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1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________。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】 NADH（[H]、還原性氫） 水 疏水（親脂） 有跨膜H+濃度梯度 含F0—F1 含F0 滲透作用 abdef

【解析】試題分析：

（1）線粒體內膜上進行有氧呼吸第三階段，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，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后，將F１顆粒與含F0的小泡分開，在跨膜H+濃度梯度推動下含F0-F1的小泡不能合成ATP，如果沒有破壞內膜小泡，則可以合成ATP，則證明F1顆粒的功能是催化ATP合成。

（3）當把線粒體放入低滲溶液時，細胞會吸水造成線粒體膜破裂；葡萄糖不能進入線粒體，而是在細胞質基質中分解成丙酮酸和還原氫，丙酮酸和還原氫可以進入線粒體，故線粒體基質中含有水、丙酮酸，a、b正確，c錯誤；由于線粒體可以釋放能量儲存在ATP中，線粒體還能進行DNA的復制、轉錄和翻譯過程，故細胞質基質中應該含有氨基酸和核苷酸，故d、e、f正確。