Question

【題目】科學(xué)家在研究線粒體組分時(shí)，首先將線粒體放在低滲溶液中獲得漲破的外膜，經(jīng)離心后將外膜與線粒體內(nèi)膜包裹的基質(zhì)分開(kāi)。再用超聲波破壞線粒體內(nèi)膜，破裂的內(nèi)膜自動(dòng)閉合成小泡，然后用尿素處理這些小泡，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖a所示。請(qǐng)分析回答：

（1）研究人員發(fā)現(xiàn)，在適宜成分溶液中，線粒體含F(xiàn)0—F1內(nèi)膜小泡能完成有氧呼吸第三階段的反應(yīng)，即實(shí)現(xiàn)__________的氧化，生成__________，并能合成大量ATP。

（2）線粒體內(nèi)膜上的F0—F1顆粒物是ATP合成酶（見(jiàn)圖b），其結(jié)構(gòu)由突出于膜外的親水頭部和嵌入膜內(nèi)的__________尾部組成，其功能是在跨膜H+濃度梯度推動(dòng)下合成ATP。為了研究ATP合成酶的結(jié)構(gòu)與合成ATP的關(guān)系，用尿素破壞內(nèi)膜小泡將F1顆粒與小泡分開(kāi)，檢測(cè)處理前后ATP的合成。若處理之前，在____________________條件下，含__________顆粒內(nèi)膜小泡能合成ATP；處理后含__________顆粒內(nèi)膜小泡不能合成ATP，說(shuō)明F1顆粒的功能是催化ATP的合成。

（3）將線粒體放入低滲溶液中，外膜漲破的原理是____________________。用離心方法能將外膜與線粒體內(nèi)膜包裹的基質(zhì)分開(kāi)，原因是__________。線粒體基質(zhì)中可能含有的化學(xué)成分有____________________（填選項(xiàng)前的字母）。

a．水 b．丙酮酸 c．葡萄糖 d．ATP e．核苷酸 f．氨基酸

Answer 1

【答案】 [H]、還原性氫（NADH） 水 疏水（新脂） 有跨膜H+濃度梯度 含F(xiàn)0—F1 含F(xiàn)0 滲透作用 兩種結(jié)構(gòu)的大小、密度、質(zhì)量不同 abdef

【解析】【試題分析】

本題考查有氧呼吸過(guò)程中的物質(zhì)變化、ATP合成酶的作用機(jī)制和線粒體結(jié)構(gòu)的相關(guān)知識(shí)，需要考生具有從題圖中獲取有效信息，并運(yùn)用這些信息結(jié)合所學(xué)知識(shí)解決相關(guān)生物學(xué)問(wèn)題的能力，以及運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，通過(guò)分析與綜合等方法對(duì)ATP合成酶的作用機(jī)制進(jìn)行解釋、推理，做出合理判斷的能力。對(duì)于線粒體的結(jié)構(gòu)和功能的理解應(yīng)用是解題的關(guān)鍵。

（1）有氧呼吸第三階段是前兩階段產(chǎn)生的NADH（[H]、還原性氫）與O2結(jié)合生成水，釋放大量能量，并能合成大量ATP的過(guò)程。

（2）由b所示知，F0-F1顆粒物即ATP合成酶由親水的F1（頭部）與疏水的F0（尾部）組成，其功能是在跨膜H+濃度梯度推動(dòng)下合成ATP；用尿素破壞內(nèi)膜小泡將F1顆粒與含F0的小泡分開(kāi)，若在跨膜H+濃度梯度推動(dòng)下，含含F(xiàn)0—F1顆粒內(nèi)膜小泡能合成ATP，處理后含F0顆粒的內(nèi)膜小泡不能合成ATP，說(shuō)明F1顆粒的功能是催化ATP的合成。

（3）將線粒體放入低滲溶液中，線粒體會(huì)滲透吸水使外膜漲破；用離心方法能將外膜與線粒體內(nèi)膜包裹的基質(zhì)分開(kāi)，原因是兩個(gè)結(jié)構(gòu)的大小、密度、質(zhì)量不同，離心時(shí)，可以被分到不同的層次；葡萄糖不能直接進(jìn)入線粒體，所以線粒體基質(zhì)中不會(huì)含有葡萄糖。因此，線粒體基質(zhì)中可能含有的化學(xué)成分有abdef。