Photosynthesis
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0:01 - 0:02我們談談最重要的
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0:02 - 0:05生物學過程之一
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0:05 - 0:07應該說，如果沒有這個過程
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0:07 - 0:09地球上可能沒有生命，我也不會
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0:09 - 0:10給你們制作影片，因爲我都沒地方
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0:10 - 0:13找到食物
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0:13 - 0:21這個過程就叫 光合作用
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0:21 - 0:23你們應該對這個觀點比較熟悉
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0:23 - 0:26就是植物，實際上還有細菌和藻類
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0:26 - 0:29還有其它東西，但我們一般
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0:29 - 0:31把它跟植物聯係在一起
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0:31 - 0:34簡而言之吧，我們一般把它
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0:34 - 0:36跟植物聯係在一起
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0:36 - 0:38這個過程植物用來......我們可能
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0:38 - 0:40很小的時候就已經學過
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0:40 - 0:44這個過程，植物用來吸收二氧化碳
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0:44 - 0:54和一些水，一些陽光，然後轉化成
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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 氧氣
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1:04 - 1:09很明顯，這個過程對我們，作爲生物來說
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1:09 - 1:11有兩個非常基本的方面
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1:11 - 1:14一個，是我們需要糖
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1:14 - 1:15來獲得身體的能量
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1:15 - 1:18你們看過細胞呼吸的影片了
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1:18 - 1:22我們所有的 ATP 是通過細胞用
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1:22 - 1:25葡萄糖呼吸産生的，葡萄糖就是一個副産品
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1:25 - 1:27或者說降解的碳水化合物
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1:27 - 1:31它是我們細胞呼吸過程中
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1:31 - 1:33第二個非常重要的
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1:33 - 1:34是得到氧氣
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1:34 - 1:38我們需要呼吸氧氣來
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1:38 - 1:42降解葡萄糖，來呼吸，來完成
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1:42 - 1:44來完成細胞呼吸
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1:44 - 1:50所以這兩個東西是生命的關鍵，特別
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1:50 - 1:54是對呼吸氧氣的生物
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1:54 - 1:57所以這個過程，不僅僅是有趣
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1:57 - 2:01不僅僅是我們身邊有些生物，主要是
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2:01 - 2:05植物，可以利用真正的陽光。
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2:05 - 2:089300萬英裏（注：約1.5億公裏）外的太陽
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2:08 - 2:11內部發生著核核熔合，産生這些光子
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2:11 - 2:14其中一小部分光子
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2:14 - 2:15到達地表。
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2:15 - 2:18這些光子還有傳過雲彩或者什麽的。
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2:18 - 2:22然後植物還有細菌還有藻類
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2:22 - 2:25不知道怎麽就能利用它們轉化成我們能吃的糖
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2:25 - 2:29或者如果我們不是植食動物的話
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2:29 - 2:33牛吃了我們再去吃牛，這樣我們就能從那獲得能量
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2:33 - 2:36我不是說牛全是碳水化合物
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2:36 - 2:39而是說碳水化合物本質上是作爲燃料，或者說能量
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2:39 - 2:41用來合成我們吃的所有其它重要化合物
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2:41 - 2:44我們就是從這兒獲得我們所有燃料的。
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2:44 - 2:48也是動物的燃料。
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2:48 - 2:51或者，如果你直接吃一個土豆
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2:51 - 2:52就是直接在獲得你的碳水化合物
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2:52 - 2:56不管怎樣，這是個對光合作用
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2:56 - 2:57非常簡單的概念，但不對
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2:57 - 2:59我是說，如果你必須知道點光合作用的東西，
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2:59 - 3:00那就是它了
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3:00 - 3:04但是我們來深入一點
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3:04 - 3:06看看能不能對它怎麽發生的
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3:06 - 3:07理解得再好一點
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3:07 - 3:11我發現很驚人，太陽光的光子，怎麽就
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3:11 - 3:14用來制造糖分子 或者 這些
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3:14 - 3:17所以我們來深入一點。
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3:17 - 3:21我們可以寫個光合作用一般的方程
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3:21 - 3:24好，我基本上寫在這裡了
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3:24 - 3:28但是我要寫得更科學具體一點。
