“非主流”供能物质——NTP、dNTP、磷酸肌酸

黑龙江 王亚芬 甘雨波

“非主流”供能物质
——NTP、dNTP、磷酸肌酸

黑龙江 王亚芬 甘雨波

无论是教材中还是练习题中，ATP、葡萄糖等这些常规供能物质得到了我们较多地关注，而由常规供能物质衍生出的一些“非主流”供能物质却不容易被考生注意到。在高考中更注重的是考查知识迁移能力，希望通过本文中总结的几种“非主流”供能物质，能让思维再开阔一些，以便应对灵活的考题。

一、NTP三磷酸核苷

ATP中A代表腺苷，是由一个腺嘌呤与核糖结合形成的，当腺苷连接一个磷酸形成一磷酸腺苷（AMP）即腺嘌呤核糖核苷酸，AMP再连接一个磷酸则形成了二磷酸腺苷（ADP），ADP再连接一个磷酸即形成了三磷酸腺苷（ATP）。这个形成过程中，如果不是腺嘌呤与核糖结合形成的腺苷，而是鸟嘌呤或胞嘧啶又或是尿嘧啶与核糖结合形成了鸟苷（鸟嘌呤核苷）或胞苷（胞嘧啶核苷）又或尿苷（尿嘧啶核苷），再连接三个磷酸则形成了三磷酸鸟苷（GTP）、三磷酸胞苷（CTP）、三磷酸尿苷（UTP），因此用NTP代表这四种高能磷酸化合物。这样的物质是否可以为生命活动提供能量呢？它们有怎样的功能呢？

GTP是DNA复制时的引物（Primer）和转录时鸟嘌呤核苷酸的提供者，它可以与ATP相互转换，可以为蛋白质生物合成提供能量。CTP是RNA生物合成的直接前体之一，参与某种多糖的合成。UTP主要用途是RNA合成（转录）时的原料，能量的来源。在处理这样的能源物质时，可以参照ATP的一些特点来答题。

【例1】（原创）生物体内除有ATP这种直接能源物质，还会存在与ATP结构类似的GTP、CTP、UTP等能源物质，以下叙述错误的是 （ ）

A. 一个GTP可以水解为一个核苷酸加两个磷酸

B. CTP可以转化为CDP并释放能量

C. UTP水解的产物可以作为合成RNA的原料

D. 一个GTP中含有三个高能磷酸键

【解析】一个GTP水解后可以形成一个鸟嘌呤核糖核苷酸和两个磷酸，含有两个高能磷酸键，故A项正确，D项错误；CTP与ATP类似，可以水解为CDP及磷酸并释放能量，故B项正确；UTP水解产物为UMP（尿嘧啶核糖核苷酸），为合成RNA的原料，故C项正确。

【答案】D

二、dNTP三磷酸脱氧核苷

ATP（adenosine triphosphate）是三磷酸腺苷，dATP（deoxyadenosine triphosphate）则为三磷酸脱氧腺苷，即“d”代表的是脱氧。由ATP、GTP、CTP、UTP的形成过程可知，三磷酸脱氧核苷也应该有四种，分别为：dATP、dGTP、dCTP、dTTP，即用dNTP来表示。

在教学中，学生经常问到，在PCR技术中，为什么没有提到供能物质，是否需要在PCR过程中加入ATP等能源物质，其实四种三磷酸脱氧核苷不仅是PCR中合成DNA的原料，同时也提供能量。

【例2】（原创）在PCR合成仪中除了需要加入Taq酶、引物等外，还需要加入四种原料dATP、dGTP、dCTP、dTTP，不需要加入供能物质ATP，因为四种原料的结构与ATP相似，并可以提供能量，以下说法正确的是 （ ）

A. PCR仪中还需要加入解旋酶

B. dCTP可以断裂一个高能磷酸键形成dCDP

C. dTTP的分子结构简式dT—P—P～P

D. dGTP水解后形成dGDP及两分子磷酸

【解析】在PCR技术扩增目的基因一般不需要解旋酶参与，故A项错误；dCTP有两个高能磷酸键，断裂一个高能磷酸键形成二磷酸脱氧胞苷，故B项正确；dTTP的分子结构简式为dT—P～P～P，故C项错误；dGTP水解后生成dGDP及一分子磷酸，故D项错误。

【答案】B

三、磷酸肌酸 （CP）

磷酸肌酸是在肌肉或其他可兴奋性组织（如脑和神经）中的一种高能磷酸化合物，是高能磷酸基的暂时储存形式。磷酸肌酸可以作为一种辅助的能源在动物的肌肉中储存，可以提高肌肉的力量。神经和肌肉等细胞活动的直接功能物质是ATP，但ATP在细胞中的含量很低。在哺乳动物的脑和肌肉中的ATP只能提供肌肉剧烈运动1秒左右的消耗，而磷酸肌酸的含量远远超过ATP。

当细胞中的ATP浓度过高时，一些生物体可以将ATP中的高能磷酸键中的能量转移给肌酸（C），生成磷酸肌酸；当细胞中的ATP浓度过低时，磷酸肌酸能在肌酸激酶的作用下，将磷酸肌酸的磷酸基转移到ADP分子中，从而恢复正常的ATP水平。

【例3】（原创）在肌肉中除了含有ATP这种直接能源物质外，还会含有磷酸肌酸，磷酸肌酸水解时可以释放约43 kJ/mol的能量并储存在ATP中，肌肉中的磷酸肌酸可以用作肌肉收缩最初8～10秒的能量来源。以下关于磷酸肌酸的叙述错误的是 （ ）

A. 磷酸肌酸是一种高能磷酸化合物

B. 磷酸肌酸也是生物体内的直接能源物质

C. 百米赛跑时肌肉收缩所需要的能量主要来自于磷酸肌酸

D. 磷酸肌酸可以提高肌肉力量，提升运动员训练和比赛成绩

【解析】磷酸肌酸水解释放的能量大于20.9 kJ/mol，属于高能磷酸化合物，故A项正确；磷酸肌酸水解释放的能量需要储存在ATP中，ATP是直接能源物质，故B项错误；百米赛跑的成绩一般在十秒多，此时主要供能物质为磷酸肌酸，故C项正确；磷酸肌酸对于增加运动员体能，提高运动成绩有明显效果，安全有效、无副作用，故D项正确。

【答案】B

【例4】（原创）人体生命活动主要的直接供能物质是 （ ）

A. 葡萄糖

B. ATP

C. 磷酸肌酸

D. 脂肪酸

【解析】本题主要考查了直接供能的物质ATP，其他供能物质都需要转化为ATP才能供能。

【答案】B

在高考过程中，通过设置新的情景，对这些“非主流”的供能物质进行考查，来检验考生的知识迁移能力。考生在解题过程中，应以ATP、葡萄糖等常规的供能物质为理论依据，利用已有的知识体系来分析解答该类考题。在平时要注重对基础概念的理解和规律的灵活运用，将这些既熟悉又陌生的问题答好。

（作者单位：黑龙江省哈尔滨市教研院高中部黑龙江省哈尔滨市第三十二中学校）