黑龍江 王亞芬 甘雨波

“非主流”供能物質(zhì)
——NTP、dNTP、磷酸肌酸

黑龍江 王亞芬 甘雨波

無論是教材中還是練習(xí)題中，ATP、葡萄糖等這些常規(guī)供能物質(zhì)得到了我們較多地關(guān)注，而由常規(guī)供能物質(zhì)衍生出的一些“非主流”供能物質(zhì)卻不容易被考生注意到。在高考中更注重的是考查知識遷移能力，希望通過本文中總結(jié)的幾種“非主流”供能物質(zhì)，能讓思維再開闊一些，以便應(yīng)對靈活的考題。

一、NTP三磷酸核苷

ATP中A代表腺苷，是由一個腺嘌呤與核糖結(jié)合形成的，當(dāng)腺苷連接一個磷酸形成一磷酸腺苷（AMP）即腺嘌呤核糖核苷酸，AMP再連接一個磷酸則形成了二磷酸腺苷（ADP），ADP再連接一個磷酸即形成了三磷酸腺苷（ATP）。這個形成過程中，如果不是腺嘌呤與核糖結(jié)合形成的腺苷，而是鳥嘌呤或胞嘧啶又或是尿嘧啶與核糖結(jié)合形成了鳥苷（鳥嘌呤核苷）或胞苷（胞嘧啶核苷）又或尿苷（尿嘧啶核苷），再連接三個磷酸則形成了三磷酸鳥苷（GTP）、三磷酸胞苷（CTP）、三磷酸尿苷（UTP），因此用NTP代表這四種高能磷酸化合物。這樣的物質(zhì)是否可以為生命活動提供能量呢？它們有怎樣的功能呢？

GTP是DNA復(fù)制時的引物（Primer）和轉(zhuǎn)錄時鳥嘌呤核苷酸的提供者，它可以與ATP相互轉(zhuǎn)換，可以為蛋白質(zhì)生物合成提供能量。CTP是RNA生物合成的直接前體之一，參與某種多糖的合成。UTP主要用途是RNA合成（轉(zhuǎn)錄）時的原料，能量的來源。在處理這樣的能源物質(zhì)時，可以參照ATP的一些特點來答題。

【例1】（原創(chuàng)）生物體內(nèi)除有ATP這種直接能源物質(zhì)，還會存在與ATP結(jié)構(gòu)類似的GTP、CTP、UTP等能源物質(zhì)，以下敘述錯誤的是 （ ）

A. 一個GTP可以水解為一個核苷酸加兩個磷酸

B. CTP可以轉(zhuǎn)化為CDP并釋放能量

C. UTP水解的產(chǎn)物可以作為合成RNA的原料

D. 一個GTP中含有三個高能磷酸鍵

【解析】一個GTP水解后可以形成一個鳥嘌呤核糖核苷酸和兩個磷酸，含有兩個高能磷酸鍵，故A項正確，D項錯誤；CTP與ATP類似，可以水解為CDP及磷酸并釋放能量，故B項正確；UTP水解產(chǎn)物為UMP（尿嘧啶核糖核苷酸），為合成RNA的原料，故C項正確。

【答案】D

二、dNTP三磷酸脫氧核苷

ATP（adenosine triphosphate）是三磷酸腺苷，dATP（deoxyadenosine triphosphate）則為三磷酸脫氧腺苷，即“d”代表的是脫氧。由ATP、GTP、CTP、UTP的形成過程可知，三磷酸脫氧核苷也應(yīng)該有四種，分別為：dATP、dGTP、dCTP、dTTP，即用dNTP來表示。

在教學(xué)中，學(xué)生經(jīng)常問到，在PCR技術(shù)中，為什么沒有提到供能物質(zhì)，是否需要在PCR過程中加入ATP等能源物質(zhì)，其實四種三磷酸脫氧核苷不僅是PCR中合成DNA的原料，同時也提供能量。

【例2】（原創(chuàng)）在PCR合成儀中除了需要加入Taq酶、引物等外，還需要加入四種原料dATP、dGTP、dCTP、dTTP，不需要加入供能物質(zhì)ATP，因為四種原料的結(jié)構(gòu)與ATP相似，并可以提供能量，以下說法正確的是 （ ）

