细胞中直接供能的一定是ATP吗?
一、细胞中绝大多数过程都靠ATP直接提供能量,但也有例外。比如说小肠绒毛主动运输葡萄糖进入细胞内时,利用的能量是Na+浓度梯度形成的扩散势能。而不是ATP。正常情况下,细胞外Na+浓度总是高于细胞内,所以,在细胞内外存在着Na+的扩散势能。小肠绒毛细胞主动运输的载体需要在Na+顺浓度梯度从细胞外扩散到细胞内时,“捎带着”把葡萄糖转运到细胞内。(如下图)那么细胞内的Na+浓度是否会不断升高呢?当然不会,因为还有一些主动运输的载体蛋白在不断的消耗ATP把Na+运送到细胞之外。所以,小肠绒毛主动运输吸收葡萄糖时,ATP是间接的提供能量。
例1:(2016新课标Ⅰ卷,2)离子泵是一种具有ATP水解酶活性的载体蛋白,能利用水解ATP释放的能量跨膜运输离子。下列叙述正确的是( )
A.离子通过离子泵的跨膜运输属于协助扩散
B.离子通过离子泵的跨膜运输是顺着浓度梯度进行的
C.动物一氧化碳中毒会降低离子泵跨膜运输离子的速率
D.加入蛋白质变性剂会提高离子泵跨膜运输离子的速率
【答案】C
例2:(14安徽,2)下图为氨基酸和Na+进出肾小管上皮细胞的示意图。下表选项中正确的是( )
选项 | 管腔中氨基酸 →上皮细胞 | 管腔中Na+ →上皮细胞 | 上皮细胞中氨基酸 →组织液 |
A | 主动运输 | 被动运输 | 主动运输 |
B | 被动运输 | 被动运输 | 被动运输 |
C | 被动运输 | 主动运输 | 被动运输 |
D | 主动运输 | 被动运输 | 被动运输 |
【答案】D
二、ATP 是细胞内的最重要的直接能源物质,另外GTP、CTP、UTP也能为细胞直接供能。例如,翻译过程中,肽链合成的起始、延长、终止阶段皆以GTP为直接能源物质;细胞内糖原与蔗糖的合成过程,皆通过UDP 的水解直接供能;在磷脂的合成过程中,ATP与CTP同时为反应提供能量;原核生物在以DNA连接酶补齐缺口时以NAD+供能。因此,ATP并非是细胞唯一的直接能量供应者。另一方面,ATP也不是放能反应中能量的唯一接受者。例如,在三羧酸循环中琥珀酰CoA生成琥珀酸的反应,其所释放能量的直接受体为GTP,随后GTP再将能量转移至ATP中。
尽管如此,还是应该明确指出,大多数分解代谢的放能反应和合成代谢的吸能反应是与 ATP偶联在一起的,ATP是细胞能量代谢的中心。