Question

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）研究人員發(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，即實現(xiàn)

 

的氧化，生成

 

，并能合成大量ATP．
（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

 

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

 

顆粒內膜小泡能合成ATP；處理后含

 

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

 

．用離心方法能將外膜與線粒體內膜包裹的基質分開，原因是

 

．線粒體基質中可能含有的化學成分有

 

（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．

Answer 1

考點：線粒體、葉綠體的結構和功能,有氧呼吸的過程和意義

專題：

分析：（1）有氧呼吸分為三個階段：第一階段，在細胞質基質，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，丙酮酸分解為二氧化碳和[H]，釋放少量能量；第三階段，前兩個階段產生的[H]與氧氣結合生成水，產生大量的能量．
（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+濃度梯度推動下合成ATP．

解答： 解：（1）有氧呼吸第三階段是前兩階段產生的[H]與O₂結合生成水，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+濃度梯度推動下合成ATP．用尿素破壞內膜小泡將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）將線粒體放入低滲溶液中，線粒體會滲透吸水漲破，兩個結構的大小、密度、質量不同，離心時，可以被分到不同的層次；葡萄糖不能直接進入線粒體，所以線粒體基質中不會含有葡萄糖．
故答案為：
（1）NADH（[H]、還原性氫）         水
（2）疏水     有跨膜H⁺濃度梯度      含F(xiàn)₀-F₁ 含F(xiàn)₀
（3）滲透作用        兩個結構的大小、密度、質量不同     abdef

點評：本題考查有氧呼吸過程中的物質變化、ATP合成酶的作用機制和線粒體結構的相關知識，意在考查考生從圖表中獲取有效信息，并運用這些信息結合所學知識解決相關生物學問題的能力和運用所學知識，通過分析與綜合等方法對ATP合成酶的作用機制進行解釋、推理，做出合理判斷的能力．