Question

18．线粒体是有氧呼吸的主要场所．科学家在研究线粒体组分时，首先将线粒体放在低渗溶液中获得涨破的外膜，经离心后将外膜与线粒体内膜包裹的基质分开．再用超声波破坏线粒体内膜，破裂的内膜自动闭合成小泡，然后用尿素处理这些小泡，实验结果如图1所示．请分析回答下列有关问题：

（1）研究发现，线粒体内膜蛋白质含量高于外膜，原因是含有大量与有氧呼吸有关的酶．将线粒体放入一定浓度的低渗溶液中，发现外膜涨破，内膜没有涨破，可能的原因是内膜向内腔折叠形成嵴．用超声波破坏线粒体内膜，破裂的内膜自动闭合成小泡，说明生物膜的结构特点具有一定的流动性．
（2）线粒体基质中可能含有bcdf．（填选项前的字母）
a．葡萄糖　 b．丙酮酸　 c．ATP    d．核苷酸   e．染色质   f．RNA聚合酶
（3）线粒体内膜上的F₀-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的疏水尾部组成，其功能是在跨膜H⁺浓度梯度推动下合成ATP．
①为了研究ATP合成酶的结构与合成ATP的关系，用尿素破坏内膜小泡将F₁颗粒与小泡分开，检测处理前后ATP的合成．若处理之前，在有跨膜H⁺浓度梯度条件下，含F₀-F₁颗粒内膜小泡能合成ATP，处理后含F₀颗粒内膜小泡不能合成ATP，说明F₁颗粒参与催化ATP的合成．
②ATP合成酶在植物细胞中还可分布于类囊体膜上．

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、分析题图：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）线粒体内膜上含有大量与有氧呼吸有关的酶，因此线粒体内膜蛋白质含量高于外膜．线粒体内膜向内折叠形成嵴，这扩大了内膜面积，因此将线粒体放入一定浓度的低渗溶液中，外膜涨破，内膜没有涨破．用超声波破坏线粒体内膜，破裂的内膜自动闭合成小泡，说明生物膜的结构特点具有一定的流动性．
（2）线粒体基质中可能含有少量的DNA，因此核苷酸；线粒体中能进行转录过程，因此也含有RNA聚合酶；有氧呼吸第一阶段产生的丙酮酸能通过线粒体膜进入线粒体，因此含有丙酮酸，但不含葡萄糖；线粒体能合成ATP，但不含染色质（染色质只分布在细胞核中）．故选：bcdf．
（3）①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；用尿毒破坏内膜小泡将F₁颗粒与含F₀的小泡分开，在跨膜H⁺浓度梯度推动下，含F₀-F₁颗粒内膜小泡能合成ATP，处理后含F₀颗粒内膜小泡不能合成ATP，说明F₁颗粒参与催化ATP的合成．
②合成ATP的场所包括细胞质基质、线粒体基质、线粒体内膜和类囊体膜，因此在植物细胞中，ATP合成酶还位于来囊体上．
故答案为：
（1）含有大量与有氧呼吸有关的酶      内膜向内腔折叠形成嵴         一定的流动性
（2）bcdf
（3）①有跨膜H⁺浓度梯度   　F₀-F₁　    F₀ ②类囊体

点评 本题结合图解，考查细胞呼吸的相关知识，要求考生识记细胞有氧呼吸的具体过程及场所，能结合图中和题中信息准确答题，属于考纲识记和理解层次的考查．