WEBVTT

00:00:00.500 --> 00:00:03.914
可论证的是 在生物学中一个重要的分子

00:00:04.191 --> 00:00:06.365
是ATP

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

00:00:18.912 --> 00:00:20.428
它听起来很奇妙

00:00:20.428 --> 00:00:24.270
但是 你需要记住 或者当你看到ATP

00:00:24.316 --> 00:00:27.380
参与一些生化反应时

00:00:27.657 --> 00:00:30.940
你脑海中的一些记忆应该告诉你 嗨 我们是处理

00:00:30.940 --> 00:00:32.360
生物能量

00:00:32.360 --> 00:00:38.321
或者说 把ATP当作是一种货币 它是一种货币

00:00:38.690 --> 00:00:41.153
(用引号标注下)

00:00:41.537 --> 00:00:46.435
生物能量

00:00:46.666 --> 00:00:48.815
那么 什么是能量货币呢？

00:00:49.000 --> 00:00:51.558
事实上 ATP将能量储存在它的化学键中

00:00:51.820 --> 00:00:53.855
接下来我会解释它意味着什么

00:00:54.040 --> 00:00:58.066
在我们学习什么是腺苷基团或者三磷酸基团之前

00:00:58.251 --> 00:00:59.978
你可以忽视真实情况

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

00:01:03.887 --> 00:01:06.068
(让我用一种好看的颜色来表示它）

00:01:06.298 --> 00:01:08.473
一个腺苷基团在这里

00:01:08.950 --> 00:01:12.358
并且它是被三个磷酸所连接的

00:01:12.889 --> 00:01:17.965
你三个连接它的磷酸 就像图中这样

00:01:18.242 --> 00:01:21.632
这就是ATP了

00:01:21.970 --> 00:01:24.358
三磷酸腺苷

00:01:24.450 --> 00:01:27.712
Tri- 在这里表示三个磷酸基团

00:01:27.850 --> 00:01:31.343
现在 如果你手头有ATP 你可以水解它的键

00:01:31.512 --> 00:01:33.214
这意味着你要将

00:01:33.291 --> 00:01:34.610
ATP放入水中

00:01:34.610 --> 00:01:37.158
所以 让我在这里添加一些水

00:01:37.419 --> 00:01:41.425
假设我手头有水

00:01:41.610 --> 00:01:44.358
然后这些磷酸基团中的一个将会被水解断裂

00:01:44.527 --> 00:01:47.069
本质上是一些水加入了这个被水解的磷酸基团

00:01:47.162 --> 00:01:48.900
同样一些水则加入

00:01:48.900 --> 00:01:49.900
这些磷酸基团

00:01:49.900 --> 00:01:51.590
我接下来会给你更详细的描述

00:01:51.667 --> 00:01:53.852
但是 我想先给你一个大体的描述

00:01:53.960 --> 00:01:57.276
你能得到的残余物质是一个腺苷基团

00:01:57.430 --> 00:01:58.680
这个基团有两个磷酸

00:01:58.834 --> 00:02:01.183
现在 这里有两个磷酸

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

00:02:07.612 --> 00:02:11.506
之前的三磷酸腺苷含有三个磷酸

00:02:11.860 --> 00:02:14.222
现在我们得到的是二磷酸

00:02:14.330 --> 00:02:16.650
我们在这里直接将它写成di而不是三磷酸腺苷中的tri

00:02:16.650 --> 00:02:18.590
是因为我们只拥有两个磷酸基团

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

00:02:21.622 --> 00:02:24.790
或者说你使这些磷酸基团的其中一个键断裂

00:02:25.052 --> 00:02:27.365
你现在所得到的是ADP

00:02:27.550 --> 00:02:30.135
和一个额外的磷酸基团

00:02:30.565 --> 00:02:34.878
这是我们谈及ATP和能量时最关键的一个概念

00:02:35.260 --> 00:02:37.187
最后这还有一个能量

00:02:37.879 --> 00:02:40.948
这里是一个能量

00:02:41.163 --> 00:02:45.098
这就是为什么我说ATP是一种

00:02:45.344 --> 00:02:48.192
