Question

8．研究證實ATP既是“能量通貨”，也可作為神經細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理如圖所示．請分析回答：

（1）神經細胞中的ATP主要來自細胞呼吸（生理過程），其結構簡式是A-P～P～P．正常成年人安靜狀態下24小時有40kg ATP發生轉化，而細胞內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相互迅速轉化．
（2）由圖可知，細胞間隙中的ATP在有關酶的作用下，磷酸基團逐個脫離下來．最后剩下的是腺苷．
（3）一些神經細胞不僅能釋放典型神經遞質，還能釋放ATP，兩者均能引起受體細胞的膜電位變化．據圖分析，科學家當初推測ATP可作為神經細胞間傳遞信息的信號分子的實驗思路是：①科學家用化學物質阻斷后，發現靶細胞膜能接受到典型神經遞質在神經細胞間的信息傳遞部分神經信號；②科學家尋找到靶細胞膜上有ATP的受體．
（4）為了研究X物質對動物細胞的影響，某研究小組用不同濃度的X物質將細胞處理24小時．然后測量各組細胞內ATP的濃度和細胞死亡的百分率，經過多次試驗后：所得數據如下表所示：

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

①該實驗的因變量是細胞中ATP的濃度和細胞死亡的百分率．
②實驗數據表明，該實驗因變量之間的聯系是細胞內ATP濃度下降，能量供應減少，細胞死亡率增加．
③若用混有濃度為2ng mL^-1的X物質的飼料飼喂大鼠，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；妨礙主動運輸，影響營養物質的吸收．

Answer 1

分析 1、由題干和圖可知，細胞膜上存在著P2X、P2Y和P1受體，而ATP與P2X和P2Y受體特異性結合，直接引起神經纖維發生電位變化，則ATP可以在神經細胞之間傳遞信息．
2、ATP全名叫做三磷酸腺苷，結構簡式A-P～P～P，其中A代表腺苷，P代表磷酸基團，～代表高能磷酸鍵；
3、細胞中ATP和ADP的含量不多，是不斷的相互轉化，維持動態平衡的；
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：動物中為細胞呼吸產生的能量，植物中來自光合作用和呼吸作用．ATP結構簡式是A-P～P～P，正常成年人安靜狀態下24小時有40kg ATP發生轉化，而細胞內ADP、ATP的濃度僅為2～10mmol/L，為滿足能量需要，人體內ATP和ADP相互迅速轉化．
（2）由圖可知，細胞間隙中的ATP在有關酶的作用下，磷酸基團逐個脫離下來．最后剩下的是腺嘌呤+核糖，即腺苷．
（3）一些神經細胞不僅能釋放典型神經遞質，還能釋放ATP，兩者均能引起受體細胞的膜電位變化．要想知道ATP是否能作為神經細胞間傳遞信息的信號分子，應先排除典型神經遞質的作用，所以科學家的實驗設計思路是：
①科學家用化學物質阻斷典型神經遞質在神經細胞間的信息傳遞后，發現靶細胞膜能接受到部分神經信號；
②科學家尋找到靶細胞膜上有ATP的受體．
（4）①分析表格中的數據可知，該實驗的因變量是細胞中ATP的濃度和細胞死亡的百分率．
②實驗數據表明，該實驗因變量之間的聯系是細胞內ATP的濃度下降，能量供應減少，細胞死亡率增加．③若用混有濃度為2mg•mL^-1的X物質的飼料飼喂大鼠，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；阻礙主動運輸，影響營養物質的吸收．
故答案是：
（1）細胞呼吸    A-P～P～P    ATP和ADP相互迅速轉化
（2）腺苷
（3）①典型神經遞質在神經細胞間的信息傳遞②受體
（4）①細胞中ATP的濃度和細胞死亡的百分率
②細胞內ATP濃度下降，能量供應減少，細胞死亡率增加
③合成和分泌主動運輸

點評 本題以ATP為素材，結合信號分子作用機理圖和探究實驗，考查ATP和細胞間信息傳遞的相關內容，意在考查學生的識圖能力、實驗設計能力和實驗探究能力．