光合作用
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0:01 - 0:02我们谈谈最重要的
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0:02 - 0:05生物学过程之一
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0:05 - 0:07应该说，如果没有这个过程
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0:07 - 0:09地球上可能没有生命，我也不会
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0:09 - 0:10给你们制作视频，因为我都没地方
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0:10 - 0:13找到食物
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0:13 - 0:21这个过程就叫 光合作用
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0:21 - 0:23你们应该对这个观点比较熟悉
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0:23 - 0:26就是植物，实际上还有细菌和藻类
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0:26 - 0:29还有其它东西，但我们一般
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0:29 - 0:31把它跟植物联系在一起
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0:31 - 0:34简而言之吧，我们一般把它
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0:34 - 0:36跟植物联系在一起
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0:36 - 0:38这个过程植物用来......我们可能
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0:38 - 0:40很小的时候就已经学过
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0:40 - 0:44这个过程，植物用来吸收二氧化碳
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0:44 - 0:54和一些水，一些阳光，然后转化成
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0:54 - 1:00一些糖，或者叫碳水化合物
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1:00 - 1:04碳水化合物或者糖 加上 氧气
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1:04 - 1:09很明显，这个过程对我们，作为生物来说
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1:09 - 1:11有两个非常基本的方面
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1:11 - 1:14一个，是我们需要糖
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1:14 - 1:15来获得身体的能量
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1:15 - 1:18你们看过细胞呼吸的视频了
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1:18 - 1:22我们所有的 ATP 是通过细胞用
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1:22 - 1:25葡萄糖呼吸产生的，葡萄糖就是一个副产品
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1:25 - 1:27或者说降解的碳水化合物
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1:27 - 1:31它是我们细胞呼吸过程中
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1:31 - 1:33第二个非常重要的
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1:33 - 1:34是得到氧气
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1:34 - 1:38我们需要呼吸氧气来
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1:38 - 1:42降解葡萄糖，来呼吸，来完成
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1:42 - 1:44来完成细胞呼吸
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1:44 - 1:50所以这两个东西是生命的关键，特别
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1:50 - 1:54是对呼吸氧气的生物
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1:54 - 1:57所以这个过程，不仅仅是有趣
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1:57 - 2:01不仅仅是我们身边有些生物，主要是
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2:01 - 2:05植物，可以利用真正的阳光。
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2:05 - 2:089300万英里（注：约1.5亿公里）外的太阳
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2:08 - 2:11内部发生着核聚变，产生这些光子
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2:11 - 2:14其中一小部分光子
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2:14 - 2:15到达地球表面。
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2:15 - 2:18这些光子还有传过云彩或者什么的。
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2:18 - 2:22然后植物还有细菌还有藻类
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2:22 - 2:25不知道怎么就能利用它们转化成我们能吃的糖
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2:25 - 2:29或者如果我们不是植食动物的话
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2:29 - 2:33牛吃了我们再去吃牛，这样我们就能从那获得能量
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2:33 - 2:36我不是说牛全是碳水化合物
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2:36 - 2:39而是说碳水化合物本质上是作为燃料，或者说能量
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2:39 - 2:41用来合成我们吃的所有其它重要化合物
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2:41 - 2:44我们就是从这儿获得我们所有燃料的。
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2:44 - 2:48也是动物的燃料。
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2:48 - 2:51或者，如果你直接吃一个土豆
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2:51 - 2:52就是直接在获得你的碳水化合物
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2:52 - 2:56不管怎样，这是个对光合作用
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2:56 - 2:57非常简单的概念，但不对
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2:57 - 2:59我是说，如果你必须知道点光合作用的东西，
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2:59 - 3:00那就是它了
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3:00 - 3:04但是我们来深入一点
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3:04 - 3:06看看能不能对它怎么发生的
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3:06 - 3:07理解得再好一点
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3:07 - 3:11我发现很惊人，太阳光的光子，怎么就
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3:11 - 3:14用来制造糖分子 或者 这些
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3:14 - 3:17所以我们来深入一点。
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3:17 - 3:21我们可以写个光合作用一般的方程
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3:21 - 3:24好，我基本上写在这里了
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3:24 - 3:28但是我要写得更科学具体一点。
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3:28 - 3:31从一个二氧化碳开始
