Question

【題目】下圖表示線(xiàn)粒體內(nèi)膜上發(fā)生的部分代謝過(guò)程，載體蛋白A可以傳遞有機(jī)物分解產(chǎn)生的電子，同時(shí)又將H＋運(yùn)輸?shù)侥らg隙，使膜兩側(cè)形成H＋濃度差。回答下列問(wèn)題：

(1)在線(xiàn)粒體內(nèi)膜上發(fā)生的是有氧呼吸的第______階段，其主要的生理意義是____________。

(2)由圖可知，H＋通過(guò)結(jié)構(gòu)B以__________(填“主動(dòng)運(yùn)輸”或“被動(dòng)運(yùn)輸”)的方式進(jìn)入線(xiàn)粒體基質(zhì)，并驅(qū)動(dòng)ATP生成。上圖生理過(guò)程中發(fā)生的能量轉(zhuǎn)換是__________(用文字和箭頭表示)。

(3)某些早春開(kāi)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?chē)�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(xiàn)粒體內(nèi)膜上存在UCP蛋白(H＋通道蛋白)。由圖可知，UCP蛋白的存在能使線(xiàn)粒體內(nèi)膜合成ATP減少，原因是_______________。試分析早春開(kāi)花植物的花抵御低溫凍傷的機(jī)理是____________________________________。

Answer 1

【答案】三 為生命活動(dòng)供能 被動(dòng)運(yùn)輸 電能（→勢(shì)能）→化學(xué)能 H+通過(guò)UCP蛋白擴(kuò)散到線(xiàn)粒體基質(zhì)，導(dǎo)致通過(guò)結(jié)構(gòu)B進(jìn)入線(xiàn)粒體基質(zhì)的H+減少，ATP合成減少 線(xiàn)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

【解析】

有氧呼吸主要分為三個(gè)階段：

第一階段：在細(xì)胞質(zhì)的基質(zhì)中，一個(gè)分子的葡萄糖分解成兩個(gè)分子的丙酮酸，同時(shí)脫下4個(gè)[H]；在葡萄糖分解的過(guò)程中釋放出少量的能量，其中一部分能量用于合成ATP，產(chǎn)生少量的ATP。這一階段不需要氧的參與，是在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中進(jìn)行的。

第二階段：丙酮酸進(jìn)入線(xiàn)粒體的基質(zhì)中，兩分子丙酮酸和6個(gè)水分子中的氫全部脫下，共脫下20個(gè)[H]，丙酮酸被氧化分解成二氧化碳；在此過(guò)程釋放少量的能量，其中一部分用于合成ATP，產(chǎn)生少量的能量。這一階段也不需要氧的參與，是在線(xiàn)粒體基質(zhì)中進(jìn)行的。

第三階段：在線(xiàn)粒體的內(nèi)膜上，前兩階段脫下的共24個(gè)[H]與從外界吸收或葉綠體光合作用產(chǎn)生的6個(gè)O2結(jié)合成水；在此過(guò)程中釋放大量的能量，其中一部分能量用于合成ATP，產(chǎn)生大量的能量。這一階段需要氧的參與，是在線(xiàn)粒體內(nèi)膜上進(jìn)行的。

(1)由分析可知，在線(xiàn)粒體內(nèi)膜上發(fā)生的是有氧呼吸的第三階段，在此過(guò)程中釋放大量的能量，其中一部分能量用于合成ATP，產(chǎn)生大量的能量，其主要的生理意義是為生命活動(dòng)供能。

(2)通過(guò)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，因此H＋通過(guò)結(jié)構(gòu)B以被動(dòng)運(yùn)輸?shù)姆绞竭M(jìn)入線(xiàn)粒體基質(zhì)，并驅(qū)動(dòng)ATP生成；上圖生理過(guò)程中發(fā)生的能量轉(zhuǎn)換是電子中儲(chǔ)存的電能（→分子濃度差產(chǎn)生的勢(shì)能）→ATP中儲(chǔ)存的化學(xué)能；

(3) 由圖可知，AOX蛋白可使電子繞過(guò)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(xiàn)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�(xiàn)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(xiàn)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(kāi)始時(shí)急速上調(diào)。據(jù)以上信息分析，早春開(kāi)花植物的花通過(guò)AOX或UCP蛋白，使線(xiàn)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