一种生物能量货币

00:02:48.500 --> 00:02:52.928
如果你有ATP并且你让它经历一些化学反应

00:02:53.266 --> 00:02:55.206
你就会得到磷酸

00:02:55.483 --> 00:02:57.470
并且会有能量产生

00:02:57.470 --> 00:02:59.960
这个能量可以被用作产热

00:02:59.960 --> 00:03:02.810
或者你可以将这个反应和

00:03:02.979 --> 00:03:04.553
其他反应需要能量的反应相结合

00:03:04.799 --> 00:03:07.575
然后这些反应将能够继续

00:03:07.960 --> 00:03:10.290
所以我画了这个圈

00:03:10.644 --> 00:03:11.902
腺苷和磷酸

00:03:12.132 --> 00:03:14.456
事实上 你必须知道这一切

00:03:14.656 --> 00:03:16.780
我在这里已经展示的是

00:03:16.780 --> 00:03:20.660
这些是你必须要掌握的 为了了解ATP如何在

00:03:20.752 --> 00:03:22.575
大多数生物系统中工作的 如果你想

00:03:22.725 --> 00:03:25.020
如果你有能量并且想将它们转变成ATP

00:03:25.020 --> 00:03:26.050
反应将会这样进行

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

00:03:29.430 --> 00:03:30.610
这样你将会得到ATP

00:03:30.610 --> 00:03:32.940
这就是能量的储存

00:03:32.940 --> 00:03:36.120
反应方程式这边是能量的储存

00:03:36.597 --> 00:03:39.005
这边则是能量的利用

00:03:39.266 --> 00:03:43.441
这些就是全部－确切地说95％的人

00:03:43.825 --> 00:03:46.322
需要知道的ATP在生物系统中的功能

00:03:46.676 --> 00:03:49.450
当你有能量的时候

00:03:49.450 --> 00:03:50.950
储存能量的反应才会发生

00:03:50.965 --> 00:03:54.070
当你使磷酸键断裂 它将释放能量

00:03:54.070 --> 00:03:57.192
同样 如果你想将ADP和磷酸变回ATP

00:03:57.562 --> 00:03:59.426
你必须将能量用尽

00:03:59.580 --> 00:04:02.040
所以说ATP是能量来源

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

00:04:06.595 --> 00:04:09.100
我刚才用圈表示的A

00:04:09.623 --> 00:04:10.691
是腺苷

00:04:10.752 --> 00:04:12.840
但是 一些时候我认为了解分子的结构

00:04:12.840 --> 00:04:14.180
会更佳有用

00:04:14.288 --> 00:04:17.010
所以我从Wikipedia（维基百科）剪切粘贴了这个分子结构式

00:04:17.010 --> 00:04:19.218
至于我为什么没有一开始就把它展示给你

00:04:19.310 --> 00:04:20.829
是因为它看起来非常复杂

00:04:20.829 --> 00:04:24.780
然而关于为什么ATP是能量货币的这个概念

00:04:24.780 --> 00:04:26.710
我觉得更为直接一点

00:04:26.710 --> 00:04:30.200
当有一个三磷酸的时候 一个磷酸键断裂

00:04:30.200 --> 00:04:33.310
然后这里就产生了一些能量

00:04:33.310 --> 00:04:34.640
这些能量被置于系统中

00:04:34.640 --> 00:04:36.560
或者如果你像将这一个磷酸连接回去

00:04:36.560 --> 00:04:37.560
你就要用掉这个能量

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

00:04:40.095 --> 00:04:43.825
但是 这只是它的实际结构

00:04:44.164 --> 00:04:46.220
但是即使在这里(黑板上) 我们能是键断裂

00:04:46.497 --> 00:04:47.971
并且这个确实不坏

00:04:48.094 --> 00:04:48.790
腺苷

00:04:48.790 --> 00:04:50.490
让我圈出腺苷基团

00:04:50.490 --> 00:04:51.660
这是腺苷

00:04:51.660 --> 00:04:53.943
这个圈中的就是腺苷

00:04:54.143 --> 00:04:56.562
这部分分子在这里

00:04:56.839 --> 00:04:59.116
这就是腺苷(箭头所指)