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3:28 - 3:31從一個二氧化碳開始
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3:31 - 3:35加上點水，再加上點——不是太陽光——
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3:35 - 3:38而是光子，因爲光子
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3:38 - 3:42才是進到葉綠素裏激發電子的東西
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3:42 - 3:45你們可能會在這個影片裏看到這個過程
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3:45 - 3:48我會在後面的影片裏講得更詳細
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3:48 - 3:50激發的電子進入高能態，
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3:50 - 3:52當它重新回到低能態時，我們就能用這個能量
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3:52 - 3:57生成ATP了，NADPH，
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3:57 - 3:59還有用生産碳水化合物的東西
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3:59 - 4:01我們過一會再看。
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4:01 - 4:04概要地看光合作用，是從
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4:04 - 4:10這些組分開始，最後得到了一個
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4:10 - 4:11碳水化合物
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4:11 - 4:13這個碳水化合物可以是個葡萄糖
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4:13 - 4:14但也不必須是葡萄糖
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4:14 - 4:18所以我們可以一般化地用CH2O表示一個碳水化合物
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4:21 - 4:24我們在這兒寫個 n，表示有 n 個這個單位
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4:24 - 4:27一般 n 至少是3
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4:27 - 4:30就葡萄糖來說， n 是 6
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4:30 - 4:34有6個碳，12個氫和 6 個氧
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4:34 - 4:37這是碳水化合物一般表達式，但你可以
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4:37 - 4:38有很多倍的這個東西
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4:38 - 4:41可以有很長鏈的碳水化合物
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4:41 - 4:43這樣最後得到碳水化合物
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4:43 - 4:46還得到些氧氣
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4:46 - 4:49現在這還跟我剛才寫的
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4:49 - 4:52我們第一印象裏想象的光合作用
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4:52 - 4:54沒多大區別
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4:54 - 4:56爲了把方程配平——看看——有
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4:56 - 5:00n 個碳，所以這兒需要n個碳
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5:00 - 5:03這兒有 2n 個氫
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5:03 - 5:052個氫然後這有個n，所以這兒是
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5:05 - 5:062n 個氫
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5:06 - 5:07所以這放個 n
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5:07 - 5:10看看有多少氧
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5:10 - 5:13這有2n個氧，再加一個n
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5:13 - 5:14這樣有3n 個氧
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5:14 - 5:18一個n......再在這放個n
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5:18 - 5:22這樣我們就有2n......我想這個方程配平了
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5:22 - 5:27這是從30000英尺高看到的
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5:27 - 5:28光合作用（指粗看，沒有細節）
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5:28 - 5:30但是深入一點的話，你們就會發現
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5:30 - 5:33這不是直接發生的，而是經過了一大串
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5:33 - 5:37步驟，最後我們才得到碳水化合物
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5:37 - 5:41總得來說，我們可以分解光合作用
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5:41 - 5:42我重寫一下這個詞
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5:42 - 5:48我們可以吧 光合作用分解成——
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5:48 - 5:50我們後面的影片會深入講，現在先
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5:50 - 5:54有個總的概念——（分解成）兩個階段
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5:54 - 5:56我們把一個叫做 光反應
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5:59 - 6:02有時候也叫做 光依賴反應
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6:02 - 6:04這個寫法
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6:04 - 6:05可能好點
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6:05 - 6:06我來寫一下
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6:08 - 6:11光依賴意思是需要光才能發生
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6:11 - 6:12光依賴反應
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6:12 - 6:14還有些反應叫作 暗反應
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6:14 - 6:18這個名字不好，因爲
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6:18 - 6:20這些反應在光下也發生
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6:20 - 6:23暗反應，我用暗點的顏色寫
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6:23 - 6:26我說它是個壞名字，是因爲
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6:26 - 6:28它在有光的時候還在發生
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6:33 - 6:35但它叫作暗反應的原因可能是
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6:35 - 6:38暗反應不需要光，或者說
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6:38 - 6:42光合作用這部分的發生不依賴光子
