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光合作用 (英): 光合作用概述
相關課程
- 我們談談最重要的
- 生物學過程之一
- 應該說，如果沒有這個過程
- 地球上可能沒有生命，我也不會
- 給你們制作影片，因爲我都沒地方
- 找到食物
- 這個過程就叫 光合作用
- 你們應該對這個觀點比較熟悉
- 就是植物，實際上還有細菌和藻類
- 還有其它東西，但我們一般
- 把它跟植物聯係在一起
- 簡而言之吧，我們一般把它
- 跟植物聯係在一起
- 這個過程植物用來......我們可能
- 很小的時候就已經學過
- 這個過程，植物用來吸收二氧化碳
- 和一些水，一些陽光，然後轉化成
- 一些糖，或者叫碳水化合物
- 碳水化合物或者糖 加上 氧氣
- 很明顯，這個過程對我們，作爲生物來說
- 有兩個非常基本的方面
- 一個，是我們需要糖
- 來獲得身體的能量
- 你們看過細胞呼吸的影片了
- 我們所有的 ATP 是通過細胞用
- 葡萄糖呼吸産生的，葡萄糖就是一個副産品
- 或者說降解的碳水化合物
- 它是我們細胞呼吸過程中
- 第二個非常重要的
- 是得到氧氣
- 我們需要呼吸氧氣來
- 降解葡萄糖，來呼吸，來完成
- 來完成細胞呼吸
- 所以這兩個東西是生命的關鍵，特別
- 是對呼吸氧氣的生物
- 所以這個過程，不僅僅是有趣
- 不僅僅是我們身邊有些生物，主要是
- 植物，可以利用真正的陽光。
- 9300萬英裏（注：約1.5億公裏）外的太陽
- 內部發生著核核熔合，産生這些光子
- 其中一小部分光子
- 到達地表。
- 這些光子還有傳過雲彩或者什麽的。
- 然後植物還有細菌還有藻類
- 不知道怎麽就能利用它們轉化成我們能吃的糖
- 或者如果我們不是植食動物的話
- 牛吃了我們再去吃牛，這樣我們就能從那獲得能量
- 我不是說牛全是碳水化合物
- 而是說碳水化合物本質上是作爲燃料，或者說能量
- 用來合成我們吃的所有其它重要化合物
- 我們就是從這兒獲得我們所有燃料的。
- 也是動物的燃料。
- 或者，如果你直接吃一個土豆
- 就是直接在獲得你的碳水化合物
- 不管怎樣，這是個對光合作用
- 非常簡單的概念，但不對
- 我是說，如果你必須知道點光合作用的東西，
- 那就是它了
- 但是我們來深入一點
- 看看能不能對它怎麽發生的
- 理解得再好一點
- 我發現很驚人，太陽光的光子，怎麽就
- 用來制造糖分子 或者 這些
- 所以我們來深入一點。
- 我們可以寫個光合作用一般的方程
- 好，我基本上寫在這裡了
- 但是我要寫得更科學具體一點。
- 從一個二氧化碳開始
- 加上點水，再加上點——不是太陽光——
- 而是光子，因爲光子
- 才是進到葉綠素裏激發電子的東西
- 你們可能會在這個影片裏看到這個過程
- 我會在後面的影片裏講得更詳細
- 激發的電子進入高能態，
- 當它重新回到低能態時，我們就能用這個能量
- 生成ATP了，NADPH，
- 還有用生産碳水化合物的東西
- 我們過一會再看。
- 概要地看光合作用，是從
- 這些組分開始，最後得到了一個
- 碳水化合物
- 這個碳水化合物可以是個葡萄糖
- 但也不必須是葡萄糖
- 所以我們可以一般化地用CH2O表示一個碳水化合物
- 我們在這兒寫個 n，表示有 n 個這個單位
- 一般 n 至少是3
- 就葡萄糖來說， n 是 6
- 有6個碳，12個氫和 6 個氧
- 這是碳水化合物一般表達式，但你可以
- 有很多倍的這個東西
- 可以有很長鏈的碳水化合物
- 這樣最後得到碳水化合物
- 還得到些氧氣
- 現在這還跟我剛才寫的
- 我們第一印象裏想象的光合作用
- 沒多大區別
- 爲了把方程配平——看看——有
- n 個碳，所以這兒需要n個碳
- 這兒有 2n 個氫
- 2個氫然後這有個n，所以這兒是
- 2n 個氫
- 所以這放個 n
- 看看有多少氧
- 這有2n個氧，再加一個n
- 這樣有3n 個氧
- 一個n......再在這放個n
- 這樣我們就有2n......我想這個方程配平了
- 這是從30000英尺高看到的
- 光合作用（指粗看，沒有細節）
- 但是深入一點的話，你們就會發現
- 這不是直接發生的，而是經過了一大串
- 步驟，最後我們才得到碳水化合物
- 總得來說，我們可以分解光合作用
- 我重寫一下這個詞
- 我們可以吧 光合作用分解成——
- 我們後面的影片會深入講，現在先
- 有個總的概念——（分解成）兩個階段
- 我們把一個叫做 光反應
- 有時候也叫做 光依賴反應
- 這個寫法
- 可能好點
- 我來寫一下
- 光依賴意思是需要光才能發生
- 光依賴反應
- 還有些反應叫作 暗反應
- 這個名字不好，因爲
- 這些反應在光下也發生
- 暗反應，我用暗點的顏色寫
- 我說它是個壞名字，是因爲
- 它在有光的時候還在發生
