Question

科学家在研究线粒体膜的功能时，先去除外膜，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，实验流程如下图所示。请据图回答：

(1)“内共生学说”认为线粒体是好氧细菌被原始真核生物吞噬后，经长期的共生而形成的，依据此学说，可推测线粒体的外膜与原始真核生物的___________(细胞结构)在化学组成上相似，主要成分都是___________。

(2)为研究线粒体内膜的具体功能，科研人员利用___________的原理，使线粒体的外膜先吸水涨破，经___________(实验技术)后将外膜与线粒体内膜包裹的基质分开。

(3)研究人员发现线粒体内膜上的F₀－F₁颗粒物既是一种___________，也是ATP合成酶，其中___________是疏水的。为了研究F₀－F₁颗粒物的结构与合成ATP的关系，研究人员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，在跨膜H⁺浓度梯度条件下，含F₀－F₁颗粒内膜小泡能合成ATP；处理后___________，说明F₁颗粒的功能与催化ATP的合成有关。

(4)线粒体基质中可能含有的化学成分有___________(填字母)。

a.水   b.丙酮酸   c.葡萄糖   d.ATP   e.核苷酸   f.氨基酸

Answer

细胞膜 蛋白质和磷脂（脂质） 渗透作用 离心技术 离子通道（通道蛋白） F0（尾部） 只含F0颗粒内膜小泡不能合成ATP abdef

【解析】

线粒体是一种存在于大多数细胞中的由两层膜包被的细胞器，是细胞中制造能量的结构，是细胞进行有氧呼吸的主要场所，线粒体拥有自身的遗传物质和遗传体系，但其基因组大小有限，是一种半自主细胞器。除了为细胞供能外，线粒体还参与诸如细胞分化、细胞信息传递和细胞凋亡等过程，并拥有调控细胞生长和细胞周期的能力。线粒体是真核生物进行氧化代谢的部位，是糖类、脂肪和氨基酸最终氧化释放能量的场所。线粒体负责的最终氧化的共同途径是三羧酸循环与氧化磷酸化，分别对应有氧呼吸的第二、三阶段。

（1）“内共生学说”认为线粒体是好氧细菌被原始真核生物吞噬后，经长期的共生而形成的，依据此学说，可推测线粒体的外膜与原始真核生物的细胞膜在化学组成上相似，主要成分都是蛋白质和磷脂（脂质）。

（2）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。

（3）线粒体内膜上进行有氧呼吸第三阶段，内膜也是一层生物膜，上面附着在许多与有氧呼吸相关的酶，F0－F1颗粒物是ATP合成酶，在结构上是一种通道蛋白，其由亲水的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。

（4）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水、丙酮酸、无葡萄糖、产生ATP，有核苷酸和氨基酸及RNA聚合酶等。

故线粒体基质中可能含有的化学成分有abdef。