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6:42 - 6:45所以好點的術語應該是
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6:45 - 6:56光不依賴反應
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6:56 - 6:58明確一下，光反應
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6:58 - 7:00確實需要陽光
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7:00 - 7:03確實需要光子才能進行
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7:03 - 7:08暗反應發生不需要光子
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7:08 - 7:10雖然出太陽的時候也發生
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7:10 - 7:13暗反應不需要光子，但需要光反應的產物
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7:13 - 7:15才能發生，這就是爲啥
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7:15 - 7:17叫作 光不依賴反應
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7:17 - 7:19它們在太陽出來的時候發生，但實際上
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7:19 - 7:21不需要太陽
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7:21 - 7:24這個需要太陽，我再明確一下
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7:24 - 7:27這個需要陽光
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7:27 - 7:28需要光子
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7:31 - 7:35我做個很簡要的概述
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7:35 - 7:39也許我們先建立一個骨架
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7:39 - 7:40從這出發我們可以進一步深入下去
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7:40 - 7:43光反應需要光子
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7:43 - 7:46還需要水
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7:46 - 7:49水進入光反應
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7:49 - 7:50從光反應另一邊出來
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7:50 - 7:53我們得到了一些氧氣分子
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7:53 - 7:55這是光反應裏發生的事，我還要
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7:55 - 7:57繼續深入下去看看到底發生了什麽
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7:57 - 8:03光反應産生的是ATP, 大家知道這是
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8:03 - 8:08是細胞或者生物學的能量通貨
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8:08 - 8:11光反應産生了ATP，還産生NADPH
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8:14 - 8:17現在我們看一下細胞呼吸，我們看有
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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只是這兒多了個 P
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8:23 - 8:26只是這兒多了個磷酸基團，但它們
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8:26 - 8:32工作機制非常接近。
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8:32 - 8:38這個分子在這兒，能給出——
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8:38 - 8:41想想什麽意思——能給出這個
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8:41 - 8:45氫原子和它的電子
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8:45 - 8:49如果給出一個電子給什麽分子，或者
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8:49 - 8:52什麽分子得到一個電子，那這個分子
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8:52 - 8:53就是被還原
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8:53 - 8:54我把這寫下來
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8:54 - 8:56這個方便記憶
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8:56 - 9:00OIL RIG
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9:00 - 9:03Oxidation Is Losing an electron(氧化是失去電子)
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9:03 - 9:05Reduction Is Gaining an electron (還原是得到電子)
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9:05 - 9:07得到一個電子，電荷值就減少
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9:07 - 9:09就有一個負電荷
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9:09 - 9:11所以這是個還原劑
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9:11 - 9:15它失去氫原子和氫原子的電子
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9:15 - 9:16而被氧化
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9:16 - 9:18我從整體討論從生物學和
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9:18 - 9:22化學比較看氧化，但其實是一樣的
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9:22 - 9:26當我失去一個氫原子，我也就失去了留住
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9:26 - 9:27氫原子電子的能力
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9:27 - 9:30就這兒，它跟其它分子反應時
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9:30 - 9:32它就是個還原劑
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9:32 - 9:37它給出它的氫原子和氫原子帶的電子
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9:37 - 9:41這樣另一個分子就被還原了
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9:41 - 9:43所以這個分子就是個還原劑
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9:46 - 9:50它有用的是，當這個氫原子，和
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9:50 - 9:52特別是氫原子帶的電子
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9:52 - 9:57從 NADPH 跑到另一個分子，並且到了一個
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9:57 - 10:02較低的能量狀態，這個能量還能用在
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10:02 - 10:03暗反應
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10:03 - 10:05我們看到，在細胞呼吸裏很相似
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10:05 - 10:10的分子，NADH，在三羧酸循環裏，或者實際
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10:10 - 10:12更重要的是在電子傳遞鏈裏
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10:12 - 10:17能在給出電子的時候協助産生ATP