00:05:01.295 --> 00:05:05.140
对于你们这些也观看其他教学录像的人来说

00:05:05.402 --> 00:05:08.114
有可能会认识这部分结构

00:05:08.545 --> 00:05:10.506
这是就腺苷酸

00:05:10.660 --> 00:05:12.743
但是这里的这部分

00:05:12.928 --> 00:05:17.022
这部分是腺嘌呤(黄色圈起来的)

00:05:17.130 --> 00:05:21.110
这里的腺嘌呤和组成核苷酸的嘌呤是一样的

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

00:05:22.798 --> 00:05:25.747
所以说 在生物系统中

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

00:05:26.580 --> 00:05:27.910
这里的腺嘌呤和我们常说的

00:05:27.910 --> 00:05:30.170
腺嘌呤和鸟嘌呤中的腺嘌呤是一样的

00:05:30.170 --> 00:05:31.100
这个就是嘌呤

00:05:31.100 --> 00:05:33.370
当然 你可能还知道嘧啶

00:05:33.370 --> 00:05:33.920
但是在这里我不会谈及它

00:05:33.920 --> 00:05:35.180
它们(嘌呤和嘧啶)是一样的分子

00:05:35.180 --> 00:05:36.380
这是一个有趣的事情

00:05:36.380 --> 00:05:39.042
那些组成DNA的相同物质

00:05:39.165 --> 00:05:42.694
同样也是这些能量货币的一部分

00:05:43.032 --> 00:05:47.300
所以说 腺嘌呤是组成ATP中腺苷酸的一部分

00:05:47.792 --> 00:05:49.995
那么在这里的这一部份

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

00:05:55.576 --> 00:06:00.770
你可以从RNA(核糖核苷酸)中见到它

00:06:00.970 --> 00:06:05.025
因为你在整个组成中都能见到核糖

00:06:05.332 --> 00:06:06.636
但是这不是我要讲述的

00:06:06.836 --> 00:06:08.970
不得不提 核糖只是一个五碳糖

00:06:09.155 --> 00:06:11.278
当它们不和其他分子连接时

00:06:11.340 --> 00:06:12.242
它们只是作为碳

00:06:12.427 --> 00:06:15.745
所以这是一个碳 两个碳 三个碳

00:06:15.868 --> 00:06:18.188
四个碳 五个碳

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

00:06:19.720 --> 00:06:22.117
同样 要知道它们把自己的一部分

00:06:22.240 --> 00:06:23.777
分享给DNA

00:06:23.808 --> 00:06:26.580
这些就是我们很熟悉的构件

00:06:27.060 --> 00:06:29.628
但是我不得不强调一下 知道这个知识

00:06:29.628 --> 00:06:31.055
或者说记住它

00:06:31.255 --> 00:06:35.360
对于帮助你明白ATP是如何作用

00:06:35.360 --> 00:06:37.305
是没有一点作用的

00:06:37.643 --> 00:06:41.074
我在这里我圈出三个磷酸基团

00:06:41.382 --> 00:06:43.350
这个是实际的分子结构(分子结构式图中)

00:06:43.350 --> 00:06:44.490
也就是刘易斯结构

00:06:44.490 --> 00:06:46.170
这是一个磷酸基团

00:06:46.170 --> 00:06:48.530
这是第二个磷酸基团

00:06:48.530 --> 00:06:51.966
最后这个是第三个磷酸基团

00:06:52.135 --> 00:06:54.185
就是这个样子的

00:06:54.985 --> 00:06:58.538
当我第一次接触这个的时候 我遇到的第一个问题是

00:06:58.676 --> 00:07:02.849
假如你把其中一个磷酸基团拿走

00:07:03.388 --> 00:07:05.575
或者说这个化学键被水解

00:07:05.775 --> 00:07:07.020
这样会释放能量

00:07:07.251 --> 00:07:08.880
接下来我将继续并且回答所有

00:07:08.880 --> 00:07:09.570
必须回答的问题

00:07:09.570 --> 00:07:10.950
但是 为什么这样做(水解化学键)会释放能量？

00:07:10.950 --> 00:07:13.920
这个释放能量的化学键有是什么？

00:07:13.920 --> 00:07:17.059
记住这里所有的键都是被不同原子

00:07:17.059 --> 00:07:17.830
共享的电子(共价电子)

