Question

【題目】研究證實ATP既是“能量通貨”，也可作為神經(jīng)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(jīng)細胞中的ATP主要來自____________(生理過程)，該過程的場所是______________。研究發(fā)現(xiàn)正常成年人安靜狀態(tài)下24小時有40 kg ATP發(fā)生轉(zhuǎn)化，而細胞內(nèi)ADP、ATP的濃度僅為2～10 mmol/L。為滿足能量需要，解決這一矛盾的合理途徑是_______________________。

(2)由圖可知，細胞間隙中的ATP在有關(guān)酶的作用下，磷酸基團逐個脫離下來，最后剩下的是______________。

(3)一些神經(jīng)細胞不僅能釋放典型的神經(jīng)遞質(zhì)，還能釋放ATP，兩者均能引起受體細胞的膜電位變化。據(jù)圖分析，科學家當初推測ATP作為神經(jīng)細胞間傳遞信息的信號分子的證據(jù)之一是科學家尋找到靶細胞膜上有________________。

(4)ATP的含量可作為細胞活性的指標，為了研究不同濃度的X物質(zhì)對動物細胞活性的影響，以細胞內(nèi)ATP濃度為觀測指標，請根據(jù)以下提供的實驗材料和用具，設(shè)計實驗思路，并預測實驗結(jié)果。

材料和用具：肝細胞懸浮液、細胞培養(yǎng)液、培養(yǎng)瓶等。

(要求：答題時ATP含量的檢測不做具體要求)

①實驗思路：___________________________________________________。

②預測實驗結(jié)果：______________________________________________________。

Answer 1

【答案】 需氧呼吸(或細胞呼吸) 細胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體 ATP—ADP循環(huán)迅速(或ATP與ADP相互迅速轉(zhuǎn)化) 腺苷 ATP的受體 將等量的肝細胞懸浮液分別培養(yǎng)于添加了不同濃度的X物質(zhì)的細胞培養(yǎng)液和不含X物質(zhì)的細胞培養(yǎng)液中(或者以不添加X物質(zhì)的細胞培養(yǎng)液為對照)，一定時間后檢測各組細胞中的ATP的含量 若添加不同濃度X物質(zhì)的細胞中ATP含量與對照組相似，則X物質(zhì)對細胞活性沒影響；若隨著X物質(zhì)濃度的增加細胞中ATP的含量逐漸增加，則X物質(zhì)能促進細胞活性；若隨著X物質(zhì)濃度的增加細胞中ATP的含量逐漸減少， 則X物質(zhì)能抑制細胞活性

【解析】【試題分析】

本題以ATP為素材，結(jié)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(guān)內(nèi)容，意在考查學生的識圖能力、實驗設(shè)計能力和實驗探究能力。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(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)細胞之間傳遞信息。細胞中ATP和ADP的含量不多，其不斷地相互轉(zhuǎn)化，維持動態(tài)平衡；合成ATP的能量來自呼吸作用或光合作用。可據(jù)此答題。

（1）神經(jīng)細胞中的ATP主要來自有氧呼吸(或細胞呼吸)；有氧呼吸的場所是細胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體；為了滿足ATP的需要，機體內(nèi)ATP和ADP之間進行著相互迅速轉(zhuǎn)化。

（2）每個ATP分子中有一分子腺苷和三分子磷酸基團，因此磷酸基團逐漸脫離下來后，剩下的是腺苷。

（3）據(jù)圖分析，科學家當初推測ATP作為神經(jīng)細胞間傳遞信息的信號分子的證據(jù)之一是科學家尋找到靶細胞膜上有ATP的受體。

（4）實驗自變量為X物質(zhì)的濃度，因變量為動物細胞活性的大�。ㄒ约毎麅�(nèi)ATP濃度為觀測指標）。因此，①實驗思路是：將等量的肝細胞懸浮液分別培養(yǎng)于添加了不同濃度的X物質(zhì)的細胞培養(yǎng)液和不含X物質(zhì)的細胞培養(yǎng)液中(或者以不添加X物質(zhì)的細胞培養(yǎng)液為對照)，一定時間后檢測各組細胞中的ATP的含量。

②實驗預測結(jié)果：若添加不同濃度X物質(zhì)的細胞中ATP含量與對照組相似，則X物質(zhì)對細胞活性沒影響；若隨著X物質(zhì)濃度的增加細胞中ATP的含量逐漸增加，則X物質(zhì)能促進細胞活性；若隨著X物質(zhì)濃度的增加細胞中ATP的含量逐漸減少，則X物質(zhì)能抑制細胞活性。