- 但它叫作暗反應的原因可能是
- 暗反應不需要光，或者說
- 光合作用這部分的發生不依賴光子
- 所以好點的術語應該是
- 光不依賴反應
- 明確一下，光反應
- 確實需要陽光
- 確實需要光子才能進行
- 暗反應發生不需要光子
- 雖然出太陽的時候也發生
- 暗反應不需要光子，但需要光反應的產物
- 才能發生，這就是爲啥
- 叫作 光不依賴反應
- 它們在太陽出來的時候發生，但實際上
- 不需要太陽
- 這個需要太陽，我再明確一下
- 這個需要陽光
- 需要光子
- 我做個很簡要的概述
- 也許我們先建立一個骨架
- 從這出發我們可以進一步深入下去
- 光反應需要光子
- 還需要水
- 水進入光反應
- 從光反應另一邊出來
- 我們得到了一些氧氣分子
- 這是光反應裏發生的事，我還要
- 繼續深入下去看看到底發生了什麽
- 光反應産生的是ATP, 大家知道這是
- 是細胞或者生物學的能量通貨
- 光反應産生了ATP，還産生NADPH
- 現在我們看一下細胞呼吸，我們看有
- NADH 分子
- NADPH跟它很像
- 只是這兒多了個 P
- 只是這兒多了個磷酸基團，但它們
- 工作機制非常接近。
- 這個分子在這兒，能給出——
- 想想什麽意思——能給出這個
- 氫原子和它的電子
- 如果給出一個電子給什麽分子，或者
- 什麽分子得到一個電子，那這個分子
- 就是被還原
- 我把這寫下來
- 這個方便記憶
- OIL RIG
- Oxidation Is Losing an electron(氧化是失去電子)
- Reduction Is Gaining an electron (還原是得到電子)
- 得到一個電子，電荷值就減少
- 就有一個負電荷
- 所以這是個還原劑
- 它失去氫原子和氫原子的電子
- 而被氧化
- 我從整體討論從生物學和
- 化學比較看氧化，但其實是一樣的
- 當我失去一個氫原子，我也就失去了留住
- 氫原子電子的能力
- 就這兒，它跟其它分子反應時
- 它就是個還原劑
- 它給出它的氫原子和氫原子帶的電子
- 這樣另一個分子就被還原了
- 所以這個分子就是個還原劑
- 它有用的是，當這個氫原子，和
- 特別是氫原子帶的電子
- 從 NADPH 跑到另一個分子，並且到了一個
- 較低的能量狀態，這個能量還能用在
- 暗反應
- 我們看到，在細胞呼吸裏很相似
- 的分子，NADH，在三羧酸循環裏，或者實際
- 更重要的是在電子傳遞鏈裏
- 能在給出電子的時候協助産生ATP
- 而電子到了低能量狀態
- 但我不想把你們搞得太糊塗。
- 光反應，進來光子，進來水
- 出來氧氣，出來ATP和NADPH
- 後面兩個可以用於暗反應
- 暗反應，對我們講的絕大多數植物，
- 叫做卡爾文循環
- 我會更詳細地講卡爾文循環
- 是怎麽回事，不過它進來ATP, NADPH
- 然後産生——並不直接産生葡萄糖
- 它産生——哦，你們可能見過
- 你們可以叫它PGAGL
- 你們可以叫它G3P
- 這些都表示——我把它寫下來——就是
- 磷酸甘油醛
- 我寫得不連貫哎
- 或者也可以叫 甘油醛-3-磷酸
- 是一個分子
- 可以把它想象成——這
- 很糙過於簡化——3 個碳加一個磷酸基團
- 連在上面
- 但這可以用來制造其它碳水化合物
- 包括葡萄糖
- 如果有兩個，就可以用來
- 制造葡萄糖
- 我們再來快速總結一下，因爲這
- 實在太太重要了
- 我會制作光反應和
- 暗反應的影片
- 這是我下面要制做的兩個影片
- 所以光合作用，從光子開始
- 所有這些都是太陽出來後發生的，但是
- 光反應才真的需要光子
- 光反應吸收光子——我們要
- 講更多的細節——
- 吸收水
- 放出氧氣
- 放出 ATP 和 NADPH，這倆再被用在
- 暗反應，或者叫卡爾文循環，或者叫
- 光非依賴反應，因爲這些在有光
- 的時候也進行
- 它只是不需要光子
- 所以是光非依賴反應
- (暗反應)是結合起來使用它們的（ATP和NADPH）
- 我們會講到結合使用的其它分子
- 哦，我忘了暗反應一個很重要的
- 組分
- 它還需要二氧化碳
- 這是碳的來源，是用來産生
- 這些磷酸甘油醛，或者叫甘油醛-3-磷酸
- 所以也超級重要
- 暗反應吸收二氧化碳，和光反應的產物
- 然後用到卡爾文循環
- 生成這種其它碳水化合物
- 的基礎單位
- 你要是還記得糖酵解的話，應該記得
- 這個PGAL，或者G3P，同一個分子
- 實際上是糖酵解過程中
- 葡萄糖分解的第一個產物
- 現在是走另一個方向
- 現在是先建造葡萄糖，這樣以後可以
- 分解它獲得能量
- 這就是光合作用的概述
- 後面兩個影片裏，我會真正深入一點
- 講解光反應和暗反應
- 已及它們實際上是怎麽發生的
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