Question

【题目】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，经离心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a所示。请分析回答：

（1）研究人员发现，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三阶段的反应，即实现__________的氧化，生成__________，并能合成大量ATP。

（2）线粒体内膜上的F0—F1颗粒物是ATP合成酶（见图b），其结构由突出于膜外的亲水头部和嵌入膜内的__________尾部组成，其功能是在跨膜H+浓度梯度推动下合成ATP。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____________________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。

（3）将线粒体放入低渗溶液中，外膜涨破的原理是____________________。用离心方法能将外膜与线粒体内膜包裹的基质分开，原因是__________。线粒体基质中可能含有的化学成分有____________________（填选项前的字母）。

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]、还原性氢（NADH） 水 疏水（新脂） 有跨膜H+浓度梯度 含F0—F1 含F0 渗透作用 两种结构的大小、密度、质量不同 abdef

【解析】【试题分析】

本题考查有氧呼吸过程中的物质变化、ATP合成酶的作用机制和线粒体结构的相关知识，需要考生具有从题图中获取有效信息，并运用这些信息结合所学知识解决相关生物学问题的能力，以及运用所学知识，通过分析与综合等方法对ATP合成酶的作用机制进行解释、推理，做出合理判断的能力。对于线粒体的结构和功能的理解应用是解题的关键。

（1）有氧呼吸第三阶段是前两阶段产生的NADH（[H]、还原性氢）与O2结合生成水，释放大量能量，并能合成大量ATP的过程。

（2）由b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；用尿素破坏内膜小泡将F1颗粒与含F0的小泡分开，若在跨膜H+浓度梯度推动下，含含F0—F1颗粒内膜小泡能合成ATP，处理后含F0颗粒的内膜小泡不能合成ATP，说明F1颗粒的功能是催化ATP的合成。

（3）将线粒体放入低渗溶液中，线粒体会渗透吸水使外膜涨破；用离心方法能将外膜与线粒体内膜包裹的基质分开，原因是两个结构的大小、密度、质量不同，离心时，可以被分到不同的层次；葡萄糖不能直接进入线粒体，所以线粒体基质中不会含有葡萄糖。因此，线粒体基质中可能含有的化学成分有abdef。