Question

11．研究證實(shí)ATP既是“能量通貨”，也可作為神經(jīng)細(xì)胞間信息傳遞中的一種信號(hào)分子，其作為信號(hào)分子的作用機(jī)理如圖所示．請(qǐng)分析回答：

（1）神經(jīng)細(xì)胞中的ATP主要來(lái)自有氧呼吸（呼吸作用）（生理過(guò)程），其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式是A-P～P～P．研究發(fā)現(xiàn)，正常成年人安靜狀態(tài)下24小時(shí)有40kgATP發(fā)生轉(zhuǎn)化，而細(xì)胞內(nèi)ADP、ATP的濃度僅為2～10mmol/L，為滿足能量需要，人體解決這一矛盾的合理途徑是ATP和ADP相互（迅速）轉(zhuǎn)化．
（2）由圖可知，細(xì)胞間隙中的ATP在有關(guān)酶的作用下，磷酸基團(tuán)逐個(gè)脫離下來(lái)．最后剩下的是腺苷．
（3）一些神經(jīng)細(xì)胞不僅能釋放典型神經(jīng)遞質(zhì)，還能釋放ATP，兩者均能引起受體細(xì)胞的膜電位變化．據(jù)圖2分析，科學(xué)家當(dāng)初推測(cè)ATP可作為神經(jīng)細(xì)胞間傳遞信息的信號(hào)分子的實(shí)驗(yàn)思路是：①科學(xué)家用化學(xué)物質(zhì)阻斷受體后，發(fā)現(xiàn)靶細(xì)胞膜能接受到部分神經(jīng)信號(hào)；②科學(xué)家尋找到靶細(xì)胞膜上有ATP的細(xì)胞內(nèi)ATP的濃度和細(xì)胞死亡的百分率．
（4）為了研究X物質(zhì)對(duì)動(dòng)物細(xì)胞的影響，某研究小組用不同濃度的X物質(zhì)將細(xì)胞處理24小時(shí)．然后測(cè)量各組細(xì)胞內(nèi)ATP的濃度和細(xì)胞死亡的百分率，經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)后；所得數(shù)據(jù)如表所示：

實(shí)驗(yàn)組編號(hào)	A	B	C	D	E	F
X物質(zhì)的濃度（ng•mL-1）	0	2	4	8	15	32
細(xì)胞內(nèi)ATP的濃度（nmol•mL-1）	80	70	50	20	5	1
細(xì)胞死亡的百分率	1	3	10	25	70	95

①該實(shí)驗(yàn)的因變量是細(xì)胞中ATP的濃度和細(xì)胞死亡的百分率．
②實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，細(xì)胞內(nèi)ATP濃度下降，能量供應(yīng)減少，細(xì)胞死亡率增加．
③若用混有濃度為2ngmL^-1的X物質(zhì)的飼料飼喂大鼠，其小腸的消化和吸收功能會(huì)受到抑制（促進(jìn)/抑制）．

Answer 1

分析 由題干和圖可知，細(xì)胞膜上存在著P2X、P2Y和P1受體，而ATP與P2X和P2Y受體特異性結(jié)合，直接引起神經(jīng)纖維發(fā)生電位變化，則ATP可以在神經(jīng)細(xì)胞之間傳遞信息．ATP全名叫做三磷酸腺苷，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式A-P～P～P，其中A代表腺苷，P代表磷酸基團(tuán)，～代表高能磷酸鍵；細(xì)胞中ATP和ADP的含量不多，是不斷的相互轉(zhuǎn)化，維持動(dòng)態(tài)平衡的；合成ATP的能量來(lái)自呼吸作用或光合作用．

解答 解：（1）動(dòng)物細(xì)胞中的ATP來(lái)自細(xì)胞呼吸，ATP的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式A-P～P～P，在細(xì)胞內(nèi)ATP與ADP相互迅速轉(zhuǎn)化．正常成年人安靜狀態(tài)下24小時(shí)有40kgATP發(fā)生轉(zhuǎn)化，而細(xì)胞內(nèi)ADP、ATP的濃度僅為2～10mmol/L，為滿足能量需要，ATP和ADP需要迅速相互轉(zhuǎn)化．
（2）ATP由一個(gè)腺苷和三個(gè)磷酸基組成，ATP在有關(guān)酶的作用下，脫去3個(gè)磷酸基團(tuán)后只剩下A，即腺苷．
（3）一些神經(jīng)細(xì)胞不僅能釋放典型神經(jīng)遞質(zhì)，還能釋放ATP，兩者均能引起受體細(xì)胞的膜電位變化．要想知道ATP是否能作為神經(jīng)細(xì)胞間傳遞信息的信號(hào)分子，應(yīng)先排除典型神經(jīng)遞質(zhì)的作用，所以科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路是：①科學(xué)家用化學(xué)物質(zhì)阻斷典型神經(jīng)遞質(zhì)在神經(jīng)細(xì)胞間的信息傳遞后，發(fā)現(xiàn)靶細(xì)胞膜能接受到部分神經(jīng)信號(hào)；②科學(xué)家尋找到靶細(xì)胞膜上有ATP的受體．
（4）①本題是研究X物質(zhì)對(duì)動(dòng)物細(xì)胞的影響，根據(jù)表格可知因變量是各組細(xì)胞內(nèi)ATP的濃度和細(xì)胞死亡的百分率．
②ATP是生命活動(dòng)的直接能源物質(zhì)．實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，細(xì)胞內(nèi)ATP濃度下降，能量供應(yīng)減少，細(xì)胞死亡率增加．
③與對(duì)照組相比，細(xì)胞內(nèi)ATP的濃度減小，食物在小腸內(nèi)被消化需要消化酶催化，有些食物如氨基酸等物質(zhì)通過(guò)主動(dòng)運(yùn)輸方式在小腸內(nèi)壁被吸收．主動(dòng)運(yùn)輸需要能量和載體蛋白協(xié)助．由表格可知X物質(zhì)濃度越高，細(xì)胞產(chǎn)生ATP量越少，細(xì)胞死亡率越高．故用混有濃度為2ngmL^-1的X物質(zhì)的飼料飼喂大鼠，其小腸的消化和吸收功能會(huì)受到抑制．
故答案為：
（1）有氧呼吸（呼吸作用）   A-P～P～P    ATP和ADP相互（迅速）轉(zhuǎn)化
（2）腺苷
（3）①典型神經(jīng)遞質(zhì)在神經(jīng)細(xì)胞間的信息傳遞      ②受體
（4）①細(xì)胞內(nèi)ATP的濃度和細(xì)胞死亡的百分率    ②能量    ③抑制

點(diǎn)評(píng) 本題以ATP為素材，結(jié)合信號(hào)分子作用機(jī)理圖，考查ATP和探究實(shí)驗(yàn)，意在考查考生的分析表格數(shù)據(jù)獲取自變量和因變量的能力，屬于中檔題．