Question

ATP 合酶是一种功能复杂的蛋白质，与生物膜结合后能催化 ATP 的合成，其作用机理如下图所示。请据图回答：

（1）ATP 在细胞内的作用是__________________；分析此图可知H^＋跨越该膜的运输方式是______。

（2）在真核细胞中，该酶主要分布于____________________（填生物膜名称）。推测好氧型细菌细胞的________（填结构名称）存在该酶，理由是____________________________。

（3）科学家发现，一种化学结构与 ATP 相似的物质——GTP（三磷酸鸟苷）也具有与 ATP 相似的生理功能，请从化学结构的角度解释 GTP 也具有相似功能的原因：________________________。

Answer

生命活动的直接能源物质 协助扩散 线粒体内膜、类囊体薄膜 细胞膜 该酶与生物膜结合后能催化ATP的合成，而好氧型细菌的膜结构只有细胞膜 （含有两个高能磷酸键，远离鸟苷的高能磷酸容易水解断裂，释放能量）

【解析】

1.小分子物质跨膜运输的方式和特点。

名 称

运输方向

载体

能量

实 例

自由扩散

高浓度→低浓度

不需

不需

水，CO2，O2，甘油，苯、酒精等

协助扩散

高浓度→低浓度

需要

不需

红细胞吸收葡萄糖

主动运输

低浓度→高浓度

需要

需要

小肠绒毛上皮细胞吸收氨基酸，葡萄糖，K+，Na+等

此外，大分子物质运输的方式是胞吞或胞吐。
2.ATP又叫三磷酸腺苷，简称为ATP，其结构式是A-P～P～P，其中A-表示腺苷、T-表示三个、P-表示磷酸基团，“～”表示高能磷酸键。
3.ATP是一种含有高能磷酸键的有机化合物，是生命活动能量的直接来源，它的大量化学能就储存在高能磷酸键中，ATP水解释放的能量来自末端的那个高能磷酸键的断裂，合成ATP所需能量来源于光合作用和呼吸作用，其场所是细胞质基质、叶绿体和线粒体。

（1）ATP 在细胞内的作用是生命活动的直接能源物质；H＋跨越该膜是从高浓度到低浓度且需要载体蛋白，不需要能量的，所以该运输方式为协助扩散。

（2）在真核细胞中，光合作用和呼吸作用会释放大量能量，所以该酶主要分布于线粒体内膜、类囊体薄膜；推测好氧型细菌细胞的细胞膜也存在该酶，因为该酶与生物膜结合后能催化ATP的合成，而好氧型细菌的膜结构只有细胞膜。

（3）科学家发现，一种化学结构与 ATP 相似的物质——GTP（三磷酸鸟苷）也具有与 ATP 相似的生理功能，这是因为含有两个高能磷酸键，远离鸟苷的高能磷酸容易水解断裂，释放能量。