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【题目】科学家在研究线粒体膜的功能时,先去除外膜,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,实验流程如下图所示。请据图回答:

(1)“内共生学说”认为线粒体是好氧细菌被原始真核生物吞噬后,经长期的共生而形成的,依据此学说,可推测线粒体的外膜与原始真核生物的___________(细胞结构)在化学组成上相似,主要成分都是___________

(2)为研究线粒体内膜的具体功能,科研人员利用___________的原理,使线粒体的外膜先吸水涨破,经___________(实验技术)后将外膜与线粒体内膜包裹的基质分开。

(3)研究人员发现线粒体内膜上的F0-F1颗粒物既是一种___________,也是ATP合成酶,其中___________是疏水的。为了研究F0-F1颗粒物的结构与合成ATP的关系,研究人员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___________,说明F1颗粒的功能与催化ATP的合成有关。

(4)线粒体基质中可能含有的化学成分有___________(填字母)。

a.水 b.丙酮酸 c.葡萄糖 d.ATP e.核苷酸 f.氨基酸

【答案】细胞膜 蛋白质和磷脂(脂质) 渗透作用 离心技术 离子通道(通道蛋白) F0(尾部) 只含F0颗粒内膜小泡不能合成ATP abdef

【解析】

线粒体是一种存在于大多数细胞中的由两层膜包被的细胞器,是细胞中制造能量的结构,是细胞进行有氧呼吸的主要场所,线粒体拥有自身的遗传物质和遗传体系,但其基因组大小有限,是一种半自主细胞器。除了为细胞供能外,线粒体还参与诸如细胞分化、细胞信息传递和细胞凋亡等过程,并拥有调控细胞生长和细胞周期的能力。线粒体是真核生物进行氧化代谢的部位,是糖类、脂肪和氨基酸最终氧化释放能量的场所。线粒体负责的最终氧化的共同途径是三羧酸循环与氧化磷酸化,分别对应有氧呼吸的第二、三阶段。

1)“内共生学说”认为线粒体是好氧细菌被原始真核生物吞噬后,经长期的共生而形成的,依据此学说,可推测线粒体的外膜与原始真核生物的细胞膜在化学组成上相似,主要成分都是蛋白质和磷脂(脂质)。

2)渗透作用原理是当细胞液浓度低于外界溶液浓度时,细胞会持续不断的吸水;当细胞液浓度高于细胞液浓度时,细胞失水皱缩;根据外膜与内膜包裹的基质的大小、密度、质量等不同,可以利用差速离心的方法将它们分开。

3)线粒体内膜上进行有氧呼吸第三阶段,内膜也是一层生物膜,上面附着在许多与有氧呼吸相关的酶,F0F1颗粒物是ATP合成酶,在结构上是一种通道蛋白,其由亲水的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。

4)线粒体基质是进行有氧呼吸的主要场所,同时还有DNA,所以线粒体基质中可能含有水、丙酮酸、无葡萄糖、产生ATP,有核苷酸和氨基酸及RNA聚合酶等。

故线粒体基质中可能含有的化学成分有abdef

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图1  图2

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(2) 图1中乙细胞的名称是________,应该处于图2中的________段(用字母表示)。

(3) 图2中hi阶段发生的生理过程是________

(4) 假设该动物在图2所示的过程中没有发生基因突变,请

Ⅰ. 根据图1乙细胞的基因型,判断该动物的基因型可能有________种。

Ⅱ. 假设该动物的基因型为AaBb,并在图2中的a1阶段对细胞进行荧光标记,等位基因A、a都被标记为黄色,B、b都被标记为红色,在荧光显微镜下观察处于ef阶段的细胞中黄色和红色的荧光个数分别是________个,若在nl阶段观察到红色荧光点有3个,其原因可能是________

①ab阶段发生了交叉互换

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④km阶段着丝点分裂后的两条染色体移向同一极

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