【題目】科學(xué)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(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)膜自動閉合成小泡,然后用尿素處理這些小泡,實驗結(jié)果如圖1所示。請分析回答:

圖1

(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),即實現(xiàn)__________________的氧化,生成________,并能合成大量ATP。

圖2 ATP合成酶分子結(jié)構(gòu)

(2)線粒體內(nèi)膜上的F0—F1顆粒物是ATP合成酶(見圖2),其結(jié)構(gòu)由突出于膜外的親水頭部和嵌入膜內(nèi)的________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(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____________________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,原因是__________________。線粒體基質(zhì)中可能含有的化學(xué)成分有________(填選項前的字母)。

a.水

b.丙酮酸

c.葡萄糖

d.ATP

e.核苷酸

f.氨基酸

【答案】(1)[H]、(還原氫) 水

(2)疏水 有跨膜H濃度梯度 F0—F1 F0

(3)滲透作用 兩個結(jié)構(gòu)的大小、密度、質(zhì)量不同 abdef

【解析】(1)線粒體內(nèi)膜上進(jìn)行的是有氧呼吸的第三階段,將還原氫氧化生成水,合成大量ATP。(2)膜中磷脂分子的尾部由疏水脂肪鏈構(gòu)成,F(xiàn)0—F1顆粒物的尾部也應(yīng)該是疏水的,這樣的結(jié)構(gòu)才能保持穩(wěn)定。由題干可知,ATP合成酶的功能是在跨膜H濃度梯度推動下合成ATP。F1顆粒的功能是催化ATP的合成,F(xiàn)0顆粒的功能是將H跨膜運輸,將F1顆粒與F0顆粒分開,可研究其功能。(3)由于線粒體膜的滲透作用,將線粒體放入低滲溶液中,線粒體吸水,外膜漲破。由于外膜與線粒體內(nèi)膜包裹的基質(zhì)的大小、密度、質(zhì)量不同,可用離心的方法將它們分開。線粒體基質(zhì)中可進(jìn)行有氧呼吸的第二階段,即將丙酮酸、水轉(zhuǎn)變?yōu)镃O2和還原氫,同時能合成ATP,且線粒體內(nèi)有DNA和核糖體,能夠獨立進(jìn)行轉(zhuǎn)錄和翻譯過程。故線粒體基質(zhì)中含有的物質(zhì)有水、丙酮酸、ATP、核苷酸、氨基酸等。

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(2)圖中屬于原核細(xì)胞的是____________________,它在結(jié)構(gòu)上不同于真核細(xì)胞的最顯著特點是____________________。

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