Question

【题目】研究证实ATP既是“能量通货”，也可作为神经细胞间信息传递中的一种信号分子，其作为信号分子的作用机理如图所示。请分析回答：

(1)神经细胞中的ATP主要来自____________(生理过程)，该过程的场所是______________。研究发现正常成年人安静状态下24小时有40 kg ATP发生转化，而细胞内ADP、ATP的浓度仅为2～10 mmol/L。为满足能量需要，解决这一矛盾的合理途径是_______________________。

(2)由图可知，细胞间隙中的ATP在有关酶的作用下，磷酸基团逐个脱离下来，最后剩下的是______________。

(3)一些神经细胞不仅能释放典型的神经递质，还能释放ATP，两者均能引起受体细胞的膜电位变化。据图分析，科学家当初推测ATP作为神经细胞间传递信息的信号分子的证据之一是科学家寻找到靶细胞膜上有________________。

(4)ATP的含量可作为细胞活性的指标，为了研究不同浓度的X物质对动物细胞活性的影响，以细胞内ATP浓度为观测指标，请根据以下提供的实验材料和用具，设计实验思路，并预测实验结果。

材料和用具：肝细胞悬浮液、细胞培养液、培养瓶等。

(要求：答题时ATP含量的检测不做具体要求)

①实验思路：___________________________________________________。

②预测实验结果：______________________________________________________。

Answer 1

【答案】 需氧呼吸(或细胞呼吸) 细胞质基质和线粒体 ATP—ADP循环迅速(或ATP与ADP相互迅速转化) 腺苷 ATP的受体 将等量的肝细胞悬浮液分别培养于添加了不同浓度的X物质的细胞培养液和不含X物质的细胞培养液中(或者以不添加X物质的细胞培养液为对照)，一定时间后检测各组细胞中的ATP的含量 若添加不同浓度X物质的细胞中ATP含量与对照组相似，则X物质对细胞活性没影响；若随着X物质浓度的增加细胞中ATP的含量逐渐增加，则X物质能促进细胞活性；若随着X物质浓度的增加细胞中ATP的含量逐渐减少， 则X物质能抑制细胞活性

【解析】【试题分析】

本题以ATP为素材，结合信号分子作用机理图和探究实验，考查ATP和细胞间信息传递的相关内容，意在考查学生的识图能力、实验设计能力和实验探究能力。由题干和图可知，细胞膜上存在着P2X、P2Y和P1受体，而ATP与P2X和P2Y受体特异性结合，直接引起神经纤维发生电位变化，则ATP可以在神经细胞之间传递信息。细胞中ATP和ADP的含量不多，其不断地相互转化，维持动态平衡；合成ATP的能量来自呼吸作用或光合作用。可据此答题。

（1）神经细胞中的ATP主要来自有氧呼吸(或细胞呼吸)；有氧呼吸的场所是细胞质基质和线粒体；为了满足ATP的需要，机体内ATP和ADP之间进行着相互迅速转化。

（2）每个ATP分子中有一分子腺苷和三分子磷酸基团，因此磷酸基团逐渐脱离下来后，剩下的是腺苷。

（3）据图分析，科学家当初推测ATP作为神经细胞间传递信息的信号分子的证据之一是科学家寻找到靶细胞膜上有ATP的受体。

（4）实验自变量为X物质的浓度，因变量为动物细胞活性的大小（以细胞内ATP浓度为观测指标）。因此，①实验思路是：将等量的肝细胞悬浮液分别培养于添加了不同浓度的X物质的细胞培养液和不含X物质的细胞培养液中(或者以不添加X物质的细胞培养液为对照)，一定时间后检测各组细胞中的ATP的含量。

②实验预测结果：若添加不同浓度X物质的细胞中ATP含量与对照组相似，则X物质对细胞活性没影响；若随着X物质浓度的增加细胞中ATP的含量逐渐增加，则X物质能促进细胞活性；若随着X物质浓度的增加细胞中ATP的含量逐渐减少，则X物质能抑制细胞活性。