Question

回答下列關于線粒體及其功能的相關問題：
I．線粒體是真核細胞的“動力工廠”．請分析回答下列問題：
（1）

 

染液是專一性染線粒體的活細胞染料，能將線粒體染成

 

．
（2）研究發現，線粒體內膜成分中蛋白質所占比例明顯高于外膜，其原因可能是

 

． （從下面選項中選擇）
①內膜折疊成嵴，使內膜的表面積大大增加；②內膜上分布著與ATP合成有關的酶類；③內膜上有與NADH的氧化有關的酶類．
（3）線粒體生長到一定大小就要開始分裂，形成兩個新的線粒體．研究人員將膽堿缺陷突變型脈孢菌培養在含有³H標記膽堿（一種磷脂的前體物）的培養基中，使

 

帶上放射性³H標記．然后收集細胞，轉入不含放射性物質的培養基中繼續培養，分別在不同時間收集細胞，再通過放射自顯影檢查培養時間長短不同的細胞中同位素的分布與含量．隨著分裂次數的增加，具有放射性的線粒體的數量

 

，放射性均勻分布到新的線粒體中，并且隨著分裂次數增加每個線粒體的放射性

 

，證明新的線粒體是分裂而來的．
II．為了確定細胞有氧呼吸第二階段發生的場所，某校的同學們進行了如下探究：
作出假設：有氧呼吸第二階段只發生在線粒體中，不能在細胞質基質中完成．
實驗過程（如圖所示）：

實驗結果：1號和2號試管中均檢測到CO₂．（與預測結果不相符）
（1）上述實驗過程中有一個錯誤步驟，使得實驗結果與預期不相符合．在該錯誤操作下1號試管檢測到CO₂的原因是

 

．實驗改正措施是

 

．
（2）實驗步驟③必須獲得線粒體而不進一步離心獲取線粒體基質的原因是線粒體必須保持

 

才能完成相應時生理功能．
（3）實驗步驟⑥依據的實驗原理是

 

．
（4）本實驗中①處理是用

 

將肝細胞分散成單個．
（5）2號試管檢測的結果是：溶液顏色由藍變綠再變黃，實驗步驟⑥中加入的靈敏試劑是

 

．

Answer 1

考點：線粒體、葉綠體的結構和功能,有氧呼吸的過程和意義

專題：

分析：有氧呼吸：C₆H₁₂O₆+6O₂+6 H₂O

酶

6CO₂+12H₂O+能量．
第一階段：在細胞質的基質中，反應式：C₆H₁₂O₆

酶

2C₃H₄O₃（丙酮酸）+4[H]+少量能量；
第二階段：丙酮酸進入線粒體的基質中，反應式：2C₃H₄O₃（丙酮酸）+6H₂O

酶

20[H]+6CO₂+少量能量；
第三階段：在線粒體的內膜上，反應式：24[H]+6O₂

酶

12H₂O+大量能量

解答： 解：Ⅰ（1）健那綠染液是專一性染線粒體的活細胞染料，能將線粒體染成藍綠色，線粒體被健那綠染色的原理是健那綠被氧化時呈藍綠色，因此，當細胞內有氧氣時，線粒體才被染成藍綠色．
（2）線粒體內膜成分中蛋白質所占比例明顯高于外膜，其原因可能是內膜是有氧呼吸第三階段的產生，含有與呼吸作用有關的酶．
（3）線粒體的膜結構上含有磷脂，具有故可被³H標記膽堿所標記上放射性，再通過放射自顯影檢查培養時間長短不同的細胞中同位素的分布與含量．如果隨著分裂次數的增加，具有放射性的線粒體的數量越多，并且隨著分裂次數增加每個線粒體的放射性含量降低，則證明新的線粒體是分裂而來的．
Ⅱ
（1）由于肝細胞利用保存液中的葡萄糖進行有氧呼吸，線粒體產生的CO₂擴散進入細胞質基質中，故使得實驗結果與預期不相符合，因此應改用不含葡萄糖的保存液進行實驗．
（2）線粒體必須保持結構的完整性才能完成相應的生理功能，線粒體被破壞后則功能喪失．
（3）實驗步驟⑥依據的原理是丙酮酸在有氧呼吸的第二階段和水徹底分解成CO₂和[H]，因此可以通過檢測是否有CO₂產生來判斷丙酮酸是否被分解．
（4）肝細胞分散成單個細胞應用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理，因胰蛋白酶可分解細胞間物質從而使細胞分散開．
（5）溴麝香草酚藍溶液為檢測二氧化碳的試劑，其顏色變化為由藍變綠再變黃．
故答案為：Ⅰ（1）健那綠  藍綠色．
（2）②③．
（3）線粒體膜   增加  降低．
Ⅱ（1）肝細胞利用保存液中的葡萄糖進行有氧呼吸產生CO₂，進入細胞質基質中   用不含葡萄糖的保存液肝臟細胞．
（2）結構的完整性．
（3）丙酮酸在有氧呼吸的第二階段和水徹底分解成CO₂和[H]，因此可以通過檢測是否有CO₂產生來判斷丙酮酸是否被分解．
（4）胰蛋白酶或膠原蛋白酶．
（5）溴麝香草酚藍溶液．

點評：本題結合探究性實驗，考查細胞呼吸的相關知識，意在考查考生分析題圖獲取有效信息的能力；能理解所學知識要點，把握知識間內在聯系的能力．