Question

【題目】線粒體是有氧呼吸的主要場所。科學家在研究線粒體組分時，首先將線粒體放在低滲溶液中獲得漲破的外膜，經離心后將外膜與線粒體內膜包裹的基質分開。再用超聲波破壞線粒體內膜，破裂的內膜自動閉合成小泡，然后用尿素處理這些小泡，實驗結果如下圖所示。請分析回答下列有關問題：

（1）研究發現，線粒體內膜蛋白質含量高于外膜，原因是____________________。將線粒體放入一定濃度的低滲溶液中，發現外膜漲破，內膜沒有漲破，可能的原因是_____________。用超聲波破壞線粒體內膜，破裂的內膜自動閉合成小泡，說明生物膜的結構特點具有__________。

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

①為了研究ATP合成酶的結構與合成ATP的關系，用尿素破壞內膜小泡將F1顆粒與小泡分開，檢測處理前后ATP的合成。 若處理之前，在________條件下，含________顆粒內膜小泡能合成ATP，處理后含________顆粒內膜小泡不能合成ATP，說明F1顆粒參與催化ATP的合成。

②ATP合成酶在植物細胞中還可分布于_________膜上。

Answer 1

【答案】含有大量與有氧呼吸有關的酶 內膜向內腔折疊形成嵴 一定的流動性 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背景，綜合考查了生物膜的結構、功能及ATP合成的場所等基礎知識，此外還考查了學生獲取信息的能力。

（1）生物膜的主要成分是磷質和蛋白質，蛋白質在生物膜行使功能時起重要作用，功能越復雜的生物膜，蛋白質的種類和數量越多。線粒體內膜蛋白質含量高于外膜，原因是有氧呼吸第三階段在線粒體內膜發生，該階段需要大量酶的催化。線粒體是由內外膜兩層膜組成的細胞器，外膜使線粒體與周圍的細胞質基質分開，使得線粒體內的化學反應不受外部干擾，而內膜折疊形成嵴，嵴使內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，發現外膜容易吸水漲破，而內膜卻不易漲破。生物膜的結構特點是具有一定的流動性，功能特點是具有選擇透過性。（2）結合題目的圖片信息和語言描述可知ATP合成酶是一個復合物由F0－F1顆粒物組成，在跨膜H＋濃度梯度推動下合成可催化ATP合成，用尿素破壞內膜小泡之前，內膜小泡含有F0－F1顆粒物（ATP合成酶），這時如果有跨膜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（內含F0）分開，結果含F0的顆粒小泡不能合成ATP，說明F1顆粒參與催化ATP的合成。在植物細胞內，合成ATP的場所有線粒體、葉綠體和細胞質基質，其中與ATP合成有關的膜結構有線粒體內膜和類囊體薄膜。