Question

【題目】為了研究ATP合成過程中能量轉換機制，科學家利用提純的大豆磷脂、某種細菌膜蛋白（Ⅰ）和牛細胞中的ATP合成酶（Ⅱ）構建ATP體外合成體系，如圖所示。

請回答問題：

（1）科學家利用人工體系模擬了在________（細胞器）膜上合成ATP的能量轉換過程。

（2）科學家利用人工體系進行了相關實驗，如下表。

組別	人工體系			H+通過Ⅰ的轉運	H+通過Ⅱ 的轉運	ATP
	大豆磷脂構成的囊泡	Ⅰ	Ⅱ
1	＋	＋	＋	有	有	產生
2	＋	－	＋	無	無	不產生
3	＋	＋	－	有	無	不產生

注：“＋”、“－”分別表示人工體系中組分的“有”、“無”。

①比較第1組和第2組的結果可知，Ⅰ可以轉運H+進入囊泡。進一步研究發現，第1組囊泡內pH比囊泡外低1．8，說明囊泡內的H+濃度_____________囊泡外。

②當第1組人工體系加入丙酮后，不再產生ATP，其原因可能是丙酮破壞了囊泡膜，導致囊泡內的H+ ______________。

③比較第1組和第3組的結果可知，伴隨_______________的過程，ADP和Pi合成ATP。、

（3）上述實驗表明，人工體系產生ATP的能量轉換過程是光能→ _____________→ATP中的化學能。

Answer 1

【答案】葉綠體的類囊體薄膜和線粒體的內膜 高于 滲漏 H+通過Ⅱ向囊泡外順濃度轉運 H+電化學勢能

【解析】

有氧呼吸的過程：
第一階段：在細胞質的基質中。
反應式：1C6H12O6（葡萄糖）2C3H4O3（丙酮酸）+4[H]+少量能量（ 2ATP）
第二階段：在線粒體基質中進行。
反應式：2C3H4O3（丙酮酸）+6H2O20[H]+6CO2+少量能量（ 2ATP）
第三階段：在線粒體的內膜上，這一階段需要氧的參與，是在線粒體內膜上進行的。
反應式：24[H]+6O212H2O+大量能量（34ATP）

圖示H+進入囊泡通過膜蛋白（Ⅰ），需要光，說明該囊泡模擬的是葉綠體的類囊體薄膜； H+通過II出囊泡，形成ATP，說明模擬的是線粒體的內膜。

（1）根據圖形分析可知該圖模擬的是葉綠體的類囊體薄膜和線粒體的內膜上合成ATP的能量轉換過程。

（2）①比較第1組和第2組的結果可知，Ⅰ可以轉運H+進入囊泡。進一步研究發現，第1組囊泡內pH比囊泡外低1.8，說明囊泡內的H+濃度高，即囊泡內的H+濃度高于囊泡外。

②當第1組人工體系加入丙酮后，不再產生ATP，可能是丙酮破壞了囊泡膜，導致囊泡內的H+滲漏，失去了H+濃度差，無法合成ATP。

③比較第1組和第3組的結果可知，伴隨H+通過Ⅱ向囊泡外順濃度轉運的過程，ADP和Pi合成ATP。

（3）比較第1組和第2組實驗可知在沒有H+通過Ⅰ的轉運過程存在的情況下，即使ATP合成酶（Ⅱ）存在，也沒有ATP生成，再聯系③的推理可知，人工體系產生ATP的能量轉換過程是光能→H+電化學勢能→ATP中的化學能。