ATP: Adenosine Triphosphate
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0:00 - 0:04可論證的是 在生物學中一個重要的分子
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0:04 - 0:06是ATP
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0:08 - 0:18ATP表示 三磷酸腺
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0:19 - 0:20它聽起來很奇妙
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0:20 - 0:24但是 你需要記住 或者當你看到ATP
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0:24 - 0:27參與一些生化反應時
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0:28 - 0:31你腦海中的一些記憶應該告訴你 嗨 我們是處理
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0:31 - 0:32生物能量
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0:32 - 0:38或者說 把ATP當作是一種貨幣 它是一種貨幣
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0:39 - 0:41(用引號標注下)
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0:42 - 0:46生物能量
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0:47 - 0:49那麽 什麽是能量貨幣呢？
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0:49 - 0:52事實上 ATP將能量儲存在它的化學鍵中
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0:52 - 0:54接下來我會解釋它意味著什麽
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0:54 - 0:58在我們學習什麽是腺苷基團或者三磷酸基團之前
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0:58 - 1:00你可以忽視真實情況
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1:00 - 1:04你可以將APT假想成由一些被叫做
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1:04 - 1:06(讓我用一種好看的顏色來表示它）
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1:06 - 1:08一個腺苷基團在這裡
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1:09 - 1:12並且它是被三個磷酸所連接的
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1:13 - 1:18你三個連接它的磷酸 就像圖中這樣
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1:18 - 1:22這就是ATP了
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1:22 - 1:24三磷酸腺
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1:24 - 1:28Tri- 在這裡表示三個磷酸基團
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1:28 - 1:31現在 如果你手頭有ATP 你可以水解它的鍵
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1:32 - 1:33這意味著你要將
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1:33 - 1:35ATP放進水中
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1:35 - 1:37所以 讓我在這裡添加一些水
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1:37 - 1:41假設我手頭有水
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1:42 - 1:44然後這些磷酸基團中的一個將會被水解斷裂
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1:45 - 1:47本質上是一些水加入了這個被水解的磷酸基團
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1:47 - 1:49同樣一些水則加入
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1:49 - 1:50這些磷酸基團
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1:50 - 1:52我接下來會給你更詳細的描述
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1:52 - 1:54但是 我想先給你一個大體的描述
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1:54 - 1:57你能得到的殘余物質是一個腺苷基團
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1:57 - 1:59這個基團有兩個磷酸
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1:59 - 2:01現在 這裡有兩個磷酸
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2:01 - 2:07它被叫做二磷酸腺苷 縮寫是ADP
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2:08 - 2:12之前的三磷酸腺含有三個磷酸
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2:12 - 2:14現在我們得到的是二磷酸
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2:14 - 2:17我們在這裡直接將它寫成di而不是三磷酸腺中的tri
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2:17 - 2:19是因爲我們只擁有兩個磷酸基團
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2:19 - 2:21ATP因此被水解了
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2:22 - 2:25或者說你使這些磷酸基團的其中一個鍵斷裂
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2:25 - 2:27你現在所得到的是ADP
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2:28 - 2:30和一個額外的磷酸基團
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2:31 - 2:35這是我們談及ATP和能量時最關鍵的一個概念
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2:35 - 2:37最後這還有一個能量
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2:38 - 2:41這裡是一個能量
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2:41 - 2:45這就是爲什麽我說ATP是一種
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2:45 - 2:48一種生物能量貨幣
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2:48 - 2:53如果你有ATP並且你讓它經曆一些化學反應
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2:53 - 2:55你就會得到磷酸
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2:55 - 2:57並且會有能量産生
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2:57 - 3:00這個能量可以被用作産熱
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3:00 - 3:03或者你可以將這個反應和
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3:03 - 3:05其他反應需要能量的反應相結合
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3:05 - 3:08然後這些反應將能夠繼續
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3:08 - 3:10所以我畫了這個圈
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3:11 - 3:12腺苷和磷酸
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3:12 - 3:14事實上 你必須知道這一切
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3:15 - 3:17我在這裡已經展示的是
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3:17 - 3:21這些是你必須要掌握的 爲了了解ATP如何在
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3:21 - 3:23大多數生物係統中工作的 如果你想
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3:23 - 3:25如果你有能量並且想將它們轉變成ATP
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3:25 - 3:26反應將會這樣進行
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3:26 - 3:29能量＋磷酸基團＋一些ADP
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3:29 - 3:31這樣你將會得到ATP
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3:31 - 3:33這就是能量的儲存
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3:33 - 3:36反應方程式這邊是能量的儲存
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3:37 - 3:39這邊則是能量的利用
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3:39 - 3:43這些就是全部－確切地說95％的人
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3:44 - 3:46需要知道的ATP在生物係統中的功能
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3:47 - 3:49當你有能量的時候