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

00:07:21.190 --> 00:07:24.900
这些被共享电子通过了这个键

00:07:24.900 --> 00:07:27.620
或者说 这一个被共用电子通过了这个键

00:07:27.620 --> 00:07:29.470
这个电子来自于磷酸

00:07:29.470 --> 00:07:31.680
我不会在这里画出元素周期表

00:07:31.680 --> 00:07:34.490
但是你要知道 磷有五个电子可以共享

00:07:34.490 --> 00:07:37.370
和氧相比 磷的负电性更弱

00:07:37.370 --> 00:07:39.460
所以氧在这里会偏向吸引电子

00:07:39.460 --> 00:07:41.310
但是这一个电子非常不稳定

00:07:41.310 --> 00:07:43.930
这里有很多原因导致了这种不稳定

00:07:43.930 --> 00:07:45.700
电子在一种高能量状态

00:07:45.700 --> 00:07:47.250
一个原因是

00:07:47.250 --> 00:07:48.720
这里全部都是负电的氧

00:07:48.720 --> 00:07:50.590
所以他们会排斥彼此

00:07:50.590 --> 00:07:56.945
因此这些在这个键中电子自然不能靠近原子核

00:07:57.220 --> 00:07:59.593
他们会进入一种低能量状态

00:07:59.747 --> 00:08:03.000
这些描述只不过是一种类比

00:08:03.077 --> 00:08:05.210
我们知道 电子可以变的很复杂

00:08:05.318 --> 00:08:07.430
并且这就是量子力学世界

00:08:07.430 --> 00:08:08.380
但是这是一种很好的类比方法

00:08:08.488 --> 00:08:10.840
这些分子想要离开彼此(彼此排斥)

00:08:10.840 --> 00:08:13.330
但是因为有这些键

00:08:13.330 --> 00:08:14.395
所以这个电子处于高能量状态

00:08:14.395 --> 00:08:18.450
这两个原子的电子离核的距离要比理论上的远

00:08:18.580 --> 00:08:22.097
当你是这个磷酸基团离开时

00:08:22.220 --> 00:08:23.870
所有电子都会进入低能量状态

00:08:23.870 --> 00:08:25.110
这个从高能量状态

00:08:25.110 --> 00:08:27.080
到低能量状态的过程产生了能量

00:08:27.080 --> 00:08:32.030
事实上 在任何我们说

00:08:32.030 --> 00:08:34.409
产生能量的化学发应中

00:08:34.409 --> 00:08:37.200
能量总是来自到更低能量状态的电子

00:08:47.510 --> 00:08:48.570
上面讲的就是和ATP有关的

00:08:48.570 --> 00:08:50.610
在之后的视频中

00:08:50.610 --> 00:08:54.265
当我们提到细胞呼吸和糖酵解或者其他

00:08:54.326 --> 00:08:56.761
无论何时产生的能量

00:08:57.007 --> 00:08:59.900
都是电子从不稳定的状态到稳定状态产生的

00:08:59.900 --> 00:09:02.640
在这个过程中 他们产生能量

00:09:02.640 --> 00:09:05.620
假设我在一个平面上或者我即将跳离一个平面

00:09:05.620 --> 00:09:07.180
我必须有足够的潜在能量

00:09:07.180 --> 00:09:08.050
当我要跳离平面的时候

00:09:08.050 --> 00:09:10.280
你可以把这个举例当作不稳定状态

00:09:10.280 --> 00:09:13.350
同样 当我坐在座位上观看橄榄球比赛时

00:09:13.350 --> 00:09:15.690
我没有很多潜在能量

00:09:15.690 --> 00:09:16.500
所以我在一种稳定的状态

00:09:16.500 --> 00:09:18.790
可能当我坐在座位上时

00:09:18.790 --> 00:09:20.480
我已经产生了足够的能量

00:09:20.480 --> 00:09:21.590
但是 我不知道(这只是一个类比)

