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