Question

细菌紫膜质是一种膜蛋白，ATP合成酶能将H⁺势能转化为ATP中的化学能。科学家分别将细菌紫膜质和ATP合成酶重组到脂双层（一种由磷脂双分子层组成的人工膜）上，在光照条件下，观察到如下图所示的结果。请回答：

（1）H⁺以____________方式通过细菌紫膜质进入脂质体内部，而从脂质体内部转移到外部则是以__________通过ATP合成酶完成的

（2）从ATP合成酶在脂双层的位置来看，说明膜蛋白是_________分子（填“亲水性”、“亲脂性”、“两性”）；从ATP合成酶的功能来看，说明某些藻蛋白具有________、___________的功能。

（3）图丙中ADP和Pi形成ATP所需的能量来源于__________、人工膜能通过H⁺的跨膜转运形成ATP的前提是脂双层____________，2，4一二硝基苯酚是一种能随意进出脂双层的弱电解质，在H⁺浓度高的溶液中以分子态形式存在，在H⁺浓度低的溶液中则电离出H⁺以离子态形式存在。若将丙图所示人工膜转移至含2，4二硝基苯酚的溶液中，ATP的合成速率将___________。

Answer

主动运输 协助扩散 两性 生物催化剂作用 物质运输 H+通过人工膜所释放的势能 不允许H+随意出入细胞 显著下降

【解析】

根据图示分析可得，想要获得ATP，需要在脂双层上同时具备细菌紫膜质和ATP合成酶两种物质的存在。

（1）根据图示可知，H+从膜外运送到膜内，从低浓度向高浓度运输，且在此过程中需要光提供能量，故其进入脂质体内部的方式属于主动运输，但从脂质体内部转移到外部没有消耗能量，是以协助扩散通过ATP合成酶完成的。

（2）ATP合成酶贯穿在脂双层，说明膜蛋白是两性分子；从ATP合成酶的功能来看，一方面它作为酶的形式催化ATP的形成，另一方面，它以一个载体的身份来转运H+，说明某些藻蛋白具有催化和运输的功能。

（3）通过题干信息“ATP合成酶能将H+势能转化为ATP中的化学能”，可得图丙中ADP和Pi形成ATP所需的能量来源于H+通过人工膜所释放的势能。人工膜能通过H+的跨膜转运形成ATP的前提是能够保证其势能，那么脂双层要保证其对于H+的运输有控制力，不允许H+随意出入细胞。依据题干信息，2，4一二硝基苯酚是一种能随意进出脂双层的弱电解质，在H+浓度高的溶液中以分子态形式存在，在H+浓度低的溶液中则电离出H+以离子态形式存在。若将丙图所示人工膜转移至含2，4二硝基苯酚的溶液中，所处的外界环境中H+浓度较低，就会电离出H+以离子太形式存在，使得膜内外的H+浓度而产生的势能降低，最终使得ATP的合成速率将显著下降。