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：

（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________。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】 NADH（[H]、还原性氢） 水 疏水（亲脂） 有跨膜H+浓度梯度 含F0—F1 含F0 渗透作用 abdef

【解析】试题分析：

（1）线粒体内膜上进行有氧呼吸第三阶段，前两阶段产生的[H]与O2结合生成水，释放大量能量的过程。

（2）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；用尿素破坏内膜小泡后，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-F1的小泡不能合成ATP，如果没有破坏内膜小泡，则可以合成ATP，则证明F1颗粒的功能是催化ATP合成。

（3）当把线粒体放入低渗溶液时，细胞会吸水造成线粒体膜破裂；葡萄糖不能进入线粒体，而是在细胞质基质中分解成丙酮酸和还原氢，丙酮酸和还原氢可以进入线粒体，故线粒体基质中含有水、丙酮酸，a、b正确，c错误；由于线粒体可以释放能量储存在ATP中，线粒体还能进行DNA的复制、转录和翻译过程，故细胞质基质中应该含有氨基酸和核苷酸，故d、e、f正确。