Question

16．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）从图中可以看出，ATP作为信号分子时，酶和ATP的共同特点是都具有专一性．细胞间隙中的ATP在有关酶的作用下，磷酸基团逐个脱落下来，最后剩下的是腺苷．
（2）典型神经递质和ATP都能引起受体细胞的膜电位变化，如果ATP使受体细胞兴奋，则突触后膜的膜内电位变化是由负变正．若浆细胞产生的某种抗体破坏了ATP的相应受体，从免疫学角度分析，这属于自身免疫病．
（3）一些神经细胞不仅能释放典型神经递质，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可作为神经细胞间传递信息的信号分子的实验思路是：①科学家用化学物质阻断典型神经递质在神经细胞间的信息传递后，发现靶细胞膜能接受到部分神经信号；②科学家寻找到靶细胞膜上有ATP的受体．
（4）为了研究X物质对动物细胞的影响，某研究小组用不同浓度的X物质将细胞赴理24h，然后测量各组细胞内ATP的浓度和细胞死亡的百分率．经过多次实验后，所得数据如表所示：

实验组编号	X物质的浓度 （ng•ml-1）	细胞内ATP的浓度 （nmol•mL-1）	细胞死亡的百分率
A	0	80	1
B	2	70	2
C	4	50	10
D	8	20	25
E	16	5	70
F	32	1	95

①该实验的因变量是细胞中ATP的浓度和细胞死亡的百分率．
②实验数据表明，该实验的因变量之间有何联系？细胞内ATP浓度下降，能量供应减少，细胞死亡率增加．

Answer 1

分析 1、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．ATP全名叫做三磷酸腺苷，结构简式A-P～P～P，其中A代表腺苷，P代表磷酸基团，～代表高能磷酸键；细胞中ATP和ADP的含量不多，是不断的相互转化，维持动态平衡的；合成ATP的能量来自呼吸作用或光合作用．
2、设计实验应遵循对照原则和单一变量原则等；ATP去掉两个磷酸基团后，剩下的结构腺嘌呤核糖核苷酸；根据实验目的可知，该实验的自变量是X物质的浓度不同，因变量是细胞内ATP的浓度和细胞死亡的百分率；据表可知，X物质能使细胞中ATP的含量较少，而小肠的消化和吸收功能需要ATP，因此加入X物质对小肠的功能有抑制作用．

解答 解：（1）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．ATP作为信号分子时，酶和ATP的共同特点是都具有专一性．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．
（2）如果ATP使受体细胞兴奋，则突触后膜膜内的电位变化由负电位变为正电位．从免疫学角度分析，若浆细胞产生的某种抗体破坏了ATP的相应受体，这属于自身免疫病．
（3）设计实验应遵循对照原则和单一变量原则等，若研究ATP是否能在神经元之间起传递信号的作用，实验自变量是ATP的有关，因此需要排除神经细胞分泌的典型神经递质的干扰．发现受体细胞仍能接收到部分神经信号，推测细胞中存在ATP受体，由此科学家寻找到靶细胞膜上ATP受体．
（4）①根据实验目的可知，该实验的自变量是X物质的浓度不同，因变量是细胞内ATP的浓度和细胞死亡的百分率．
②实验数据表明，该实验自变量与因变量之间的关系是随着X物质浓度增大，细胞内ATP浓度下降，能量供应减少，细胞死亡率增加．
故答案为：
（1）专一性    腺苷
（2）由负变正   自身免疫
（3）典型神经递质                受体
（4）①细胞中ATP的浓度和细胞死亡的百分率
②细胞内ATP浓度下降，能量供应减少，细胞死亡率增加

点评 本题以ATP为素材，结合信号分子作用机理图，考查ATP和和探究实验的内容，意在考查考生的识图能力和实验探究能力，属于中档题．要注意无关变量应该相同且适宜．实验设计时要注意单一变量原则和对照原则．