Question

10．線粒體是有氧呼吸的主要場(chǎng)所，科學(xué)家在研究線粒體組分時(shí)，首先將線粒體放在低滲溶液中獲得漲破的外膜，經(jīng)離心后將外膜與線粒體內(nèi)膜包裹的基質(zhì)分開(kāi)．再用超聲波破壞線粒體內(nèi)膜，破裂的內(nèi)膜自動(dòng)閉合成小泡，然后用尿素處理這些小泡，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖1所示．請(qǐng)分析回答：

（1）研究發(fā)現(xiàn)，在適宜成分溶液中，線粒體含F(xiàn)₀-F₁內(nèi)膜小泡能完成有氧呼吸第三階段的反應(yīng)，其反應(yīng)式為[H]+O₂$\stackrel{酶}{→}$H₂O+能量．
（2）線粒體內(nèi)膜上的F₀-F₁顆粒物是ATP合成酶（見(jiàn)圖2），其結(jié)構(gòu)由突出于膜外的親水頭部和嵌入膜內(nèi)的親脂尾部組成，其功能是在跨膜H⁺濃度梯度推動(dòng)下合成ATP．為了研究ATP合成酶的結(jié)構(gòu)與合成ATP的關(guān)系，用尿素破壞內(nèi)膜小泡將F₁顆粒與小泡分開(kāi)，檢測(cè)處理前后ATP的合成．若處理之前，在條件下，含F(xiàn)₁顆粒內(nèi)膜小泡能合成ATP；處理后含F(xiàn)₀顆粒內(nèi)膜小泡不能合成ATP，說(shuō)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，外膜漲破的原理是外膜面積小與能膜面積．用差速離心方法能將外膜與內(nèi)膜及其它結(jié)構(gòu)分開(kāi)．線粒體基質(zhì)中可能含有a、b、e、f（填選項(xiàng)前的字母）．
a．DNAb．丙酮酸c．葡萄糖d．染色質(zhì)e．核苷酸f．RNA聚合酶．

Answer 1

分析 1、線粒體是雙膜結(jié)構(gòu)的細(xì)胞器，內(nèi)膜向內(nèi)凹陷形成嵴，增大膜面積；由于外膜面積比內(nèi)膜面積小，因此線粒體放在低滲溶液中，首先漲破的是線粒體外膜．
2、線粒體是有氧呼吸的主要場(chǎng)所，有氧呼吸第一階段發(fā)生在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中，發(fā)生的反應(yīng)是葡萄糖酵解形成丙酮酸和還原氫，同時(shí)產(chǎn)生少量能量；第二階段發(fā)生在線粒體基質(zhì)中，是丙酮酸和水反應(yīng)產(chǎn)生二氧化碳和還原氫，同時(shí)釋放少量能力；第三階段發(fā)生在線粒體內(nèi)膜上，還原氫與氧氣反應(yīng)產(chǎn)生水，同時(shí)釋放大量能量．
2、線粒體是半自主復(fù)制的細(xì)胞器，含有少量的DNA和RNA，能進(jìn)行DNA分子的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯過(guò)程．

解答 解：（1）線粒體內(nèi)膜是有氧呼吸第三階段的場(chǎng)所，因此粒體含F(xiàn)₀-F₁內(nèi)膜小泡能完成有氧呼吸第三階段反應(yīng)，反應(yīng)式是[H]+O₂$\stackrel{酶}{→}$H₂O+能量．
（2）磷脂雙分子層構(gòu)成膜的基本骨架，由題意知，ATP合成酶結(jié)構(gòu)由突出于膜外的親水頭部，則嵌入膜內(nèi)的尾部是親脂部分；由題意知，該實(shí)驗(yàn)的目的是驗(yàn)證F₁顆粒的功能是催化ATP的合成．實(shí)驗(yàn)的自變量是膜泡是否含有F₁，如果F₁顆粒的功能是催化ATP的合成，則若處理之前，在條件下，含F(xiàn)₁的顆粒內(nèi)膜小泡能合成ATP；處理后含F(xiàn)₀粒內(nèi)膜小泡不能合成ATP，說(shuō)明F₁顆粒的功能是催化ATP的合成．
（3）由于外膜面積比內(nèi)膜面積小，因此線粒體放在低滲溶液中，首先漲破的是線粒體外膜；由于外膜、內(nèi)膜及其他結(jié)構(gòu)的密度不同，因此可以用差速離心法將其分開(kāi)；線粒體基質(zhì)含有少量DNA、RNA，是有氧呼吸第二階段的場(chǎng)所，因此含有的物質(zhì)是DNA、丙酮酸、核苷酸、RNA聚合酶；葡萄糖不能進(jìn)行線粒體進(jìn)行氧化分解，染色體存在于細(xì)胞核中，線粒體中沒(méi)有核糖體．
故答案為：
（1）三[H]+O₂$\stackrel{酶}{→}$H₂O+能量
（2）親脂   F₁   F_O
（3）外膜面積小與能膜面積   差速離心   a、b、e、f

點(diǎn)評(píng) 本題的知識(shí)點(diǎn)是線粒體的結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和功能，有氧呼吸的過(guò)程、場(chǎng)所及物質(zhì)變化，旨在考查學(xué)生理解所學(xué)知識(shí)的要點(diǎn)，把握知識(shí)的內(nèi)在聯(lián)系，形成知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，并學(xué)會(huì)應(yīng)用相關(guān)知識(shí)進(jìn)行推理、解答問(wèn)題．