00:09:21.590 --> 00:09:24.540
我的类比总是会在一些时候失去价值

00:09:24.540 --> 00:09:28.045
现在 我想告诉你的最后一件事情是

00:09:28.061 --> 00:09:29.530
这个ATP反应是如何发生的

00:09:29.653 --> 00:09:32.118
到目前为止 你已经可以关掉这个视屏

00:09:32.241 --> 00:09:35.634
并且你已经可以完成95%的有关APT的问题

00:09:35.803 --> 00:09:36.682
尤其是AP考试中的题目

00:09:36.790 --> 00:09:38.630
但是 我想让你了解

00:09:38.707 --> 00:09:40.320
这个ATP反应是如何发生的

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

00:09:43.110 --> 00:09:44.150
复制和粘贴这些部分

00:09:44.150 --> 00:09:46.170
我之前已经告诉过你 这个部分

00:09:46.370 --> 00:09:51.649
将要分解ATP

00:09:52.665 --> 00:09:57.921
让我来完成复制粘贴

00:09:58.444 --> 00:10:01.030
在这里断开的是磷酸基团

00:10:01.030 --> 00:10:02.360
之后剩下的是这些

00:10:02.360 --> 00:10:05.156
你能看到ADP剩在这里

00:10:05.310 --> 00:10:07.530
这个就是ADP

00:10:07.530 --> 00:10:09.340
我甚至不用完全复制和粘贴全部的成分

00:10:09.340 --> 00:10:12.169
你就能够认出这个部分是腺苷基团

00:10:13.000 --> 00:10:17.635
复制 粘贴

00:10:17.927 --> 00:10:19.285
就是这样的

00:10:19.423 --> 00:10:22.240
我们之前已经将到过这个东西会被水解

00:10:22.240 --> 00:10:24.930
或者可以说是断裂 然后产生能量

00:10:24.930 --> 00:10:25.770
但是我将要做的是

00:10:25.770 --> 00:10:28.300
展示给你详细断裂过程(机理)