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3:49 - 3:51儲存能量的反應才會發生
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3:51 - 3:54當你使磷酸鍵斷裂 它將釋放能量
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3:54 - 3:57同樣 如果你想將ADP和磷酸變回ATP
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3:58 - 3:59你必須將能量用盡
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4:00 - 4:02所以說ATP是能量來源
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4:02 - 4:06如果你有ADP並且想要得到ATP 你需要使用能量
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4:07 - 4:09我剛才用圈表示的A
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4:10 - 4:11是腺苷
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4:11 - 4:13但是 一些時候我認爲了解分子的結構
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4:13 - 4:14會更佳有用
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4:14 - 4:17所以我從Wikipedia（維基百科）剪切粘貼了這個分子結構式
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4:17 - 4:19至於我爲什麽沒有一開始就把它展示給你
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4:19 - 4:21是因爲它看起來非常複雜
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4:21 - 4:25然而關於爲什麽ATP是能量貨幣的這個概念
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4:25 - 4:27我覺得更爲直接一點
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4:27 - 4:30當有一個三磷酸的時候 一個磷酸鍵斷裂
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4:30 - 4:33然後這裡就産生了一些能量
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4:33 - 4:35這些能量被置於係統中
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4:35 - 4:37或者如果你像將這一個磷酸連接回去
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4:37 - 4:38你就要用掉這個能量
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4:38 - 4:40這就是最基本的ATP作用原理
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4:40 - 4:44但是 這只是它的實際結構
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4:44 - 4:46但是即使在這裡(黑板上) 我們能是鍵斷裂
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4:46 - 4:48並且這個確實不壞
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4:48 - 4:49腺苷
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4:49 - 4:50讓我圈出腺苷基團
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4:50 - 4:52這是腺苷
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4:52 - 4:54這個圈中的就是腺苷
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4:54 - 4:57這部分分子在這裡
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4:57 - 4:59這就是腺苷(箭頭所指)
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5:01 - 5:05對於你們這些也觀看其他教學錄像的人來說
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5:05 - 5:08有可能會認識這部分結構
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5:09 - 5:11這是就腺苷單磷酸
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5:11 - 5:13但是這裡的這部分
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5:13 - 5:17這部分是腺嘌呤(黃色圈起來的)
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5:17 - 5:21這裡的腺嘌呤和組成核苷酸的嘌呤是一樣的
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5:21 - 5:23核苷酸是DNA的支柱
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5:23 - 5:26所以說 在生物係統中
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5:26 - 5:27這些分子的用途有很多
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5:27 - 5:28這裡的腺嘌呤和我們常說的
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5:28 - 5:30腺嘌呤和鳥糞嘌呤中的腺嘌呤是一樣的
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5:30 - 5:31這個就是嘌呤
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5:31 - 5:33當然 你可能還知道嘧啶
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5:33 - 5:34但是在這裡我不會談及它
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5:34 - 5:35它們(嘌呤和嘧啶)是一樣的分子
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5:35 - 5:36這是一個有趣的事情
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5:36 - 5:39那些組成DNA的相同物質
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5:39 - 5:43同樣也是這些能量貨幣的一部分
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5:43 - 5:47所以說 腺嘌呤是組成ATP中腺苷單磷酸的一部分
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5:48 - 5:50那麽在這裡的這一部份
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5:50 - 5:55是核糖(綠色圈出的)
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5:56 - 6:01你可以從RNA(核糖核苷酸)中見到它
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6:01 - 6:05因爲你在整個組成中都能見到核糖
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6:05 - 6:07但是這不是我要講述的
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6:07 - 6:09不得不提 核糖只是一個五碳糖
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6:09 - 6:11當它們不和其他分子連接時
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6:11 - 6:12它們只是作爲碳
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6:12 - 6:16所以這是一個碳 兩個碳 三個碳
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6:16 - 6:18四個碳 五個碳
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6:19 - 6:20了解清楚很好更好點
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6:20 - 6:22同樣 要知道它們把自己的一部分
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6:22 - 6:24分享給DNA
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6:24 - 6:27這些就是我們很熟悉的連桿
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6:27 - 6:30但是我不得不強調一下 知道這個知識
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6:30 - 6:31或者說記住它
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6:31 - 6:35對於幫助你明白ATP是如何作用
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6:35 - 6:37是沒有一點作用的
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6:38 - 6:41我在這裡我圈出三個磷酸基團
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6:41 - 6:43這個是實際的分子結構(分子結構式圖中)
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6:43 - 6:44也就是劉易斯結構
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6:44 - 6:46這是一個磷酸基團
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6:46 - 6:49這是第二個磷酸基團
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6:49 - 6:52最後這個是第三個磷酸基團
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6:52 - 6:54就是這個樣子的
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6:55 - 6:59當我第一次接觸這個的時候 我遇到的第一個問題是
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6:59 - 7:03假如你把其中一個磷酸基團拿走