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3:31 - 3:35加上点水，再加上点——不是太阳光——
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3:35 - 3:38而是光子，因为光子
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3:38 - 3:42才是进到叶绿素里激发电子的东西
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3:42 - 3:45你们可能会在这个视频里看到这个过程
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3:45 - 3:48我会在后面的视频里讲得更详细
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3:48 - 3:50激发的电子进入高能态，
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3:50 - 3:52当它重新回到低能态时，我们就能用这个能量
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3:52 - 3:57生成ATP了，NADPH，
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3:57 - 3:59还有用生产碳水化合物的东西
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3:59 - 4:01我们过一会再看。
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4:01 - 4:04概要地看光合作用，是从
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4:04 - 4:10这些组分开始，最后得到了一个
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4:10 - 4:11碳水化合物
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4:11 - 4:13这个碳水化合物可以是个葡萄糖
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4:13 - 4:14但也不必须是葡萄糖
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4:14 - 4:18所以我们可以一般化地用CH2O表示一个碳水化合物
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4:21 - 4:24我们在这儿写个 n，表示有 n 个这个单位
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4:24 - 4:27一般 n 至少是3
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4:27 - 4:30就葡萄糖来说， n 是 6
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4:30 - 4:34有6个碳，12个氢和 6 个氧
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4:34 - 4:37这是碳水化合物一般表达式，但你可以
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4:37 - 4:38有很多倍的这个东西
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4:38 - 4:41可以有很长链的碳水化合物
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4:41 - 4:43这样最后得到碳水化合物
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4:43 - 4:46还得到些氧气
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4:46 - 4:49现在这还跟我刚才写的
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4:49 - 4:52我们第一印象里想象的光合作用
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4:52 - 4:54没多大区别
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4:54 - 4:56为了把方程配平——看看——有
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4:56 - 5:00n 个碳，所以这儿需要n个碳
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5:00 - 5:03这儿有 2n 个氢
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5:03 - 5:052个氢然后这有个n，所以这儿是
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5:05 - 5:062n 个氢
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5:06 - 5:07所以这放个 n
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5:07 - 5:10看看有多少氧
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5:10 - 5:13这有2n个氧，再加一个n
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5:13 - 5:14这样有3n 个氧
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5:14 - 5:18一个n......再在这放个n
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5:18 - 5:22这样我们就有2n......我想这个方程配平了
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5:22 - 5:27这是从30000英尺高看到的
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5:27 - 5:28光合作用（指粗看，没有细节）
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5:28 - 5:30但是深入一点的话，你们就会发现
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5:30 - 5:33这不是直接发生的，而是经过了一大串
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5:33 - 5:37步骤，最后我们才得到碳水化合物
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5:37 - 5:41总得来说，我们可以分解光合作用
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5:41 - 5:42我重写一下这个词
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5:42 - 5:48我们可以吧 光合作用分解成——
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5:48 - 5:50我们后面的视频会深入讲，现在先
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5:50 - 5:54有个总的概念——（分解成）两个阶段
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5:54 - 5:56我们把一个叫做 光反应
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5:59 - 6:02有时候也叫做 光依赖反应
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6:02 - 6:04这个写法
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6:04 - 6:05可能好点
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6:05 - 6:06我来写一下
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6:08 - 6:11光依赖意思是需要光才能发生
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6:11 - 6:12光依赖反应
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6:12 - 6:14还有些反应叫作 暗反应
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6:14 - 6:18这个名字不好，因为
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6:18 - 6:20这些反应在光下也发生
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6:20 - 6:23暗反应，我用暗点的颜色写
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6:23 - 6:26我说它是个坏名字，是因为
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6:26 - 6:28它在有光的时候还在发生
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6:33 - 6:35但它叫作暗反应的原因可能是
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6:35 - 6:38暗反应不需要光，或者说
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6:38 - 6:42光合作用这部分的发生不依赖光子
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6:42 - 6:45所以好点的术语应该是
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6:45 - 6:56光不依赖反应
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6:56 - 6:58明确一下，光反应
