Question

2．線粒體是有氧呼吸的主要場所，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)離心后將外膜與由線粒體內(nèi)膜包裹的基質(zhì)分開．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(nèi)膜小泡能完成有氧呼吸第三階段的反應(yīng)，其反應(yīng)式為24[H]+6O₂$\stackrel{酶}{→}$12H₂O+大量能量．
（2）線粒體內(nèi)膜上的F₀-F₁顆粒物是ATP合成酶（如圖2），其結(jié)構(gòu)由突出于膜外的親水頭部和嵌入膜內(nèi)的疏水尾部組成，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，檢測處理前后ATP的合成．若處理之前，在有跨膜H⁺濃度梯度條件下，含F(xiàn)₀-F₁ 顆粒內(nèi)膜小泡能合成ATP；處理后含F(xiàn)₀顆粒內(nèi)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，外膜漲破的原理是滲透作用．用差速離心方法能將外膜與內(nèi)膜及其他結(jié)構(gòu)分開．

Answer 1

分析 1、有氧呼吸分為三個(gè)階段：第一階段，在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)，葡萄糖分解為丙酮酸和[H]，釋放少量能量；第二階段，在線粒體基質(zhì)，丙酮酸分解為二氧化碳和[H]，釋放少量能量；第三階段，前兩個(gè)階段產(chǎn)生的[H]與氧氣結(jié)合生成水，產(chǎn)生大量的能量．
2、分析題圖：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．

解答 解：（1）有氧呼吸第三階段是前兩階段產(chǎn)生的[H]與O₂結(jié)合生成水，釋放大量能量的過程．
（2）由圖2所示知，F(xiàn)₀-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；用尿毒破壞內(nèi)膜小泡將F₁顆粒與含F(xiàn)₀的小泡分開，在跨膜H⁺濃度梯度推動(dòng)下含F(xiàn)₀的小泡不能合成ATP，則證明F₁顆粒的功能是催化ATP合成．
（3）滲透作用原理是當(dāng)細(xì)胞液濃度低于外界溶液濃度時(shí)，細(xì)胞會(huì)持續(xù)不斷的吸水；當(dāng)細(xì)胞液濃度高于細(xì)胞液濃度時(shí)，細(xì)胞失水皺縮；根據(jù)外膜與內(nèi)膜包裹的基質(zhì)的大小、密度、質(zhì)量等不同，可以利用差速離心的方法將它們分開．
故答案為：
（1）三    24[H]+6O₂$\stackrel{酶}{→}$12H₂O+大量能量
（2）疏水    有跨膜H⁺濃度梯度     F₀-F₁  F₀
（3）滲透作用    差速離心

點(diǎn)評 本題考查有氧呼吸過程中的物質(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，意在考查考生從圖表中獲取有效信息，并運(yùn)用這些信息結(jié)合所學(xué)知識解決相關(guān)生物學(xué)問題的能力和運(yùn)用所學(xué)知識，通過分析與綜合等方法對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．