Question

7．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24[H]+6O₂$\stackrel{酶}{→}$12H₂O+大量能量．
（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疏水尾部組成，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，在有跨膜H⁺濃度梯度條件下，含F(xiàn)₀-F₁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，外膜漲破的原理是滲透作用．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abef（填選項前的字母）．
a．DNA   b．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）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(chǎn)生的[H]與氧氣結合生成水，產(chǎn)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(chǎn)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；用尿毒破壞內膜小泡將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）滲透作用原理是當細胞液濃度低于外界溶液濃度時，細胞會持續(xù)不斷的吸水；當細胞液濃度高于細胞液濃度時，細胞失水皺縮；根據(jù)外膜與內膜包裹的基質的大小、密度、質量等不同，可以利用差速離心的方法將它們分開；線粒體基質是進行有氧呼吸的主要場所，同時還有DNA，所以線粒體基質中可能含有丙酮酸、產(chǎn)生ATP、核苷酸和氨基酸及RNA聚合酶等．
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   abef

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．