必修1-分子与细胞-ATP合成酶通道蛋白形状CO2场所

1．ATP合成酶是细胞中常见的蛋白质，它由两部分组成，F₀为嵌入生物膜的疏水端，F₁为生物膜外的亲水端(如图所示)，下列叙述错误的是(　　)

A．ATP合成酶与ATP的共有组成元素一定包括C、H、O、N

B．ATP脱去两个磷酸基团后形成一磷酸腺苷(AMP)，AMP是某些酶的基本组成单位之一

C．ATP合成酶存在于原核细胞细胞膜、真核细胞线粒体内膜、叶绿体类囊体膜等生物膜上

D．人体剧烈运动时肌肉细胞中的ATP水解供能，此时肌肉细胞中ATP合成酶没有活性

2．嗜盐菌是一种光合细菌。在光照条件下，其质膜上的视紫红质介导H⁺的跨膜运输，在膜两侧形成H⁺浓度差，即质子动力势。在质子动力势的驱动下合成的ATP可用于将CO₂同化为糖，具体过程如图所示。①表示视紫红质，②表示ATP合成酶。下列叙述正确的是（       ）

A．在光照条件下，质膜外侧H⁺浓度低于内侧

B．①所介导的H⁺跨膜运输是主动转运，该过程不消耗ATP

C．②是一种通道蛋白，在工作过程中其形状不发生改变

D．若使质膜的脂双层对H⁺通透性增加，ATP的生成量不变

二、综合题

3．白色念珠菌是存在于人体上呼吸道和肠道黏膜中的真菌，当机体免疫功能下降时，菌丝大量生长，侵入细胞引起疾病。图1的F₁和F₀两部分组成V蛋白，对菌丝形成有重要作用。

（1）图1中ATP的合成反应体现了膜蛋白的____________________功能，其作用机理是_______________________________。ATP分子的结构简式是______________________________。

（2）ATP合成酶由突出于膜外的F₁和嵌入膜内的F₀两部分组成。F₁负责ATP的合成或水解，F₀是一个疏水蛋白复合体，形成跨膜H⁺通道，当H⁺顺浓度梯度穿过ATP合成酶时，ADP与Pi结合形成ATP（其过程如图1所示）。据图推测，在真核细胞中含有该酶的生物膜有___________________（至少填出两种）。如果图1表示叶绿体内合成ATP的过程，若膜两侧的H⁺浓度梯度突然消失，其他条件不变，短时间内暗反应中的C₅的量会_______________（填“增加”“减少”或“不变”）。 

（3）科研人员为研究不同浓度药物D（一种ATP酶抑制剂）对Ⅴ蛋白的作用，将Ⅴ蛋白与反应缓冲液混合，实验组加入用DMSO溶解的不同浓度的药物D溶液，室温孵育10min之后向反应体系中加入ATP溶液，室温反应30min。再向反应体系中加入孔雀绿试剂（可与无机磷反应呈现绿色），定量分析反应体系的绿色深浅，得到如图2所示结果。

①实验中测定的绿色深浅，可反映出_________________的量，从而得到V蛋白活性。 

②本实验以对照组数据作为V蛋白活性相对值1，对照组的处理是_______________________________，室温孵育10 min，向反应体系中加入ATP溶液，室温反应30 min。 

③实验结果说明________________________________________________________。

4．2013年诺贝尔生理学或医学奖授予了三位科学家，因为他们解开了调控运输物在正确时间投递到细胞中正确位置的分子原理，也就是细胞通过囊泡精确地释放被运输的物质。甲图表示细胞通过形成囊泡运输物质的过程，乙图是甲图的局部放大。不同囊泡介导不同途径的运输。图中①-⑤表示不同的细胞结构，请分析回答以下问题:

(1)核孔的作用是_______________________________________________。

(2)甲图中囊泡X由_____________ (填名称)“出芽”形成，到达___________(填名称)并与之融合。研究表明，Y囊泡内的“货物”为多种水解酶，这些酶会储存在结构⑤中，由此推测结构⑤是____________________。

(3)乙图中的囊泡能够精确地将细胞“货物”运送到相应位置并分泌到细胞外，据图推测可能的原因是____________________________________________，此过程体现了生物膜具有___________的功能。

(4)囊泡运输与S基因控制合成的蛋白质密切相关。科学家筛选了酵母菌S基因异常个体，与正常酵母菌对比，发现其内质网形成的囊泡在细胞内大量积累，从而影响该细胞的正常分泌功能，据此推测，S基因控制合成的蛋白质的具体功能是___________________________________________________________。

5．人类活动正在干扰和破坏臭氧的自然平衡，导致到达地面的紫外线辐射强度增加。有研究者研究了不同强度紫外线对佛手光合作用的影响。设置了自然光照组（CK）、紫外线强度增强25%组（R₁）、紫外线强度增强50%组（R₂）三组，每组处理3个重复，连续处理56天，实验结果如下表所示。

(1)该实验的因变量是_________________________________。在用光电比色法进行叶绿素含量测定时，通常选用______________颜色的光，原因是__________________________________________________。