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6:58 - 7:00确实需要阳光
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7:00 - 7:03确实需要光子才能进行
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7:03 - 7:08暗反应发生不需要光子
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7:08 - 7:10虽然出太阳的时候也发生
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7:10 - 7:13暗反应不需要光子，但需要光反应的产物
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7:13 - 7:15才能发生，这就是为啥
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7:15 - 7:17叫作 光不依赖反应
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7:17 - 7:19它们在太阳出来的时候发生，但实际上
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7:19 - 7:21不需要太阳
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7:21 - 7:24这个需要太阳，我再明确一下
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7:24 - 7:27这个需要阳光
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7:27 - 7:28需要光子
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7:31 - 7:35我做个很简要的概述
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7:35 - 7:39也许我们先建立一个骨架
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7:39 - 7:40从这出发我们可以进一步深入下去
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7:40 - 7:43光反应需要光子
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7:43 - 7:46还需要水
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7:46 - 7:49水进入光反应
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7:49 - 7:50从光反应另一边出来
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7:50 - 7:53我们得到了一些氧气分子
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7:53 - 7:55这是光反应里发生的事，我还要
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7:55 - 7:57继续深入下去看看到底发生了什么
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7:57 - 8:03光反应产生的是ATP, 大家知道这是
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8:03 - 8:08是细胞或者生物学的能量通货
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8:08 - 8:11光反应产生了ATP，还产生NADPH
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8:14 - 8:17现在我们看一下细胞呼吸，我们看有
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8:17 - 8:19NADH 分子
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8:19 - 8:21NADPH跟它很像
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8:21 - 8:23只是这儿多了个 P
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8:23 - 8:26只是这儿多了个磷酸基团，但它们
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8:26 - 8:32工作机制非常接近。
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8:32 - 8:38这个分子在这儿，能给出——
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8:38 - 8:41想想什么意思——能给出这个
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8:41 - 8:45氢原子和它的电子
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8:45 - 8:49如果给出一个电子给什么分子，或者
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8:49 - 8:52什么分子得到一个电子，那这个分子
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8:52 - 8:53就是被还原
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8:53 - 8:54我把这写下来
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8:54 - 8:56这个方便记忆
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8:56 - 9:00OIL RIG
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9:00 - 9:03Oxidation Is Losing an electron(氧化是失去电子)
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9:03 - 9:05Reduction Is Gaining an electron (还原是得到电子)
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9:05 - 9:07得到一个电子，电荷值就减少
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9:07 - 9:09就有一个负电荷
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9:09 - 9:11所以这是个还原剂
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9:11 - 9:15它失去氢原子和氢原子的电子
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9:15 - 9:16而被氧化
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9:16 - 9:18我从整体讨论从生物学和
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9:18 - 9:22化学比较看氧化，但其实是一样的
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9:22 - 9:26当我失去一个氢原子，我也就失去了留住
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9:26 - 9:27氢原子电子的能力
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9:27 - 9:30就这儿，它跟其它分子反应时
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9:30 - 9:32它就是个还原剂
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9:32 - 9:37它给出它的氢原子和氢原子带的电子
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9:37 - 9:41这样另一个分子就被还原了
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9:41 - 9:43所以这个分子就是个还原剂
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9:46 - 9:50它有用的是，当这个氢原子，和
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9:50 - 9:52特别是氢原子带的电子
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9:52 - 9:57从 NADPH 跑到另一个分子，并且到了一个
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9:57 - 10:02较低的能量状态，这个能量还能用在
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10:02 - 10:03暗反应
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10:03 - 10:05我们看到，在细胞呼吸里很相似
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10:05 - 10:10的分子，NADH，在三羧酸循环里，或者实际
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10:10 - 10:12更重要的是在电子传递链里
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10:12 - 10:17能在给出电子的时候协助产生ATP
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10:17 - 10:19而电子到了低能量状态
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10:19 - 10:20但我不想把你们搞得太糊涂。
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10:20 - 10:23光反应，进来光子，进来水