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7:03 - 7:06或者說這個化學鍵被水解
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7:06 - 7:07這樣會釋放能量
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7:07 - 7:09接下來我將繼續並且回答所有
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7:09 - 7:10必須回答的問題
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7:10 - 7:11但是 爲什麽這樣做(水解化學鍵)會釋放能量？
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7:11 - 7:14這個釋放能量的化學鍵有是什麽？
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7:14 - 7:17記住這裡所有的鍵都是被不同原子
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7:17 - 7:18共享的電子(共價電子)
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7:18 - 7:21所以 理解它的最好方法在這裡
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7:21 - 7:25這些被共享電子通過了這個鍵
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7:25 - 7:28或者說 這一個被共用電子通過了這個鍵
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7:28 - 7:29這個電子來自於磷酸
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7:29 - 7:32我不會在這裡畫出元素周期表
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7:32 - 7:34但是你要知道 磷有五個電子可以共享
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7:34 - 7:37和氧相比 磷的負電性更弱
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7:37 - 7:39所以氧在這裡會偏向吸引電子
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7:39 - 7:41但是這一個電子非常不穩定
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7:41 - 7:44這裡有很多原因導致了這種不穩定
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7:44 - 7:46電子在一種高能量狀態
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7:46 - 7:47一個原因是
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7:47 - 7:49這裡全部都是負電的氧
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7:49 - 7:51所以他們會排斥彼此
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7:51 - 7:57因此這些在這個鍵中電子自然不能靠近原子核
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7:57 - 8:00他們會進入一種低能量狀態
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8:00 - 8:03這些描述只不過是一種類比
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8:03 - 8:05我們知道 電子可以變的很複雜
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8:05 - 8:07並且這就是量子力學世界
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8:07 - 8:08但是這是一種很好的類比方法
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8:08 - 8:11這些分子想要離開彼此(彼此排斥)
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8:11 - 8:13但是因爲有這些鍵
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8:13 - 8:14所以這個電子處於高能量狀態
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8:14 - 8:18這兩個原子的電子離核的距離要比理論上的遠
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8:19 - 8:22當你是這個磷酸基團離開時
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8:22 - 8:24所有電子都會進入低能量狀態
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8:24 - 8:25這個從高能量狀態
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8:25 - 8:27到低能量狀態的過程産生了能量
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8:27 - 8:32事實上 在任何我們說
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8:32 - 8:34産生能量的化學發應中
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8:34 - 8:37能量總是來自到更低能量狀態的電子
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8:48 - 8:49上面講的就是和ATP有關的
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8:49 - 8:51在之後的影片中
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8:51 - 8:54當我們提到細胞呼吸和糖酵解或者其他
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8:54 - 8:57無論何時産生的能量
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8:57 - 9:00都是電子從不穩定的狀態到穩定狀態産生的
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9:00 - 9:03在這個過程中 他們産生能量
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9:03 - 9:06假設我在一個平面上或者我即將跳離一個平面
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9:06 - 9:07我必須有足夠的潛在能量
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9:07 - 9:08當我要跳離平面的時候
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9:08 - 9:10你可以把這個舉例當作不穩定狀態
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9:10 - 9:13同樣 當我坐在座位上觀看橄榄球比賽時
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9:13 - 9:16我沒有很多潛在能量
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9:16 - 9:16所以我在一種穩定的狀態
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9:16 - 9:19可能當我坐在座位上時
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9:19 - 9:20我已經産生了足夠的能量
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9:20 - 9:22但是 我不知道(這只是一個類比)
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9:22 - 9:25我的類比總是會在一些時候失去價值
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9:25 - 9:28現在 我想告訴你的最後一件事情是
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9:28 - 9:30這個ATP反應是如何發生的
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9:30 - 9:32到目前爲止 你已經可以關掉這個視屏
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9:32 - 9:36並且你已經可以完成95%的有關APT的問題
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9:36 - 9:37尤其是AP考試中的題目
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9:37 - 9:39但是 我想讓你了解
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9:39 - 9:40這個ATP反應是如何發生的
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9:40 - 9:43爲了方便描述 我要做的就是
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9:43 - 9:44複製和粘貼這些部分
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9:44 - 9:46我之前已經告訴過你 這個部分
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9:46 - 9:52將要分解ATP
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9:53 - 9:58讓我來完成複製粘貼
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9:58 - 10:01在這裡斷開的是磷酸基團
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10:01 - 10:02之後剩下的是這些
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10:02 - 10:05你能看到ADP剩在這裡
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10:05 - 10:08這個就是ADP
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10:08 - 10:09我甚至不用完全複製和粘貼全部的成分
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10:09 - 10:12你就能夠認出這個部分是腺苷基團
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10:13 - 10:18複製 粘貼
