Question

8．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主要來自細(xì)胞呼吸（生理過程），其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式是A-P～P～P．正常成年人安靜狀態(tài)下24小時(shí)有40kg ATP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．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)阻斷后，發(fā)現(xiàn)靶細(xì)胞膜能接受到典型神經(jīng)遞質(zhì)在神經(jīng)細(xì)胞間的信息傳遞部分神經(jīng)信號(hào)；②科學(xué)家尋找到靶細(xì)胞膜上有ATP的受體．
（4）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)過多次試驗(yàn)后：所得數(shù)據(jù)如下表所示：

實(shí)驗(yàn)編號(hào)	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

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，該實(shí)驗(yàn)因變量之間的聯(lián)系是細(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2ng mL^-1的X物質(zhì)的飼料飼喂大鼠，其小腸的消化和吸收功能受到抑制的主要原因是阻礙消化酶的合成和分泌，影響消化；妨礙主動(dòng)運(yùn)輸，影響營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收．

Answer 1

分析 1、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．
2、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；
3、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；
4、合成ATP的能量來自呼吸作用或光合作用．

解答 解：（1）ATP合成所需能量：動(dòng)物中為細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的能量，植物中來自光合作用和呼吸作用．ATP結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式是A-P～P～P，正常成年人安靜狀態(tài)下24小時(shí)有40kg ATP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，人體內(nèi)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．最后剩下的是腺嘌呤+核糖，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分析表格中的數(shù)據(jù)可知，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，該實(shí)驗(yàn)因變量之間的聯(lián)系是細(xì)胞內(nèi)ATP的濃度下降，能量供應(yīng)減少，細(xì)胞死亡率增加．③若用混有濃度為2mg•mL^-1的X物質(zhì)的飼料飼喂大鼠，其小腸的消化和吸收功能受到抑制的主要原因是阻礙消化酶的合成和分泌，影響消化；阻礙主動(dòng)運(yùn)輸，影響營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收．
故答案是：
（1）細(xì)胞呼吸    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)胞中ATP的濃度和細(xì)胞死亡的百分率
②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合成和分泌主動(dòng)運(yùn)輸

點(diǎn)評(píng) 本題以ATP為素材，結(jié)合信號(hào)分子作用機(jī)理圖和探究實(shí)驗(yàn)，考查ATP和細(xì)胞間信息傳遞的相關(guān)內(nèi)容，意在考查學(xué)生的識(shí)圖能力、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力和實(shí)驗(yàn)探究能力．