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10:23 - 10:29出来氧气，出来ATP和NADPH
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10:29 - 10:32后面两个可以用于暗反应
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10:32 - 10:36暗反应，对我们讲的绝大多数植物，
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10:36 - 10:37叫做卡尔文循环
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10:40 - 10:43我会更详细地讲卡尔文循环
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10:43 - 10:49是怎么回事，不过它进来ATP, NADPH
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10:49 - 10:56然后产生——并不直接产生葡萄糖
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10:56 - 11:00它产生——哦，你们可能见过
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11:00 - 11:02你们可以叫它PGAGL
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11:02 - 11:06你们可以叫它G3P
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11:06 - 11:09这些都表示——我把它写下来——就是
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11:09 - 11:11磷酸甘油醛
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11:22 - 11:23我写得不连贯哎
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11:23 - 11:25或者也可以叫 甘油醛-3-磷酸
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11:35 - 11:38是一个分子
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11:38 - 11:41可以把它想象成——这
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11:41 - 11:45很糙过于简化——3 个碳加一个磷酸基团
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11:45 - 11:46连在上面
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11:50 - 11:52但这可以用来制造其它碳水化合物
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11:52 - 11:53包括葡萄糖
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11:53 - 11:55如果有两个，就可以用来
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11:55 - 11:57制造葡萄糖
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11:57 - 12:00我们再来快速总结一下，因为这
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12:00 - 12:01实在太太重要了
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12:01 - 12:03我会制作光反应和
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12:03 - 12:04暗反应的视频
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12:04 - 12:06这是我下面要制做的两个视频
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12:06 - 12:08所以光合作用，从光子开始
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12:08 - 12:12所有这些都是太阳出来后发生的，但是
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12:12 - 12:14光反应才真的需要光子
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12:14 - 12:16光反应吸收光子——我们要
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12:16 - 12:18讲更多的细节——
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12:18 - 12:20吸收水
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12:20 - 12:21放出氧气
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12:21 - 12:25放出 ATP 和 NADPH，这俩再被用在
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12:25 - 12:28暗反应，或者叫卡尔文循环，或者叫
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12:28 - 12:30光非依赖反应，因为这些在有光
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12:30 - 12:31的时候也进行
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12:31 - 12:33它只是不需要光子
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12:33 - 12:35所以是光非依赖反应
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12:35 - 12:38(暗反应)是结合起来使用它们的（ATP和NADPH）
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12:38 - 12:40我们会讲到结合使用的其它分子
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12:40 - 12:44哦，我忘了暗反应一个很重要的
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12:44 - 12:46组分
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12:46 - 12:48它还需要二氧化碳
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12:48 - 12:50这是碳的来源，是用来产生
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12:50 - 12:54这些磷酸甘油醛，或者叫甘油醛-3-磷酸
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12:54 - 12:57所以也超级重要
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12:57 - 13:01暗反应吸收二氧化碳，和光反应的产物
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13:01 - 13:05然后用到卡尔文循环
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13:05 - 13:09生成这种其它碳水化合物
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13:09 - 13:10的基础单位
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13:10 - 13:13你要是还记得糖酵解的话，应该记得
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13:13 - 13:17这个PGAL，或者G3P，同一个分子
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13:17 - 13:20实际上是糖酵解过程中
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13:20 - 13:22葡萄糖分解的第一个产物
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13:22 - 13:23现在是走另一个方向
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13:23 - 13:26现在是先建造葡萄糖，这样以后可以
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13:26 - 13:27分解它获得能量
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13:27 - 13:29这就是光合作用的概述
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13:29 - 13:31后面两个视频里，我会真正深入一点
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13:31 - 13:33讲解光反应和暗反应
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13:33 - 13:37已及它们实际上是怎么发生的
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Not Synced最简单的一种
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Not Synced碳水化合物
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lixinpeng1975 edited Chinese, Simplified subtitles for Photosynthesis | |
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