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10:17 - 10:19而電子到了低能量狀態
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10:19 - 10:20但我不想把你們搞得太糊塗。
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10:20 - 10:23光反應，進來光子，進來水
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10:23 - 10:29出來氧氣，出來ATP和NADPH
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10:29 - 10:32後面兩個可以用於暗反應
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10:32 - 10:36暗反應，對我們講的絕大多數植物，
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10:36 - 10:37叫做卡爾文循環
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10:40 - 10:43我會更詳細地講卡爾文循環
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10:43 - 10:49是怎麽回事，不過它進來ATP, NADPH
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10:49 - 10:56然後産生——並不直接産生葡萄糖
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10:56 - 11:00它産生——哦，你們可能見過
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11:00 - 11:02你們可以叫它PGAGL
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11:02 - 11:06你們可以叫它G3P
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11:06 - 11:09這些都表示——我把它寫下來——就是
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11:09 - 11:11磷酸甘油醛
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11:22 - 11:23我寫得不連貫哎
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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是一個分子
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11:38 - 11:41可以把它想象成——這
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11:41 - 11:45很糙過於簡化——3 個碳加一個磷酸基團
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11:45 - 11:46連在上面
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11:50 - 11:52但這可以用來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如果有兩個，就可以用來
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11:55 - 11:57制造葡萄糖
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11:57 - 12:00我們再來快速總結一下，因爲這
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12:00 - 12:01實在太太重要了
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12:01 - 12:03我會制作光反應和
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12:03 - 12:04暗反應的影片
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12:04 - 12:06這是我下面要制做的兩個影片
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12:06 - 12:08所以光合作用，從光子開始
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12:08 - 12:12所有這些都是太陽出來後發生的，但是
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12:12 - 12:14光反應才真的需要光子
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12:14 - 12:16光反應吸收光子——我們要
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12:16 - 12:18講更多的細節——
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12:18 - 12:20吸收水
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12:20 - 12:21放出氧氣
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12:21 - 12:25放出 ATP 和 NADPH，這倆再被用在
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12:25 - 12:28暗反應，或者叫卡爾文循環，或者叫
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12:28 - 12:30光非依賴反應，因爲這些在有光
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12:30 - 12:31的時候也進行
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12:31 - 12:33它只是不需要光子
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12:33 - 12:35所以是光非依賴反應
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12:35 - 12:38(暗反應)是結合起來使用它們的（ATP和NADPH）
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12:38 - 12:40我們會講到結合使用的其它分子
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12:40 - 12:44哦，我忘了暗反應一個很重要的
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12:44 - 12:46組分
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12:46 - 12:48它還需要二氧化碳
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12:48 - 12:50這是碳的來源，是用來産生
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12:50 - 12:54這些磷酸甘油醛，或者叫甘油醛-3-磷酸
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12:54 - 12:57所以也超級重要
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12:57 - 13:01暗反應吸收二氧化碳，和光反應的產物
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13:01 - 13:05然後用到卡爾文循環
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13:05 - 13:09生成這種其它碳水化合物
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13:09 - 13:10的基礎單位
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13:10 - 13:13你要是還記得糖酵解的話，應該記得
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13:13 - 13:17這個PGAL，或者G3P，同一個分子
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13:17 - 13:20實際上是糖酵解過程中
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13:20 - 13:22葡萄糖分解的第一個產物
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13:22 - 13:23現在是走另一個方向
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13:23 - 13:26現在是先建造葡萄糖，這樣以後可以
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13:26 - 13:27分解它獲得能量
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13:27 - 13:29這就是光合作用的概述
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13:29 - 13:31後面兩個影片裏，我會真正深入一點
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13:31 - 13:33講解光反應和暗反應
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13:33 - 13:37已及它們實際上是怎麽發生的
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David Chiu added a translation |