A. PCR儀中還需要加入解旋酶

B. dCTP可以斷裂一個高能磷酸鍵形成dCDP

C. dTTP的分子結(jié)構(gòu)簡式dT—P—P～P

D. dGTP水解后形成dGDP及兩分子磷酸

【解析】在PCR技術(shù)擴增目的基因一般不需要解旋酶參與，故A項錯誤；dCTP有兩個高能磷酸鍵，斷裂一個高能磷酸鍵形成二磷酸脫氧胞苷，故B項正確；dTTP的分子結(jié)構(gòu)簡式為dT—P～P～P，故C項錯誤；dGTP水解后生成dGDP及一分子磷酸，故D項錯誤。

【答案】B

三、磷酸肌酸 （CP）

磷酸肌酸是在肌肉或其他可興奮性組織（如腦和神經(jīng)）中的一種高能磷酸化合物，是高能磷酸基的暫時儲存形式。磷酸肌酸可以作為一種輔助的能源在動物的肌肉中儲存，可以提高肌肉的力量。神經(jīng)和肌肉等細胞活動的直接功能物質(zhì)是ATP，但ATP在細胞中的含量很低。在哺乳動物的腦和肌肉中的ATP只能提供肌肉劇烈運動1秒左右的消耗，而磷酸肌酸的含量遠遠超過ATP。

當(dāng)細胞中的ATP濃度過高時，一些生物體可以將ATP中的高能磷酸鍵中的能量轉(zhuǎn)移給肌酸（C），生成磷酸肌酸；當(dāng)細胞中的ATP濃度過低時，磷酸肌酸能在肌酸激酶的作用下，將磷酸肌酸的磷酸基轉(zhuǎn)移到ADP分子中，從而恢復(fù)正常的ATP水平。

【例3】（原創(chuàng)）在肌肉中除了含有ATP這種直接能源物質(zhì)外，還會含有磷酸肌酸，磷酸肌酸水解時可以釋放約43 kJ/mol的能量并儲存在ATP中，肌肉中的磷酸肌酸可以用作肌肉收縮最初8～10秒的能量來源。以下關(guān)于磷酸肌酸的敘述錯誤的是 （ ）

A. 磷酸肌酸是一種高能磷酸化合物

B. 磷酸肌酸也是生物體內(nèi)的直接能源物質(zhì)

C. 百米賽跑時肌肉收縮所需要的能量主要來自于磷酸肌酸

D. 磷酸肌酸可以提高肌肉力量，提升運動員訓(xùn)練和比賽成績

【解析】磷酸肌酸水解釋放的能量大于20.9 kJ/mol，屬于高能磷酸化合物，故A項正確；磷酸肌酸水解釋放的能量需要儲存在ATP中，ATP是直接能源物質(zhì)，故B項錯誤；百米賽跑的成績一般在十秒多，此時主要供能物質(zhì)為磷酸肌酸，故C項正確；磷酸肌酸對于增加運動員體能，提高運動成績有明顯效果，安全有效、無副作用，故D項正確。

【答案】B

【例4】（原創(chuàng)）人體生命活動主要的直接供能物質(zhì)是 （ ）

A. 葡萄糖

B. ATP

C. 磷酸肌酸

D. 脂肪酸

【解析】本題主要考查了直接供能的物質(zhì)ATP，其他供能物質(zhì)都需要轉(zhuǎn)化為ATP才能供能。

【答案】B

在高考過程中，通過設(shè)置新的情景，對這些“非主流”的供能物質(zhì)進行考查，來檢驗考生的知識遷移能力?？忌诮忸}過程中，應(yīng)以ATP、葡萄糖等常規(guī)的供能物質(zhì)為理論依據(jù)，利用已有的知識體系來分析解答該類考題。在平時要注重對基礎(chǔ)概念的理解和規(guī)律的靈活運用，將這些既熟悉又陌生的問題答好。

（作者單位：黑龍江省哈爾濱市教研院高中部黑龍江省哈爾濱市第三十二中學(xué)校）