(2)据实验结果推测，紫外线照射导致叶绿素含量下降的原因是________________________________。

(3)为进一步研究紫外线对叶绿体活力的影响，需将得到的叶绿体置于0.35mol/LNaCl（等渗）溶液中，其目的是________________________________________________________。

(4)叶绿素具有____________________________功能，因此可预测R₂组的光合速率下降。取R₂组的类囊体分析，发现发生在类囊体基质中水的光解速度下降，由此判断，在相同光照条件下R₂组类囊体基质的平均pH________________（大于/小于/等于）CK组。

6．科学家希尔发现，在不含有二氧化碳的离体叶绿体悬液中加入铁盐等氧化剂，光照后能够释放氧气，此现象称之为“希尔反应”。请回答下列问题：

(1)“希尔反应”中的氧化剂相当于“氢接受者”。自然环境中，叶肉细胞的叶绿体在进行光合作用时的“氢接受者”是_______________。自然环境中的叶肉细胞在一定光强下产生ATP的部位有__________ _________。

(2)实验不向离体叶绿体悬浮液提供二氧化碳，因而叶绿体中没有_________合成。从光合作用的过程分析，希尔的实验说明____________ ________与____________ _________不是同一个化学反应。

(3)叶绿体中的色素可以用无水乙醇提取。欲检测叶绿体色素提取液中叶绿素的大致含量，可通过检测色素溶液对_______光的吸收量来判断。

7．玉米是禾本科的一年生草本植物，原产于中美洲和南美洲，是世界重要的粮食作物，广泛分布于美国、中国、巴西和其他同家。玉米与传统的水稻、小麦等粮食作物相比，具有很强的耐早、耐寒、耐贫瘠性以及极好的环境适应性。请回答下列问题：

(1)玉米苗多为绿色，但可在玉米田中偶见白化苗或黄化苗，若要验证异常幼苗的叶肉细胞内的色素种类，常用_____________提取色素，并用_____________法分离色素，与绿色幼苗的叶肉细胞的色素分离结果相比，黄化幼苗的叶肉细胞的色素分离结果中________________颜色的色素带缺失或颜色极浅。

(2)研究表明，玉米耐干旱可能与其特殊的光合作用途径有关。玉米的叶肉细胞和维管束鞘细胞都含有叶绿体，两类细胞之间有大量的胞间连丝。叶肉细胞的叶绿体可以进行光反应，且含PEP羧化酶，该酶可以假化CO₂与PEP合成四碳化合物（C₄），C₄转移至维管束鞘细辅胞中后，可分解释放出CO₂，此后CO₂参与卡尔文循环，利用来自叶肉细胞的ATP和［H]生成糖类等有机物，具体过程如下因所示。具有这种CO₂固定途径的植物称为C₄植物，如玉米；把CO₂直接同定生成C₃的植物称之为C₃植物，如小麦。

据图分析完成以下问题：

①由上述过程推测，玉米维管束鞘细胞中的叶绿体结构上很可能缺乏__________________，叶肉肉细胞中叶绿体的光反应产物进入维管束鞘细胞的通道最可能是__________________________________。

②己知PEP羧化酶对CO₂有较强的亲和力，综上分析，玉米在干旱条件下光合速率不受显著影响的原因可能是_______________________________________________________________________________。

③下图所示为玉米与小麦的光合速率与环境CO₂体积分数的关系曲线，其中最可能表示玉米的曲线是_________________，理由是__________________________________________________________。

参考答案

1、D   2、B

3．     催化     降低化学反应的活化能     A—P~P~P     线粒体内膜、叶绿体类囊体薄膜      减少     ATP水解     将V蛋白与反应缓冲液混合，加入等量DMSO溶液     药物D能抑制V蛋白的活性，且随药物D浓度的增加，抑制作用增强

4．(1)实现核质之间频繁的物质交换和信息交流

(2)     内质网     高尔基体     溶酶体

(3)     囊泡上的蛋白质A和细胞膜上的蛋白质B特异性结合     信息交流

(4)促进囊泡与高尔基体的融合

5．(1)     叶绿素含量、叶绿体形态##叶绿体形态、叶绿素含量     红     叶绿素对红光的吸光率高，且类胡萝卜素对红光的吸光率低

(2)紫外线破坏了基粒（或类囊体膜）的结构，同时紫外线直接破坏了叶绿素

(3)保证叶绿体的正常形态

(4)     吸收（传递）和转化光能     大于    

6．(1)     NADP⁺     细胞质基质、线粒体基质、叶绿体类囊体薄膜

(2)     糖类（或有机物）     水的光解（或氧气的产生、光反应）     糖类合成（暗反应）

(3)红

7．(1)     无水乙醇     纸层析     黄绿色和蓝绿色

(2)      类囊体（基粒）     胞间连丝     干旱条件下部分气孔关闭，胞间CO₂浓度降低，但PEP羧化酶可以高效捕捉CO₂并将其固定为C₄，然后转移至维管束鞘细胞的叶绿体中完成光合作用     A     玉米是C₄植物，小麦是C₃植物，低浓度CO₂条件下，玉米的光合速率高于小麦