Question

【題目】線粒體是細(xì)胞中重要的細(xì)胞器，下圖表示線粒體產(chǎn)生能量的部分過程。其中A、B、C表示在線粒體內(nèi)膜上進(jìn)行電子傳遞的蛋白質(zhì)。

（1）在線粒體內(nèi)膜上發(fā)生的是有氧呼吸的第________階段，電子經(jīng)一系列傳遞后最終被O2接受，生成________。電子經(jīng)A、B、C傳遞時(shí)釋放的能量用于將H+跨膜運(yùn)輸?shù)?/span>______，使膜兩側(cè)形成H+濃度差，伴隨著H+順濃度梯度轉(zhuǎn)運(yùn)產(chǎn)生ATP。

（2）某些早春開花植物的花器官能夠自主產(chǎn)生熱量，使花部溫度明顯高于周圍環(huán)境溫度，從而促使生殖發(fā)育順利完成。這些植物的花器官細(xì)胞線粒體內(nèi)膜上存在AOX或UCP蛋白。由圖可知，AOX蛋白可使電子繞過B、C，直接傳遞給O2，此電子傳遞路徑將會(huì)導(dǎo)致線粒體內(nèi)膜產(chǎn)生的ATP_______（增多、減少）。UCP蛋白的存在使線粒體內(nèi)膜合成ATP減少，原因是_______。研究表明，AOX或UCP蛋白表達(dá)量在生熱開始時(shí)急速上調(diào)。據(jù)以上信息分析，早春開花植物的花通過AOX或UCP蛋白，使_________，從而抵御低溫凍傷，促進(jìn)生殖發(fā)育順利完成。

（3）在動(dòng)物細(xì)胞線粒體內(nèi)膜上也存在UCP蛋白，作用機(jī)理同上�？蒲腥藛T通過實(shí)驗(yàn)研究不同組大鼠在不同飼料飼喂后體內(nèi)UCP基因的mRNA表達(dá)量變化（以峰面積表示表達(dá)量；UCP1、UCP2、UCP3基因分別主要在褐色脂肪組織、白色脂肪組織及骨骼肌中表達(dá)），結(jié)果如下圖所示。（肥胖抵抗指吃高脂肪食物而不發(fā)生肥胖的現(xiàn)象。）

①據(jù)圖可知，與基礎(chǔ)飲食組相比，高脂飲食肥胖組UCP1～3基因的表達(dá)情況是_____。

②由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，高能量攝入的條件下，高脂飲食肥胖抵抗組大鼠UCP基因的表達(dá)量_____基于UCP的作用及研究結(jié)果推測，高脂飲食肥胖抵抗組大鼠在高能量攝入的條件下，未出現(xiàn)肥胖現(xiàn)象的原因是___________。

Answer 1

【答案】三 H2O 膜間隙 減少 UCP蛋白可以H+由膜間隙跨膜運(yùn)輸?shù)骄�粒體基質(zhì)，消弱了原本形成H+濃度梯度（降低了形成的濃度差） 線粒體產(chǎn)生的ATP減少，有氧呼吸中釋放的熱能比例增大，花器官在短期內(nèi)能產(chǎn)生大量熱量 UCP1基因表達(dá)量基本不變，UCP2和UCP3基因的表達(dá)量均降低 提高 UCP基因的表達(dá)量高，能量以熱能形式釋放比例增加（ATP生成效率降低），同時(shí)增加機(jī)體能量消耗

【解析】

有氧呼吸：

第一階段 C6H12O6(葡萄糖) 4[H]（還原氫）+2C3H4O3（丙酮酸）+少量能量，場所細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中。

第二階段 2C3H4O3（丙酮酸）+6H2O（水）20[H]（還原氫）+6CO2(二氧化碳)+ 少量能量；場所：線粒體基質(zhì)中。

第三階段 24[H]（還原氫）+6O2（氧氣）12H2O(水)+大量能量；場所：線粒體內(nèi)膜。

總反應(yīng)式 C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O+大量能量

（1）有氧呼吸的第三階段的場所在線粒體內(nèi)膜上。電子經(jīng)一系列傳遞后最終被O2接受，O2和[H]結(jié)合生成H2O。通過圖示可知，電子經(jīng)A、B、C傳遞時(shí)釋放的能量用于將H+跨膜運(yùn)輸?shù)侥らg隙，使膜兩側(cè)形成H+濃度差，伴隨著H+順濃度梯度轉(zhuǎn)運(yùn)產(chǎn)生ATP。

（2）由圖可知，AOX蛋白可使電子繞過B、C，直接傳遞給O2，將減少一條電子傳遞路徑與O2結(jié)合，因此，此電子傳遞路徑將會(huì)導(dǎo)致線粒體內(nèi)膜產(chǎn)生的ATP減少。由于UCP蛋白可以使H+由膜間隙跨膜運(yùn)輸?shù)骄�粒體基質(zhì)，消弱了原本形成H+濃度梯度（降低了形成的濃度差），所以UCP蛋白的存在使線粒體內(nèi)膜合成ATP減少。研究表明，AOX或UCP蛋白表達(dá)量在生熱開始時(shí)急速上調(diào)。據(jù)以上信息分析，早春開花植物的花通過AOX或UCP蛋白，使線粒體產(chǎn)生的ATP減少，有氧呼吸中釋放的熱能比例增大，花器官在短期內(nèi)能產(chǎn)生大量熱量，從而抵御低溫凍傷，促進(jìn)生殖發(fā)育順利完成。

（3）①由圖可知，高脂飲食肥胖組與基礎(chǔ)飲食組相比，UCP1基因表達(dá)量基本不變，UCP2和UCP3基因的表達(dá)量均降低。

②柱形圖中高脂飲食肥胖抵抗組大鼠UCP基因的表達(dá)量高于另外兩組，使得能量更多以熱能形式散失，因此增加了機(jī)體對(duì)能量的消耗，從而不發(fā)生肥胖。