Question

8．Donal Parsons和他的同事最先建立了分离线粒体内膜、外膜及其他组分的方法，如图所示．请分析实验，回答下列问题：
（1）线粒体内膜上的F_o-F₁颗粒物是ATP合成酶，其结构由突出于膜外的亲水头部和嵌入膜内疏水的尾部组成，其功能是在跨膜H⁺浓度梯度推动下合成ATP．
（2）为了研究ATP合成酶的各部分结构与合成ATP的关系，请在图示实验基础上和含有ADP、Pi等适宜条件下，完善下列实验设计方案：

	对照组	实验组
自变量	①含F0-F1颗粒的内膜小泡	②含F0颗粒的内膜小泡	③F1颗粒
因变量	ATP合成量
实验结果及结论	①③组能合成ATP，②组不能合成ATP，说明F1颗粒的功能是催化ATP的合成

Answer 1

分析 （1）有氧呼吸分为三个阶段：第一阶段，在细胞质基质，葡萄糖分解为丙酮酸和[H]，释放少量能量；第二阶段，在线粒体基质，丙酮酸分解为二氧化碳和[H]，释放少量能量；第三阶段，前两个阶段产生的[H]与氧气结合生成水，产生大量的能量．
（2）由图2所示知，F₀-F₁颗粒物即ATP合成酶由亲水的F₁（头部）与疏水的F₀（尾部）组成，其功能是在跨膜H+浓度梯度推动下合成ATP．

解答 解：（1）由图示知，F₀-F₁颗粒物即ATP合成酶由亲水的F₁（头部）与疏水的F₀（尾部）组成，其功能是在跨膜H+浓度梯度推动下合成ATP．用尿素破坏内膜小泡将F₁颗粒与含F₀的小泡分开，在跨膜H⁺浓度梯度推动下含F₀的小泡不能合成ATP，则证明F₁颗粒的功能是催化ATP合成．
（2）从题目可以知道本实验的目的是：研究能催化ATP合成的是F₀颗粒还是F₁颗粒，从而可知本实验的自变量应是不同的颗粒物，故对照组是F₀颗粒和F₁颗粒都有，从图中来找应为含F₀-F₁颗粒的内膜小泡，实验组是一组F₀颗粒从图来看应为含F₀颗粒的内膜小泡，一组F₁颗粒；从实验结论可知F₁颗粒能催化ATP的合成，故有F₁颗粒的组均可以合成ATP． 
故答案为：
（1）疏水   
（2）①含F₀-F₁颗粒的内膜小泡    ②含F₀颗粒的内膜小泡   ATP合成量   ①③

点评 本题考查有氧呼吸过程中的物质变化、ATP合成酶的作用机制和线粒体结构的相关知识，意在考查考生从图表中获取有效信息，并运用这些信息结合所学知识解决相关生物学问题的能力和运用所学知识，通过分析与综合等方法对ATP合成酶的作用机制进行解释、推理，做出合理判断的能力．