Question

10．線粒體是有氧呼吸的主要場所，科學家在研究線粒體組分時，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膜包裹的基質分開．再用超聲波破壞線粒體內膜，破裂的內膜自動閉合成小泡，然后用尿素處理這些小泡，實驗結果如圖1所示．請分析回答：

（1）研究發(fā)現(xiàn)，在適宜成分溶液中，線粒體含F(xiàn)₀-F₁內膜小泡能完成有氧呼吸第三階段的反應，其反應式為[H]+O₂$\stackrel{酶}{→}$H₂O+能量．
（2）線粒體內膜上的F₀-F₁顆粒物是ATP合成酶（見圖2），其結構由突出于膜外的親水頭部和嵌入膜內的親脂尾部組成，其功能是在跨膜H⁺濃度梯度推動下合成ATP．為了研究ATP合成酶的結構與合成ATP的關系，用尿素破壞內膜小泡將F₁顆粒與小泡分開，檢測處理前后ATP的合成．若處理之前，在條件下，含F(xiàn)₁顆粒內膜小泡能合成ATP；處理后含F(xiàn)₀顆粒內膜小泡不能合成ATP，說明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，外膜漲破的原理是外膜面積小與能膜面積．用差速離心方法能將外膜與內膜及其它結構分開．線粒體基質中可能含有a、b、e、f（填選項前的字母）．
a．DNAb．丙酮酸c．葡萄糖d．染色質e．核苷酸f．RNA聚合酶．

Answer 1

分析 1、線粒體是雙膜結構的細胞器，內膜向內凹陷形成嵴，增大膜面積；由于外膜面積比內膜面積小，因此線粒體放在低滲溶液中，首先漲破的是線粒體外膜．
2、線粒體是有氧呼吸的主要場所，有氧呼吸第一階段發(fā)生在細胞質基質中，發(fā)生的反應是葡萄糖酵解形成丙酮酸和還原氫，同時產生少量能量；第二階段發(fā)生在線粒體基質中，是丙酮酸和水反應產生二氧化碳和還原氫，同時釋放少量能力；第三階段發(fā)生在線粒體內膜上，還原氫與氧氣反應產生水，同時釋放大量能量．
2、線粒體是半自主復制的細胞器，含有少量的DNA和RNA，能進行DNA分子的復制、轉錄和翻譯過程．

解答 解：（1）線粒體內膜是有氧呼吸第三階段的場所，因此粒體含F(xiàn)₀-F₁內膜小泡能完成有氧呼吸第三階段反應，反應式是[H]+O₂$\stackrel{酶}{→}$H₂O+能量．
（2）磷脂雙分子層構成膜的基本骨架，由題意知，ATP合成酶結構由突出于膜外的親水頭部，則嵌入膜內的尾部是親脂部分；由題意知，該實驗的目的是驗證F₁顆粒的功能是催化ATP的合成．實驗的自變量是膜泡是否含有F₁，如果F₁顆粒的功能是催化ATP的合成，則若處理之前，在條件下，含F(xiàn)₁的顆粒內膜小泡能合成ATP；處理后含F(xiàn)₀粒內膜小泡不能合成ATP，說明F₁顆粒的功能是催化ATP的合成．
（3）由于外膜面積比內膜面積小，因此線粒體放在低滲溶液中，首先漲破的是線粒體外膜；由于外膜、內膜及其他結構的密度不同，因此可以用差速離心法將其分開；線粒體基質含有少量DNA、RNA，是有氧呼吸第二階段的場所，因此含有的物質是DNA、丙酮酸、核苷酸、RNA聚合酶；葡萄糖不能進行線粒體進行氧化分解，染色體存在于細胞核中，線粒體中沒有核糖體．
故答案為：
（1）三[H]+O₂$\stackrel{酶}{→}$H₂O+能量
（2）親脂   F₁   F_O
（3）外膜面積小與能膜面積   差速離心   a、b、e、f

點評 本題的知識點是線粒體的結構、結構特點和功能，有氧呼吸的過程、場所及物質變化，旨在考查學生理解所學知識的要點，把握知識的內在聯(lián)系，形成知識網(wǎng)絡，并學會應用相關知識進行推理、解答問題．