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    3．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：

    （1）研究人员发现，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，即实现[H]的氧化，生成水，并能合成大量ATP．
    （2）线粒体内膜上的F0-F1颗粒物是ATP合成酶（见图2），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．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，含含F0-F1颗粒内膜小泡能合成ATP；处理后含含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．
    （3）将线粒体放入低渗溶液中，外膜涨破的原理是渗透作用．用离心方法能将外膜与线粒体内膜包裹的基质分开，原因是差速离心．线粒体基质中可能含有的化学成分有abdef（填选项前的字母）．
    a．水      b．丙酮酸    c．葡萄糖    d．ATP     e．核苷酸     f．氨基酸．

    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）有氧呼吸第三阶段是前两阶段产生的[H]与O2结合生成水，释放大量能量的过程．
    （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；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的小泡不能合成ATP，则证明F1颗粒的功能是催化ATP合成．
    （3）将线粒体放入低渗溶液中，线粒体会渗透吸水涨破，两个结构的大小、密度、质量不同，离心时，可以被分到不同的层次；葡萄糖不能直接进入线粒体，所以线粒体基质中不会含有葡萄糖．
    故答案为：
    （1）三[H]水
    （2）疏水     有跨膜H+浓度梯度      含F0-F1 含F0
    （3）渗透作用        两个结构的大小、密度、质量不同     abdef

    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．

    练习册系列答案
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    组别

    培养液中另添加的成分

    结果

    NACl

    茉莉酸

    ①

    ＋

    －

    部分细胞质壁分离

    ②

    ＋

    ＋

    细胞正常，无质壁分离

    ③

    －

    －

    细胞正常，无质壁分离

    注：“＋”表示有添加，添加后NACl浓度为100 mmol·L－1，茉莉酸浓度为10－3 mg·L－1；“－”表示无添加。

    A．胡杨细胞通过渗透作用吸水和失水

    B．质壁分离的胡杨细胞液泡体积变小

    C．NACl为自变量，茉莉酸为因变量

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