Question

【題目】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a所示。請分析回答：

（1）研究人員發現，在適宜成分溶液中，線粒體含F0—F1內膜小泡能完成有氧呼吸第三階段的反應，即實現__________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b），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

【答案】 [H]、還原性氫（NADH） 水 疏水（新脂） 有跨膜H+濃度梯度 含F0—F1 含F0 滲透作用 兩種結構的大小、密度、質量不同 abdef

【解析】【試題分析】

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，需要考生具有從題圖中獲取有效信息，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，以及運用所學知識，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。對于線粒體的結構和功能的理解應用是解題的關鍵。

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

（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+濃度梯度推動下合成ATP；用尿素破壞內膜小泡將F1顆粒與含F0的小泡分開，若在跨膜H+濃度梯度推動下，含含F0—F1顆粒內膜小泡能合成ATP，處理后含F0顆粒的內膜小泡不能合成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，線粒體會滲透吸水使外膜漲破；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。因此，線粒體基質中可能含有的化學成分有abdef。