Question

【題目】細(xì)菌紫膜質(zhì)是一種膜蛋白，ATP合成酶能將H+勢能轉(zhuǎn)化為ATP中的化學(xué)能�？茖W(xué)家分別將細(xì)菌紫膜質(zhì)和ATP合成酶重組到脂雙層（一種由磷脂雙分子層組成的人工膜）上，在光照條件下，觀察到如下圖所示的結(jié)果。請回答：

（1）H+以____________方式通過細(xì)菌紫膜質(zhì)進(jìn)入脂質(zhì)體內(nèi)部，而從脂質(zhì)體內(nèi)部轉(zhuǎn)移到外部則是以__________通過ATP合成酶完成的

（2）從ATP合成酶在脂雙層的位置來看，說明膜蛋白是_________分子（填“親水性”、“親脂性”、“兩性”）；從ATP合成酶的功能來看，說明某些藻蛋白具有________、___________的功能。

（3）圖丙中ADP和Pi形成ATP所需的能量來源于__________、人工膜能通過H+的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)形成ATP的前提是脂雙層____________，2，4一二硝基苯酚是一種能隨意進(jìn)出脂雙層的弱電解質(zhì)，在H+濃度高的溶液中以分子態(tài)形式存在，在H+濃度低的溶液中則電離出H+以離子態(tài)形式存在。若將丙圖所示人工膜轉(zhuǎn)移至含2，4二硝基苯酚的溶液中，ATP的合成速率將___________。

Answer 1

【答案】主動運(yùn)輸 協(xié)助擴(kuò)散 兩性 生物催化劑作用 物質(zhì)運(yùn)輸 H+通過人工膜所釋放的勢能 不允許H+隨意出入細(xì)胞 顯著下降

【解析】

根據(jù)圖示分析可得，想要獲得ATP，需要在脂雙層上同時(shí)具備細(xì)菌紫膜質(zhì)和ATP合成酶兩種物質(zhì)的存在。

（1）根據(jù)圖示可知，H+從膜外運(yùn)送到膜內(nèi)，從低濃度向高濃度運(yùn)輸，且在此過程中需要光提供能量，故其進(jìn)入脂質(zhì)體內(nèi)部的方式屬于主動運(yùn)輸，但從脂質(zhì)體內(nèi)部轉(zhuǎn)移到外部沒有消耗能量，是以協(xié)助擴(kuò)散通過ATP合成酶完成的。

（2）ATP合成酶貫穿在脂雙層，說明膜蛋白是兩性分子；從ATP合成酶的功能來看，一方面它作為酶的形式催化ATP的形成，另一方面，它以一個(gè)載體的身份來轉(zhuǎn)運(yùn)H+，說明某些藻蛋白具有催化和運(yùn)輸?shù)墓δ堋?/span>

（3）通過題干信息“ATP合成酶能將H+勢能轉(zhuǎn)化為ATP中的化學(xué)能”，可得圖丙中ADP和Pi形成ATP所需的能量來源于H+通過人工膜所釋放的勢能。人工膜能通過H+的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)形成ATP的前提是能夠保證其勢能，那么脂雙層要保證其對于H+的運(yùn)輸有控制力，不允許H+隨意出入細(xì)胞。依據(jù)題干信息，2，4一二硝基苯酚是一種能隨意進(jìn)出脂雙層的弱電解質(zhì)，在H+濃度高的溶液中以分子態(tài)形式存在，在H+濃度低的溶液中則電離出H+以離子態(tài)形式存在。若將丙圖所示人工膜轉(zhuǎn)移至含2，4二硝基苯酚的溶液中，所處的外界環(huán)境中H+濃度較低，就會電離出H+以離子太形式存在，使得膜內(nèi)外的H+濃度而產(chǎn)生的勢能降低，最終使得ATP的合成速率將顯著下降。