Question

4．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，经使用一定方法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，实验结果如图一所示．图二为内膜与F₀-F₁颗粒物局部结构图．请分析并回答下面的问题．

（1）线粒体基质中可能含有abdef（填选项前的字母）．
a．脱氧核糖核酸  b．丙酮酸  c．葡萄糖  d．胸腺嘧啶  e．核苷酸  f．RNA聚合酶
（2）研究发现，在适宜成分溶液中，线粒体含F₀-F₁内膜小泡能完成有氧呼吸第三阶段的反应，其反应式为[H]+O₂$\stackrel{酶}{→}$H₂O+能量．
（3）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：第一阶段是葡萄糖酵解形成丙酮酸和还原氢，同时释放少量能量，发生在细胞质基质中；第二阶段是丙酮酸和水反应产生二氧化碳和还原氢，同时释放少量能量，发生在线粒体内膜上；有氧呼吸第三阶段是还原氢与引起结合形成水，同时释放大量能量，发生在线粒体内膜上．
2、分析题图：由图二所示知，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）线粒体基质中含有少量的DNA（脱氧核糖核酸），因此含有胸腺嘧啶和脱氧核糖核苷酸；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，因此线粒体中也含有丙酮酸、但不含葡萄糖．
（2）线粒体内膜是有氧呼吸第三阶段的场所，其上发生的反应为[H]+O₂$\stackrel{酶}{→}$H₂O+能量．
（3）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F₁颗粒的功能是催化ATP的合成，则处理之前，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．
故答案为：
（1）abdef
（2）三[H]+O₂$\stackrel{酶}{→}$H₂O+能量
（3）F₀-F₁ F₀

点评 本题结合图解，考查细胞呼吸的相关知识，考生识记细胞有氧呼吸的具体过程，正确解读题图中的信息是解题的关键．