Question

4．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，經使用一定方法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，實驗結果如圖一所示．圖二為內膜與F₀-F₁顆粒物局部結構圖．請分析并回答下面的問題．

（1）線粒體基質中可能含有abdef（填選項前的字母）．
a．脫氧核糖核酸  b．丙酮酸  c．葡萄糖  d．胸腺嘧啶  e．核苷酸  f．RNA聚合酶
（2）研究發現，在適宜成分溶液中，線粒體含F₀-F₁內膜小泡能完成有氧呼吸第三階段的反應，其反應式為[H]+O₂$\stackrel{酶}{→}$H₂O+能量．
（3）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，在有跨膜H⁺濃度梯度條件下，含F₀-F₁ 顆粒內膜小泡能合成ATP；處理后含F₀ 顆粒內膜小泡不能合成ATP，說明F₁顆粒的功能是催化ATP的合成．

Answer 1

分析 1、有氧呼吸分為三個階段：第一階段是葡萄糖酵解形成丙酮酸和還原氫，同時釋放少量能量，發生在細胞質基質中；第二階段是丙酮酸和水反應產生二氧化碳和還原氫，同時釋放少量能量，發生在線粒體內膜上；有氧呼吸第三階段是還原氫與引起結合形成水，同時釋放大量能量，發生在線粒體內膜上．
2、分析題圖：由圖二所示知，F₀-F₁顆粒物即ATP合成酶由親水的F₁（頭部）與疏水的F₀（尾部）組成，其功能是在跨膜H⁺濃度梯度推動下合成ATP

解答 解：（1）線粒體基質中含有少量的DNA（脫氧核糖核酸），因此含有胸腺嘧啶和脫氧核糖核苷酸；線粒體中能進行轉錄過程，因此也含有RNA聚合酶；有氧呼吸第一階段產生的丙酮酸能通過線粒體膜進入線粒體，因此線粒體中也含有丙酮酸、但不含葡萄糖．
（2）線粒體內膜是有氧呼吸第三階段的場所，其上發生的反應為[H]+O₂$\stackrel{酶}{→}$H₂O+能量．
（3）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F₁顆粒的功能是催化ATP的合成，則處理之前，在有跨膜H⁺濃度梯度條件下，含F₀-F₁顆粒內膜小泡能合成ATP，處理后含F₀顆粒內膜小泡不能合成ATP．
故答案為：
（1）abdef
（2）三[H]+O₂$\stackrel{酶}{→}$H₂O+能量
（3）F₀-F₁ F₀

點評 本題結合圖解，考查細胞呼吸的相關知識，考生識記細胞有氧呼吸的具體過程，正確解讀題圖中的信息是解題的關鍵．