為了研究ATP合成過程中能量轉(zhuǎn)換機(jī)制,科學(xué)家利用提純的大豆磷脂、某種細(xì)菌膜蛋白(Ⅰ)和牛細(xì)胞中的ATP合成酶(Ⅱ)構(gòu)建ATP體外合成體系,如圖所示。請回答問題:
(1)ATP分子的結(jié)構(gòu)簡式可以表示為
A-P~P~P
A-P~P~P
,其中文名稱是 三磷酸腺苷(腺苷三磷酸)
三磷酸腺苷(腺苷三磷酸)
。
(2)科學(xué)家利用人工體系模擬了在葉綠體中的 類囊體膜(囊狀結(jié)構(gòu)薄膜)
類囊體膜(囊狀結(jié)構(gòu)薄膜)
和線粒體的 內(nèi)膜(嵴)
內(nèi)膜(嵴)
上合成ATP的能量轉(zhuǎn)換過程。
(3)科學(xué)家利用人工體系進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn),如下表。
組別 |
人工體系 |
H+通過Ⅰ的 轉(zhuǎn)運(yùn) |
H+通過π 的轉(zhuǎn)運(yùn) |
ATP |
大豆磷脂構(gòu)成的泡 |
Ⅰ |
Ⅱ |
1 |
+ |
+ |
+ |
有 |
有 |
產(chǎn)生 |
2 |
+ |
— |
+ |
無 |
無 |
不產(chǎn)生 |
3 |
+ |
+ |
— |
有 |
無 |
不產(chǎn)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(jié)果可知,Ⅰ可以轉(zhuǎn)運(yùn)H
+進(jìn)入囊泡。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),第1組囊泡內(nèi)pH比囊泡外低1.8,說明囊泡內(nèi)的H
+濃度
高于(大于)
高于(大于)
囊泡外。
②當(dāng)?shù)?組人工體系加入丙酮后,不再產(chǎn)生ATP,其原因可能是丙酮破壞了糞泡膜,導(dǎo)致囊泡內(nèi)的H
+滲漏(與囊泡外無濃度差、不通過Ⅱ轉(zhuǎn)運(yùn))
滲漏(與囊泡外無濃度差、不通過Ⅱ轉(zhuǎn)運(yùn))
。
③比較第1組和第3組的結(jié)果可知,伴隨
H+通過Ⅱ向囊泡外轉(zhuǎn)運(yùn)
H+通過Ⅱ向囊泡外轉(zhuǎn)運(yùn)
的過程,ADP和Pi合成ATP。
(4)上述實(shí)驗(yàn)表明,人工體系產(chǎn)生ATP的能量轉(zhuǎn)換過程是光能→
H+電化學(xué)勢能
H+電化學(xué)勢能
→ATP中的化學(xué)能。