌呤是組成ATP中腺苷單磷酸的一部分

00:05:47.792 --> 00:05:49.995
那麽在這裡的這一部份

00:05:50.118 --> 00:05:54.884
是核糖(綠色圈出的)

00:05:55.576 --> 00:06:00.770
你可以從RNA(核糖核苷酸)中見到它

00:06:00.970 --> 00:06:05.025
因爲你在整個組成中都能見到核糖

00:06:05.332 --> 00:06:06.636
但是這不是我要講述的

00:06:06.836 --> 00:06:08.970
不得不提 核糖只是一個五碳糖

00:06:09.155 --> 00:06:11.278
當它們不和其他分子連接時

00:06:11.340 --> 00:06:12.242
它們只是作爲碳

00:06:12.427 --> 00:06:15.745
所以這是一個碳 兩個碳 三個碳

00:06:15.868 --> 00:06:18.188
四個碳 五個碳

00:06:18.650 --> 00:06:19.720
了解清楚很好更好點

00:06:19.720 --> 00:06:22.117
同樣 要知道它們把自己的一部分

00:06:22.240 --> 00:06:23.777
分享給DNA

00:06:23.808 --> 00:06:26.580
這些就是我們很熟悉的連桿

00:06:27.060 --> 00:06:29.628
但是我不得不強調一下 知道這個知識

00:06:29.628 --> 00:06:31.055
或者說記住它

00:06:31.255 --> 00:06:35.360
對於幫助你明白ATP是如何作用

00:06:35.360 --> 00:06:37.305
是沒有一點作用的

00:06:37.643 --> 00:06:41.074
我在這裡我圈出三個磷酸基團

00:06:41.382 --> 00:06:43.350
這個是實際的分子結構(分子結構式圖中)

00:06:43.350 --> 00:06:44.490
也就是劉易斯結構

00:06:44.490 --> 00:06:46.170
這是一個磷酸基團

00:06:46.170 --> 00:06:48.530
這是第二個磷酸基團

00:06:48.530 --> 00:06:51.966
最後這個是第三個磷酸基團

00:06:52.135 --> 00:06:54.185
就是這個樣子的

00:06:54.985 --> 00:06:58.538
當我第一次接觸這個的時候 我遇到的第一個問題是

00:06:58.676 --> 00:07:02.849
假如你把其中一個磷酸基團拿走

00:07:03.388 --> 00:07:05.575
或者說這個化學鍵被水解

00:07:05.775 --> 00:07:07.020
這樣會釋放能量

00:07:07.251 --> 00:07:08.880
接下來我將繼續並且回答所有

00:07:08.880 --> 00:07:09.570
必須回答的問題

00:07:09.570 --> 00:07:10.950
但是 爲什麽這樣做(水解化學鍵)會釋放能量？

00:07:10.950 --> 00:07:13.920
這個釋放能量的化學鍵有是什麽？

00:07:13.920 --> 00:07:17.059
記住這裡所有的鍵都是被不同原子

00:07:17.059 --> 00:07:17.830
共享的電子(共價電子)

00:07:17.830 --> 00:07:21.190
所以 理解它的最好方法在這裡

00:07:21.190 --> 00:07:24.900
這些被共享電子通過了這個鍵

00:07:24.900 --> 00:07:27.620
或者說 這一個被共用電子通過了這個鍵

00:07:27.620 --> 00:07:29.470
這個電子來自於磷酸

00:07:29.470 --> 00:07:31.680
我不會在這裡畫出元素周期表

00:07:31.680 --> 00:07:34.490
但是你要知道 磷有五個電子可以共享

00:07:34.490 --> 00:07:37.370
和氧相比 磷的負電性更弱

00:07:37.370 --> 00:07:39.460
所以氧在這裡會偏向吸引電子

00:07:39.460 --> 00:07:41.310
但是這一個電子非常不穩定

00:07:41.310 --> 00:07:43.930
這裡有很多原因導致了這種不穩定

00:07:43.930 --> 00:07:45.700
電子在一種高能量狀態

00:07:45.700 --> 00:07:47.250
一個原因是

00:07:47.250 --> 00:07:48.720
這裡全部都是負電的氧

00:07:48.720 --> 00:07:50.590
所以他們會排斥彼此

00:07:50.590 --> 00:07:56.945
因此這些在這個鍵中電子自然不能靠近原子核

00:07:57.220 --> 00:07:59.593
他們會進入一種低能量狀態

00:07:59.747 --> 00:08:03.000
這些描述只不過是一種類比

00:08:03.077 --> 00:08:05.210
我們知道 電子可以變的很複雜

00:08:05.318 --> 00:08:07.430
並且這就是量子力學世界

00:08:07.430 --> 00:08:08.380
但是這是一種很好的類比方法

00:08:08.488 --> 00:08:10.840
這些分子想要離開彼此(彼此排斥)

