Question

【題目】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。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)果如下圖所示。請(qǐng)分析回答下列有關(guān)問題：

（1）研究發(fā)現(xiàn)，線粒體內(nèi)膜蛋白質(zhì)含量高于外膜，原因是____________________。將線粒體放入一定濃度的低滲溶液中，發(fā)現(xiàn)外膜漲破，內(nèi)膜沒有漲破，可能的原因是_____________。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，說明生物膜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)具有__________。

（2）線粒體內(nèi)膜上的F0－F1顆粒物是ATP合成酶，其結(jié)構(gòu)由突出于膜外的親水頭部和嵌入膜內(nèi)的疏水尾部組成，其功能是在跨膜H＋濃度梯度推動(dòng)下合成ATP。

①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，檢測(cè)處理前后ATP的合成。 若處理之前，在________條件下，含________顆粒內(nèi)膜小泡能合成ATP，處理后含________顆粒內(nèi)膜小泡不能合成ATP，說明F1顆粒參與催化ATP的合成。

②ATP合成酶在植物細(xì)胞中還可分布于_________膜上。

Answer 1

【答案】含有大量與有氧呼吸有關(guān)的酶 內(nèi)膜向內(nèi)腔折疊形成嵴 一定的流動(dòng)性 有跨膜H＋濃度梯度 F0－F1 F0 ②類囊體

【解析】

本題以線粒體為知識(shí)背景，綜合考查了生物膜的結(jié)構(gòu)、功能及ATP合成的場(chǎng)所等基礎(chǔ)知識(shí)，此外還考查了學(xué)生獲取信息的能力。

（1）生物膜的主要成分是磷質(zhì)和蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)在生物膜行使功能時(shí)起重要作用，功能越復(fù)雜的生物膜，蛋白質(zhì)的種類和數(shù)量越多。線粒體內(nèi)膜蛋白質(zhì)含量高于外膜，原因是有氧呼吸第三階段在線粒體內(nèi)膜發(fā)生，該階段需要大量酶的催化。線粒體是由內(nèi)外膜兩層膜組成的細(xì)胞器，外膜使線粒體與周圍的細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)分開，使得線粒體內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)不受外部干擾，而內(nèi)膜折疊形成嵴，嵴使內(nèi)膜的表面積大大增加。因此將線粒體放入一定濃度的低滲溶液中，發(fā)現(xiàn)外膜容易吸水漲破，而內(nèi)膜卻不易漲破。生物膜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是具有一定的流動(dòng)性，功能特點(diǎn)是具有選擇透過性。（2）結(jié)合題目的圖片信息和語(yǔ)言描述可知ATP合成酶是一個(gè)復(fù)合物由F0－F1顆粒物組成，在跨膜H＋濃度梯度推動(dòng)下合成可催化ATP合成，用尿素破壞內(nèi)膜小泡之前，內(nèi)膜小泡含有F0－F1顆粒物（ATP合成酶），這時(shí)如果有跨膜H＋濃度梯度，則在F0－F1顆粒物（ATP合成酶）作用下小泡能合成ATP，用尿素處理小泡使得F1與小泡（內(nèi)含F(xiàn)0）分開，結(jié)果含F(xiàn)0的顆粒小泡不能合成ATP，說明F1顆粒參與催化ATP的合成。在植物細(xì)胞內(nèi)，合成ATP的場(chǎng)所有線粒體、葉綠體和細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)，其中與ATP合成有關(guān)的膜結(jié)構(gòu)有線粒體內(nèi)膜和類囊體薄膜。