Question

（10分）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内膜小泡能完成需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F_１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F₀—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      。(2分)线粒体基质中可能含有的化学成分有      （填选项前的字母）。（2分）

a.水 b.丙酮酸   c.葡萄糖   d.ATP    e.核苷酸   f.氨基酸

Answer

（1）还原氢（﹝H﹞） 水

（2）疏水（亲脂） 跨膜H+浓度梯度 F0-F1 F0

（3）渗透作用吸水 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。

考点：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，意在考查考生从图表中获取有效信息，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和运用所学知识，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。