00:08:10.840 --> 00:08:13.330
但是因爲有這些鍵

00:08:13.330 --> 00:08:14.395
所以這個電子處於高能量狀態

00:08:14.395 --> 00:08:18.450
這兩個原子的電子離核的距離要比理論上的遠

00:08:18.580 --> 00:08:22.097
當你是這個磷酸基團離開時

00:08:22.220 --> 00:08:23.870
所有電子都會進入低能量狀態

00:08:23.870 --> 00:08:25.110
這個從高能量狀態

00:08:25.110 --> 00:08:27.080
到低能量狀態的過程産生了能量

00:08:27.080 --> 00:08:32.030
事實上 在任何我們說

00:08:32.030 --> 00:08:34.409
産生能量的化學發應中

00:08:34.409 --> 00:08:37.200
能量總是來自到更低能量狀態的電子

00:08:47.510 --> 00:08:48.570
上面講的就是和ATP有關的

00:08:48.570 --> 00:08:50.610
在之後的影片中

00:08:50.610 --> 00:08:54.265
當我們提到細胞呼吸和糖酵解或者其他

00:08:54.326 --> 00:08:56.761
無論何時産生的能量

00:08:57.007 --> 00:08:59.900
都是電子從不穩定的狀態到穩定狀態産生的

00:08:59.900 --> 00:09:02.640
在這個過程中 他們産生能量

00:09:02.640 --> 00:09:05.620
假設我在一個平面上或者我即將跳離一個平面

00:09:05.620 --> 00:09:07.180
我必須有足夠的潛在能量

00:09:07.180 --> 00:09:08.050
當我要跳離平面的時候

00:09:08.050 --> 00:09:10.280
你可以把這個舉例當作不穩定狀態

00:09:10.280 --> 00:09:13.350
同樣 當我坐在座位上觀看橄榄球比賽時

00:09:13.350 --> 00:09:15.690
我沒有很多潛在能量

00:09:15.690 --> 00:09:16.500
所以我在一種穩定的狀態

00:09:16.500 --> 00:09:18.790
可能當我坐在座位上時

00:09:18.790 --> 00:09:20.480
我已經産生了足夠的能量

00:09:20.480 --> 00:09:21.590
但是 我不知道(這只是一個類比)

00:09:21.590 --> 00:09:24.540
我的類比總是會在一些時候失去價值

00:09:24.540 --> 00:09:28.045
現在 我想告訴你的最後一件事情是

00:09:28.061 --> 00:09:29.530
這個ATP反應是如何發生的

00:09:29.653 --> 00:09:32.118
到目前爲止 你已經可以關掉這個視屏

00:09:32.241 --> 00:09:35.634
並且你已經可以完成95%的有關APT的問題

00:09:35.803 --> 00:09:36.682
尤其是AP考試中的題目

00:09:36.790 --> 00:09:38.630
但是 我想讓你了解

00:09:38.707 --> 00:09:40.320
這個ATP反應是如何發生的

00:09:40.397 --> 00:09:43.110
爲了方便描述 我要做的就是

00:09:43.110 --> 00:09:44.150
複製和粘貼這些部分

00:09:44.150 --> 00:09:46.170
我之前已經告訴過你 這個部分

00:09:46.370 --> 00:09:51.649
將要分解ATP

00:09:52.665 --> 00:09:57.921
讓我來完成複製粘貼

00:09:58.444 --> 00:10:01.030
在這裡斷開的是磷酸基團

00:10:01.030 --> 00:10:02.360
之後剩下的是這些

00:10:02.360 --> 00:10:05.156
你能看到ADP剩在這裡

00:10:05.310 --> 00:10:07.530
這個就是ADP

00:10:07.530 --> 00:10:09.340
我甚至不用完全複製和粘貼全部的成分

00:10:09.340 --> 00:10:12.169
你就能夠認出這個部分是腺苷基團

00:10:13.000 --> 00:10:17.635
複製 粘貼

00:10:17.927 --> 00:10:19.285
就是這樣的

00:10:19.423 --> 00:10:22.240
我們之前已經將到過這個東西會被水解

00:10:22.240 --> 00:10:24.930
或者可以說是斷裂 然後産生能量

00:10:24.930 --> 00:10:25.770
但是我將要做的是

00:10:25.770 --> 00:10:28.300
展示給你詳細斷裂過程(機理)