00:10:28.300 --> 00:10:30.260
这个有关水解发生的机理

00:10:30.260 --> 00:10:31.630
是有一点复杂

00:10:31.630 --> 00:10:34.902
我说过 这个反应必须在有水是才会发生

00:10:35.010 --> 00:10:37.210
让我在这里添加一些水

00:10:37.348 --> 00:10:40.040
这里是一个氧和一个氢

00:10:40.225 --> 00:10:42.100
这是另一个氢

00:10:42.177 --> 00:10:43.818
那么他们在一起就是水

00:10:43.925 --> 00:10:47.206
所以 水解就是一个反应 我们说 嗨

00:10:47.360 --> 00:10:51.420
在这个反应中 这部分(鼠标所指)O想要和成键

00:10:51.420 --> 00:10:53.920
或者想要共享电子

00:10:53.920 --> 00:10:58.177
所以 这个氢可能会到这里

00:10:58.362 --> 00:11:02.019
并且和这个氧共享电子

00:11:02.250 --> 00:11:06.105
这个磷有一个额外的电子

00:11:06.212 --> 00:11:06.820
这个额外电子需要共享

00:11:06.958 --> 00:11:09.190
记得磷有五个价电子

00:11:09.190 --> 00:11:10.360
它想要和氧共享

00:11:10.360 --> 00:11:14.040
它已经被共享的电子有四个

00:11:14.040 --> 00:11:17.670
那么 如果这个氢连接到这里

00:11:17.670 --> 00:11:19.980
剩下的部分是这个蓝色的OH

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

00:11:22.460 --> 00:11:24.810
一个磷的额外电子

00:11:24.810 --> 00:11:27.190
所以你看到的OH会变成这样

00:11:27.190 --> 00:11:29.230
这个是实际上发生的

00:11:29.230 --> 00:11:31.350
当然 这个反应可以发生在另一侧

00:11:31.350 --> 00:11:33.040
我可以断开这里

00:11:33.040 --> 00:11:34.740
把全部都断开

00:11:34.740 --> 00:11:37.270
这个H可以和这个O在一起

00:11:37.270 --> 00:11:38.890
这个H会到这里

00:11:38.890 --> 00:11:40.820
并且这个O会接纳OH

00:11:40.820 --> 00:11:42.540
这个反应会发生在其中一个顺序

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

00:11:44.765 --> 00:11:47.010
在这里 我还想阐述另一个点

00:11:47.010 --> 00:11:48.435
这个点有点复杂

00:11:48.435 --> 00:11:50.930
我甚至在思考是否要这样做

00:11:50.930 --> 00:11:53.310
电子之所以总是在相对低的能量状态

00:11:58.402 --> 00:12:00.348
是因为 就像我说过的 这个电子会更“开心”(稳定)

00:12:00.370 --> 00:12:04.352
在这里 我们可以说 这个在磷中的电子现在更稳定

00:12:04.683 --> 00:12:06.540
它在相对低的能量状态

00:12:06.540 --> 00:12:07.950
因为它将不会被拉伸

00:12:07.950 --> 00:12:10.350
它不用花费时间徘徊在这部分和这部分之间

00:12:10.350 --> 00:12:13.050
因为这个分子和这个分子想要分开

00:12:13.050 --> 00:12:14.560
因为他们都有负电荷(相互排斥)

00:12:14.560 --> 00:12:15.910
刚才讲的只是一部分原因

00:12:15.910 --> 00:12:18.410
另一部分原因是

00:12:18.410 --> 00:12:21.540
我们会在学习有机化学的时候深入探讨细节

00:12:21.540 --> 00:12:23.940
这个有更多的共振

00:12:23.940 --> 00:12:27.862
更多的共振结构或者共振配置

00:12:27.955 --> 00:12:31.360
所有想要阐明的是 这些额外的电子

00:12:31.360 --> 00:12:34.240
他们可以在不同的原子间移动

00:12:34.240 --> 00:12:37.170
并且这种移动会让电子更佳稳定

00:12:37.170 --> 00:12:41.233
假设在这里的这个氧有额外的电子

00:12:42.608 --> 00:12:47.702
那么额外的电子会到这里来

00:12:47.932 --> 00:12:51.026
之后和磷形成双键

00:12:51.395 --> 00:12:55.625
这个电子会跳跃到这个氧的地方

00:12:55.956 --> 00:12:58.400
这个过程会发生在这边和那边

00:12:58.400 --> 00:12:59.698
我不会讲述更多细节

00:12:59.790 --> 00:13:01.800
但是这个就是使它更稳定的原因

00:13:01.800 --> 00:13:03.590
如果你已经学习了有机化学

00:13:03.590 --> 00:13:05.080
你就能够了解的更多

00:13:05.080 --> 00:13:07.570
但是我不想让这些变得复杂

00:13:07.570 --> 00:13:11.120
你要记得关于ATP的最重要的事情就是

00:13:11.120 --> 00:13:14.152
当你切断磷酸基团

00:13:14.306 --> 00:13:17.950
基团会产生能量 这个能量可以推动所有生物功能

00:13:17.950 --> 00:13:20.739
例如生长和运动 肌肉的运动 收缩

00:13:21.108 --> 00:13:25.085
和 电冲动在神经和大脑中的传递

00:13:25.290 --> 00:13:27.972
所以 在生物系统中

00:13:28.064 --> 00:13:31.940
这个反应就是主要的能量电池或者能量货币

00:13:32.294 --> 00:13:33.790
这就是你必须掌握的关于ATP的主要知识