Question

【題目】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____________(生理過程)，該過程的場所是______________。研究發現正常成年人安靜狀態下24小時有40 kg ATP發生轉化，而細胞內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)一些神經細胞不僅能釋放典型的神經遞質，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作為神經細胞間傳遞信息的信號分子的證據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物質對動物細胞活性的影響，以細胞內ATP濃度為觀測指標，請根據以下提供的實驗材料和用具，設計實驗思路，并預測實驗結果。

材料和用具：肝細胞懸浮液、細胞培養液、培養瓶等。

(要求：答題時ATP含量的檢測不做具體要求)

①實驗思路：___________________________________________________。

②預測實驗結果：______________________________________________________。

Answer 1

【答案】 需氧呼吸(或細胞呼吸) 細胞質基質和線粒體 ATP—ADP循環迅速(或ATP與ADP相互迅速轉化) 腺苷 ATP的受體 將等量的肝細胞懸浮液分別培養于添加了不同濃度的X物質的細胞培養液和不含X物質的細胞培養液中(或者以不添加X物質的細胞培養液為對照)，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物質的細胞中ATP含量與對照組相似，則X物質對細胞活性沒影響；若隨著X物質濃度的增加細胞中ATP的含量逐漸增加，則X物質能促進細胞活性；若隨著X物質濃度的增加細胞中ATP的含量逐漸減少， 則X物質能抑制細胞活性

【解析】【試題分析】

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。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。細胞中ATP和ADP的含量不多，其不斷地相互轉化，維持動態平衡；合成ATP的能量來自呼吸作用或光合作用。可據此答題。

（1）神經細胞中的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基質和線粒體；為了滿足ATP的需要，機體內ATP和ADP之間進行著相互迅速轉化。

（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）據圖分析，科學家當初推測ATP作為神經細胞間傳遞信息的信號分子的證據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物質的濃度，因變量為動物細胞活性的大小（以細胞內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于添加了不同濃度的X物質的細胞培養液和不含X物質的細胞培養液中(或者以不添加X物質的細胞培養液為對照)，一定時間后檢測各組細胞中的ATP的含量。

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