Question

线粒体是有氧呼吸的主要场所，科学家在研究线粒体组分时，首先将线粒体放在低渗溶液中获得涨破的外膜，经使用一定方法后将外膜与线粒体内膜包裹的基质分开。再用超声波破坏线粒体内膜，破裂的内膜自动闭合成小泡，然后用尿素处理这些小泡，实验结果如图一所示。图二为内膜与F₀-F₁颗粒物局部结构图。请分析并回答下面的问题。

（1）将线粒体放入低渗溶液中，外膜涨破的原理是_______________。将外膜与线粒体内膜及其他结构分离的方法是________________。线粒体基质中可能含有________(填选项前的字母)。

a．脱氧核糖核酸 b．丙酮酸 c．葡萄糖

d．胸腺嘧啶     e．核苷酸  f．RNA聚合酶

（2）研究发现，在适宜成分溶液中，线粒体含F₀-F₁内膜小泡能完成有氧呼吸第_________阶段的反应，其反应式为______________。

（3）图二所示的线粒体内膜上的F₀-F₁颗粒物是ATP合成酶，该结构的亲水头部与疏水尾部依次_______（与内膜的位置关系），其功能是在跨膜H^＋浓度梯度推动下合成ATP。

（4）为了研究ATP合成酶的结构与合成ATP的关系，用尿素破坏内膜小泡将F₁颗粒与小泡分开，检测处理前后ATP的合成。若处理之前，在有跨膜H^＋浓度梯度条件下，含________颗粒内膜小泡能合成ATP；处理后含________颗粒内膜小泡不能合成ATP，说明F₁颗粒的功能是催化ATP的合成。

 

Answer

（1）渗透作用 差速离心法 abdef

（2）三 [H]+O2 H2O+能量

（3）突出于膜外、嵌于膜内

（4）含F0-F1 含F0

【解析】

（1）渗透作用原理是当细胞液浓度低于外界溶液浓度时，细胞会持续不断的吸水；当细胞液浓度高于细胞液浓度时，细胞失水皱缩；根据外膜与内膜包裹的基质的大小、密度、质量等不同，可以利用差速离心的方法将它们分开；线粒体基质是进行有氧呼吸的主要场所，同时还有DNA，所以线粒体基质中可能含有丙酮酸、产生ATP、核苷酸和氨基酸及RNA聚合酶等。

（2）有氧呼吸第三阶段是前两阶段产生的[H]与O2结合生成水，释放大量能量的过程。

（3）线粒体内膜上的F0-F1颗粒物是ATP合成酶（见图2），其结构由突出于膜外的亲水头部和嵌入膜内的疏水（亲脂）尾部组成。

（4）由图2所示知，F0-F1颗粒物即ATP合成酶由亲水的F1（头部）与疏水的F0（尾部）组成，其功能是在跨膜H+浓度梯度推动下合成ATP；用尿毒破坏内膜小泡将F1颗粒与含F0的小泡分开，在跨膜H+浓度梯度推动下含F0的小泡不能合成ATP，则证明F1颗粒的功能是催化ATP合成。

【考点定位】线粒体、叶绿体的结构和功能

【名师点睛】有氧呼吸分为三个阶段：第一阶段，在细胞质基质，葡萄糖分解为丙酮酸和[H]，释放少量能量；第二阶段，在线粒体基质，丙酮酸分解为二氧化碳和[H]，释放少量能量；第三阶段，前两个阶段产生的[H]与氧气结合生成水，产生大量的能量。