Question

【題目】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____________(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(shí)有40 kg ATP發(fā)生轉(zhuǎn)化，而細(xì)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(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______________。

(3)一些神經(jīng)細(xì)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(xì)胞的膜電位變化。據(jù)圖分析，科學(xué)家當(dāng)初推測ATP作為神經(jīng)細(xì)胞間傳遞信息的信號(hào)分子的證據(jù)之一是科學(xué)家尋找到靶細(xì)胞膜上有________________。

(4)ATP的含量可作為細(xì)胞活性的指標(biāo)，為了研究不同濃度的X物質(zhì)對(duì)動(dòng)物細(xì)胞活性的影響，以細(xì)胞內(nèi)ATP濃度為觀測指標(biāo)，請(qǐng)根據(jù)以下提供的實(shí)驗(yàn)材料和用具，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)思路，并預(yù)測實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

材料和用具：肝細(xì)胞懸浮液、細(xì)胞培養(yǎng)液、培養(yǎng)瓶等。

(要求：答題時(shí)ATP含量的檢測不做具體要求)

①實(shí)驗(yàn)思路：___________________________________________________。

②預(yù)測實(shí)驗(yàn)結(jié)果：______________________________________________________。

Answer 1

【答案】 需氧呼吸(或細(xì)胞呼吸) 細(xì)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(xì)胞懸浮液分別培養(yǎng)于添加了不同濃度的X物質(zhì)的細(xì)胞培養(yǎng)液和不含X物質(zhì)的細(xì)胞培養(yǎng)液中(或者以不添加X物質(zhì)的細(xì)胞培養(yǎng)液為對(duì)照)，一定時(shí)間后檢測各組細(xì)胞中的ATP的含量 若添加不同濃度X物質(zhì)的細(xì)胞中ATP含量與對(duì)照組相似，則X物質(zhì)對(duì)細(xì)胞活性沒影響；若隨著X物質(zhì)濃度的增加細(xì)胞中ATP的含量逐漸增加，則X物質(zhì)能促進(jìn)細(xì)胞活性；若隨著X物質(zhì)濃度的增加細(xì)胞中ATP的含量逐漸減少， 則X物質(zhì)能抑制細(xì)胞活性

【解析】【試題分析】

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。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。細(xì)胞中ATP和ADP的含量不多，其不斷地相互轉(zhuǎn)化，維持動(dòng)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(xì)胞中的ATP主要來自有氧呼吸(或細(xì)胞呼吸)；有氧呼吸的場所是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體；為了滿足ATP的需要，機(jī)體內(nèi)ATP和ADP之間進(jìn)行著相互迅速轉(zhuǎn)化。

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

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

（4）實(shí)驗(yàn)自變量為X物質(zhì)的濃度，因變量為動(dòng)物細(xì)胞活性的大小（以細(xì)胞內(nèi)ATP濃度為觀測指標(biāo)）。因此，①實(shí)驗(yàn)思路是：將等量的肝細(xì)胞懸浮液分別培養(yǎng)于添加了不同濃度的X物質(zhì)的細(xì)胞培養(yǎng)液和不含X物質(zhì)的細(xì)胞培養(yǎng)液中(或者以不添加X物質(zhì)的細(xì)胞培養(yǎng)液為對(duì)照)，一定時(shí)間后檢測各組細(xì)胞中的ATP的含量。

②實(shí)驗(yàn)預(yù)測結(jié)果：若添加不同濃度X物質(zhì)的細(xì)胞中ATP含量與對(duì)照組相似，則X物質(zhì)對(duì)細(xì)胞活性沒影響；若隨著X物質(zhì)濃度的增加細(xì)胞中ATP的含量逐漸增加，則X物質(zhì)能促進(jìn)細(xì)胞活性；若隨著X物質(zhì)濃度的增加細(xì)胞中ATP的含量逐漸減少，則X物質(zhì)能抑制細(xì)胞活性。