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1所示。请分析回答：

图1

(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。

图2 ATP合成酶分子结构

(2)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________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】(1)[H]、(还原氢) 水

(2)疏水 有跨膜H＋浓度梯度 F0—F1 F0

(3)渗透作用 两个结构的大小、密度、质量不同 abdef

【解析】(1)线粒体内膜上进行的是有氧呼吸的第三阶段，将还原氢氧化生成水，合成大量ATP。(2)膜中磷脂分子的尾部由疏水脂肪链构成，F0—F1颗粒物的尾部也应该是疏水的，这样的结构才能保持稳定。由题干可知，ATP合成酶的功能是在跨膜H＋浓度梯度推动下合成ATP。F1颗粒的功能是催化ATP的合成，F0颗粒的功能是将H＋跨膜运输，将F1颗粒与F0颗粒分开，可研究其功能。(3)由于线粒体膜的渗透作用，将线粒体放入低渗溶液中，线粒体吸水，外膜涨破。由于外膜与线粒体内膜包裹的基质的大小、密度、质量不同，可用离心的方法将它们分开。线粒体基质中可进行有氧呼吸的第二阶段，即将丙酮酸、水转变为CO2和还原氢，同时能合成ATP，且线粒体内有DNA和核糖体，能够独立进行转录和翻译过程。故线粒体基质中含有的物质有水、丙酮酸、ATP、核苷酸、氨基酸等。