Question

【題目】某種H'-ATPase是一種位于膜上的載體蛋白，具有ATP水解酶的活性，還能夠利用水解ATP釋放的能量逆濃度梯度跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)H'。有人利用某種植物的保衛(wèi)細(xì)胞做了如下實(shí)驗(yàn)：

實(shí)驗(yàn)一：將保衛(wèi)細(xì)胞懸浮在pH低于細(xì)胞內(nèi)液的某種溶液中，置于黑暗中一段時(shí)間后測溶液的pH。結(jié)果顯示該溶液的pH不變。

實(shí)驗(yàn)二：將上述含保衛(wèi)細(xì)胞的該溶液分成甲、乙兩組，甲組用藍(lán)光照射一段時(shí)間，再測溶液的pH，結(jié)果顯示溶液的pH明顯降低；乙組先在溶液中加入H'-ATPase的抑制劑（抑制ATP水解），再用藍(lán)光照射，一段時(shí)間后測溶液的pH結(jié)果顯示溶液的pH不變。

根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果，分析回答：

（1）據(jù)題干信息推測，H'-ATPase具有__________功能。H'-ATPase在ATP水解過程中的作用原理為___________。

（2）實(shí)驗(yàn)一的結(jié)果說明，H'不能通過___________方式透過細(xì)胞膜進(jìn)入保衛(wèi)細(xì)胞。

（3）實(shí)驗(yàn)二中：甲組實(shí)驗(yàn)照射藍(lán)光后溶液的pH明顯下降，說明藍(lán)光能夠通過調(diào)節(jié)__________引起細(xì)胞內(nèi)H+轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞外；乙組實(shí)驗(yàn)的溶液中加入H'-ATPase的抑制劑后用藍(lán)光照射，溶液的pH不變的原因是_____________________。

Answer 1

【答案】催化 降低化學(xué)反應(yīng)所需活化能 自由擴(kuò)散 H'-ATPase的活性 ATP不能水解，為H+的主動(dòng)運(yùn)輸提供能量

【解析】

分析題意，實(shí)驗(yàn)一：最初細(xì)胞內(nèi)pH值高于細(xì)胞外，即細(xì)胞內(nèi)H+濃度低于細(xì)胞外，但暗處理后溶液濃度沒有發(fā)生變化，說明溶液中的H+不能通過自由擴(kuò)散的方式透過細(xì)胞質(zhì)膜進(jìn)入保衛(wèi)細(xì)胞。

實(shí)驗(yàn)二的甲組照射藍(lán)光后溶液的pH值明顯下降，說明H+含量增加，進(jìn)而推知：藍(lán)光能夠引起細(xì)胞內(nèi)H+轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞外。對(duì)比實(shí)驗(yàn)二中兩組實(shí)驗(yàn)可知，藍(lán)光引起細(xì)胞內(nèi)H+轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞外需要通過H+-ATPase，且原先細(xì)胞內(nèi)pH值高于細(xì)胞外，即細(xì)胞內(nèi)H+濃度低于細(xì)胞外，因此該H+為逆濃度梯度轉(zhuǎn)運(yùn)。由題意可知H+－ATPase具有ATP水解酶活性，利用水解ATP釋放的能量逆濃度梯度跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)。

（1）據(jù)題干信息推測，H'-ATPase具有催化功能。H'-ATPase具有ATP水解酶的活性，在ATP水解過程中的作用原理為降低化學(xué)反應(yīng)所需活化能。

（2）由分析可知，實(shí)驗(yàn)一的結(jié)果說明，H'不能通過自由擴(kuò)散方式透過細(xì)胞膜進(jìn)入保衛(wèi)細(xì)胞。

（3）實(shí)驗(yàn)二中：甲組實(shí)驗(yàn)照射藍(lán)光后溶液的pH明顯下降，說明藍(lán)光能夠通過調(diào)節(jié)H'-ATPase的活性，引起細(xì)胞內(nèi)H+轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞外；乙組實(shí)驗(yàn)的溶液中加入H'-ATPase的抑制劑后，ATP不能水解，為H+的主動(dòng)運(yùn)輸提供能量，所以用藍(lán)光照射，溶液的pH不變。