00:10:28.300 --> 00:10:30.260
這個有關水解發生的機理

00:10:30.260 --> 00:10:31.630
是有一點複雜

00:10:31.630 --> 00:10:34.902
我說過 這個反應必須在有水是才會發生

00:10:35.010 --> 00:10:37.210
讓我在這裡添加一些水

00:10:37.348 --> 00:10:40.040
這裡是一個氧和一個氫

00:10:40.225 --> 00:10:42.100
這是另一個氫

00:10:42.177 --> 00:10:43.818
那麽他們在一起就是水

00:10:43.925 --> 00:10:47.206
所以 水解就是一個反應 我們說 嗨

00:10:47.360 --> 00:10:51.420
在這個反應中 這部分(滑鼠所指)O想要和成鍵

00:10:51.420 --> 00:10:53.920
或者想要共享電子

00:10:53.920 --> 00:10:58.177
所以 這個氫可能會到這裡

00:10:58.362 --> 00:11:02.019
並且和這個氧共享電子

00:11:02.250 --> 00:11:06.105
這個磷有一個額外的電子

00:11:06.212 --> 00:11:06.820
這個額外激電子需要共享

00:11:06.958 --> 00:11:09.190
記得磷有五個價電子

00:11:09.190 --> 00:11:10.360
它想要和氧共享

00:11:10.360 --> 00:11:14.040
它已經被共享的電子有四個

00:11:14.040 --> 00:11:17.670
那麽 如果這個氫連接到這裡

00:11:17.670 --> 00:11:19.980
剩下的部分是這個藍色的OH

00:11:19.980 --> 00:11:22.460
這個OH可以分享

00:11:22.460 --> 00:11:24.810
一個磷的額外激電子

00:11:24.810 --> 00:11:27.190
所以你看到的OH會變成這樣

00:11:27.190 --> 00:11:29.230
這個是實際上發生的

00:11:29.230 --> 00:11:31.350
當然 這個反應可以發生在另一側

00:11:31.350 --> 00:11:33.040
我可以斷開這裡

00:11:33.040 --> 00:11:34.740
把全部都斷開

00:11:34.740 --> 00:11:37.270
這個H可以和這個O在一起

00:11:37.270 --> 00:11:38.890
這個H會到這裡

00:11:38.890 --> 00:11:40.820
並且這個O會接納OH

00:11:40.820 --> 00:11:42.540
這個反應會發生在其中一個順序

00:11:42.540 --> 00:11:44.765
所以說 任何一方都是OK的

00:11:44.765 --> 00:11:47.010
在這裡 我還想闡述另一個點

00:11:47.010 --> 00:11:48.435
這個點有點複雜

00:11:48.435 --> 00:11:50.930
我甚至在思考是否要這樣做

00:11:50.930 --> 00:11:53.310
電子之所以總是在相對低的能量狀態

00:11:58.402 --> 00:12:00.348
是因爲 就像我說過的 這個電子會更“開心”(穩定)

00:12:00.370 --> 00:12:04.352
在這裡 我們可以說 這個在磷中的電子現在更穩定

00:12:04.683 --> 00:12:06.540
它在相對低的能量狀態

00:12:06.540 --> 00:12:07.950
因爲它將不會被拉伸

00:12:07.950 --> 00:12:10.350
它不用花費時間徘徊在這部分和這部分之間

00:12:10.350 --> 00:12:13.050
因爲這個分子和這個分子想要分開

00:12:13.050 --> 00:12:14.560
因爲他們都有負電荷(相互排斥)

00:12:14.560 --> 00:12:15.910
剛才講的只是一部分原因

00:12:15.910 --> 00:12:18.410
另一部分原因是

00:12:18.410 --> 00:12:21.540
我們會在學習有機化學的時候深入探討細節

00:12:21.540 --> 00:12:23.940
這個有更多的共振

00:12:23.940 --> 00:12:27.862
更多的共振結構或者共振配置

00:12:27.955 --> 00:12:31.360
所有想要闡明的是 這些額外的電子

00:12:31.360 --> 00:12:34.240
他們可以在不同的原子間移動

00:12:34.240 --> 00:12:37.170
並且這種移動會讓電子更佳穩定

00:12:37.170 --> 00:12:41.233
假設在這裡的這個氧有額外的電子

00:12:42.608 --> 00:12:47.702
那麽額外的電子會到這裡來

00:12:47.932 --> 00:12:51.026
之後和磷形成雙鍵

00:12:51.395 --> 00:12:55.625
這個電子會豎鍛到這個氧的地方

00:12:55.956 --> 00:12:58.400
這個過程會發生在這邊和那邊

00:12:58.400 --> 00:12:59.698
我不會講述更多細節

00:12:59.790 --> 00:13:01.800
但是這個就是使它更穩定的原因

00:13:01.800 --> 00:13:03.590
如果你已經學習了有機化學

00:13:03.590 --> 00:13:05.080
你就能夠了解的更多

00:13:05.080 --> 00:13:07.570
但是我不想讓這些變得複雜

00:13:07.570 --> 00:13:11.120
你要記得關於ATP的最重要的事情就是

00:13:11.120 --> 00:13:14.152
當你切斷磷酸基團

00:13:14.306 --> 00:13:17.950
基團會産生能量 這個能量可以推動所有生物功能

00:13:17.950 --> 00:13:20.739
例如生長和運動 肌肉的運動 保核回縮

00:13:21.108 --> 00:13:25.085
和 電沖動在神經和大腦中的傳遞

00:13:25.290 --> 00:13:27.972
所以 在生物係統中

00:13:28.064 --> 00:13:31.940
這個反應就是主要的能量電池或者能量貨幣

00:13:32.294 --> 00:13:33.790
這就是你必須掌握的關於ATP的主要知識