Question

14．研究證實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分子，其作為信號分子的作用機(jī)理如圖所示．請分析回答：

（1）神經(jīng)細(xì)胞中的ATP主要來自呼吸作用（生理過程）．研究發(fā)現(xiàn)，正常成年人安靜狀態(tài)下24小時有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)逐個脫離下來，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)胞膜電位變化．據(jù)圖分析，科學(xué)家當(dāng)初推測ATP可作為神經(jīng)細(xì)胞間傳遞信息的信號分子的實驗思路是：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；②科學(xué)家尋找到靶細(xì)胞膜上有ATP的受體．
（4）為了研究X物質(zhì)對動物細(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．然后測量各組細(xì)胞內(nèi)ATP的濃度和細(xì)胞死亡的百分率，經(jīng)過多次試驗后：所得數(shù)據(jù)如表所示：

實驗編號	X物質(zhì)濃度（ng•mL-1）	細(xì)胞內(nèi)ATP濃度（nmoL•mL-1）	細(xì)胞死亡百分率
A	0	80	1
B	2	70	3
C	4	50	10
D	8	20	25
E	16	5	70

結(jié)合表中數(shù)據(jù)，解釋因變量間的關(guān)系：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．

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，維持動態(tài)平衡的；合成ATP的能量來自呼吸作用或光合作用．

解答 解：（1）動物細(xì)胞中的ATP來自細(xì)胞呼吸，ATP在生物體內(nèi)含量很少，但在細(xì)胞內(nèi)ATP與ADP相互迅速轉(zhuǎn)化．
（2）ATP由一個腺苷和三個磷酸基組成，ATP在有關(guān)酶的作用下，脫去3個磷酸基團(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)家的實驗設(shè)計思路是：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；②科學(xué)家尋找到靶細(xì)胞膜上有ATP的受體．
（4）ATP是生命活動的直接能源物質(zhì)．細(xì)胞內(nèi)ATP濃度越大，為生命活動提供能量越多，細(xì)胞死亡率越少；反之亦然．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)通過主動運輸方式在小腸內(nèi)壁被吸收．主動運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．
故答案為：
（1）呼吸作用              ATP和ADP相互迅速轉(zhuǎn)化
（2）腺苷
（3）典型神經(jīng)遞質(zhì)在神經(jīng)細(xì)胞間的信息傳遞    受體
（4）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

點評 本題以ATP為素材，結(jié)合信號分子作用機(jī)理圖，考查ATP和和探究實驗的內(nèi)容，意在考查考生的識圖能力和實驗探究能力，屬于中檔題．