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10:18 - 10:19就是這樣的
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10:19 - 10:22我們之前已經將到過這個東西會被水解
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10:22 - 10:25或者可以說是斷裂 然後産生能量
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10:25 - 10:26但是我將要做的是
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10:26 - 10:28展示給你詳細斷裂過程(機理)
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10:28 - 10:30這個有關水解發生的機理
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10:30 - 10:32是有一點複雜
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10:32 - 10:35我說過 這個反應必須在有水是才會發生
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10:35 - 10:37讓我在這裡添加一些水
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10:37 - 10:40這裡是一個氧和一個氫
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10:40 - 10:42這是另一個氫
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10:42 - 10:44那麽他們在一起就是水
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10:44 - 10:47所以 水解就是一個反應 我們說 嗨
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10:47 - 10:51在這個反應中 這部分(滑鼠所指)O想要和成鍵
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10:51 - 10:54或者想要共享電子
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10:54 - 10:58所以 這個氫可能會到這裡
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10:58 - 11:02並且和這個氧共享電子
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11:02 - 11:06這個磷有一個額外的電子
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11:06 - 11:07這個額外激電子需要共享
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11:07 - 11:09記得磷有五個價電子
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11:09 - 11:10它想要和氧共享
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11:10 - 11:14它已經被共享的電子有四個
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11:14 - 11:18那麽 如果這個氫連接到這裡
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11:18 - 11:20剩下的部分是這個藍色的OH
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11:20 - 11:22這個OH可以分享
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11:22 - 11:25一個磷的額外激電子
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11:25 - 11:27所以你看到的OH會變成這樣
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11:27 - 11:29這個是實際上發生的
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11:29 - 11:31當然 這個反應可以發生在另一側
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11:31 - 11:33我可以斷開這裡
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11:33 - 11:35把全部都斷開
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11:35 - 11:37這個H可以和這個O在一起
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11:37 - 11:39這個H會到這裡
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11:39 - 11:41並且這個O會接納OH
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11:41 - 11:43這個反應會發生在其中一個順序
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11:43 - 11:45所以說 任何一方都是OK的
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11:45 - 11:47在這裡 我還想闡述另一個點
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11:47 - 11:48這個點有點複雜
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11:48 - 11:51我甚至在思考是否要這樣做
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11:51 - 11:53電子之所以總是在相對低的能量狀態
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11:58 - 12:00是因爲 就像我說過的 這個電子會更“開心”(穩定)
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12:00 - 12:04在這裡 我們可以說 這個在磷中的電子現在更穩定
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12:05 - 12:07它在相對低的能量狀態
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12:07 - 12:08因爲它將不會被拉伸
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12:08 - 12:10它不用花費時間徘徊在這部分和這部分之間
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12:10 - 12:13因爲這個分子和這個分子想要分開
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12:13 - 12:15因爲他們都有負電荷(相互排斥)
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12:15 - 12:16剛才講的只是一部分原因
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12:16 - 12:18另一部分原因是
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12:18 - 12:22我們會在學習有機化學的時候深入探討細節
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12:22 - 12:24這個有更多的共振
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12:24 - 12:28更多的共振結構或者共振配置
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12:28 - 12:31所有想要闡明的是 這些額外的電子
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12:31 - 12:34他們可以在不同的原子間移動
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12:34 - 12:37並且這種移動會讓電子更佳穩定
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12:37 - 12:41假設在這裡的這個氧有額外的電子
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12:43 - 12:48那麽額外的電子會到這裡來
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12:48 - 12:51之後和磷形成雙鍵
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12:51 - 12:56這個電子會豎鍛到這個氧的地方
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12:56 - 12:58這個過程會發生在這邊和那邊
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12:58 - 13:00我不會講述更多細節
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13:00 - 13:02但是這個就是使它更穩定的原因
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13:02 - 13:04如果你已經學習了有機化學
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13:04 - 13:05你就能夠了解的更多
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13:05 - 13:08但是我不想讓這些變得複雜
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13:08 - 13:11你要記得關於ATP的最重要的事情就是
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13:11 - 13:14當你切斷磷酸基團
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13:14 - 13:18基團會産生能量 這個能量可以推動所有生物功能
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13:18 - 13:21例如生長和運動 肌肉的運動 保核回縮
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13:21 - 13:25和 電沖動在神經和大腦中的傳遞
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13:25 - 13:28所以 在生物係統中
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13:28 - 13:32這個反應就是主要的能量電池或者能量貨幣
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13:32 - 13:34這就是你必須掌握的關於ATP的主要知識
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David Chiu added a translation |