得分宝典高中生物 实验过关专题03 同位素示踪法实验大题过关.docx

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得分宝典高中生物实验过关专题03同位素示踪法实验大题过关

得分宝典之高中生物实验过关专题03同位素示踪法实验大题过关

5．通过放射性标记来“区别”亲代与子代的DNA，如放射性标记15N，因为放射性物质15N的原子量和14N的原子量不同，因此DNA的相对分子质量不同。

如果DNA分子的两条链都是15N，则离心时为重带；如果DNA分子的一条链是15N，一条链是14N，则离心时为中带；如果DNA分子的两条链都是14N，则离心时为轻带。

因此可以根据重带、中带、轻带DNA出现的比例，判断DNA复制是全保留复制还是半保留复制

。

6．在生态系统中，组成生物体的C、H、O、N、P、S等元素，不断进行着从无机环境到生物群落，又从生物群落到无机环境的循环过程。

如果用放射性同位素标记参与物质循环的这些元素，就可以追踪物质的转移途径。

例如用35S标记SO2、用14C标记CO2追踪硫循环和碳循环中S和C的转移途径。

（2）美国科学家卡尔文用同位素标记法来追踪CO2是如何转变成碳水化合物的。

解析答案　【点评】关于光合作用的元素去向问题的分析最关键的就是H2O中O元素的去向，根据光反应中H2O的光解可知，H2O中O元素的去向到了氧气中，只要把握住H2O中O元素的去向，其它的C、H等元素根据化学方程式就可以迎刃而解。

2．（2012·湖北百所名校联考）某研究性学习小组以细菌为实验对象，运用同位素示踪技术及密度梯度离心法对有关DNA复制的方式进行了探究（已知培养用的细菌大约每20min分裂一次，产生子代，实验结果见相关图示）。

请回答下列问题：

（1）综合分析本实验的DNA离心结果，前三组实验中，第组结果对得到的结论起到了关键作用，但需把它与第组和第组的结果进行比较，才能说明DNA分子的复制方式。

（2）分析讨论：

①若实验三的离心结果为：

如果DNA位于l／2重和l／2轻带位置，则是复制；如果DNA位于全中带位置，则是复制。

为了进一步得出结论，该小组设计了实验四，请分析：

如果DNA位于（位置及比例，下同）带位置，则是全保留复制；如果DNA位于带位置，则是半保留复制。

②若将实验三得到的DNA双链分开后再离心，其结果（填“能”或“不能”）判断DNA的复制方式。

为什么?

。

（3）实验得出结论：

DNA复制方式为半保留复制。

若将实验四的实验时间改为60min，离心后密度带的数量和位置是否发生变化？

。

若实验三的结果中，子一代DNA的“中带”比以往实验结果的“中带”略宽，可能的原因是新合成的DNA单链中的N尚有少部分为。

（4）假设某大肠杆菌含14N的DNA的相对分子质量为a，含l5N的DNA的相对分子质量为b，现将含l5N的DNA的大肠杆菌培养在含14N的培养基中，子二代DNA的相对分子质量平均为。

3．放射性同位素自显影技术被用于研究细胞有丝分裂过程中DNA和RNA的变化。

下图表示洋葱根尖细胞处于有丝分裂各阶段细胞中DNA和mRNA的含量变化。

试据图回答有关问题：

（1）在放射性同位素标记研究中，为区别DNA和RNA，选择标记的合成原料依次是  

　　　　　　　　　　,研究中应选择的测量材料是洋葱根尖的　　　　　,你的依据是　 　。

（2）在细胞分裂的a时期细胞中的mRNA主要用于指导合成　　　　　。

试解释处于分裂期的细胞中mRNA含量较低的最可能原因：

。

（3）图示c时期细胞核DNA、染色体与染色单体数目之比为　　　　　,这种比例将维持到细胞分裂的　　　　　才可能开始变化。

（4）依据图示，细胞中核糖体活动旺盛的时期可能是　　　　　。

（5）图中细胞核DNA减半的原因是 　。

四、赏析高考试题，把握复习方向

1.（2012·北京）为研究细胞分裂素的生理作用，研究者将菜豆幼苗制成的插条插入蒸馏水中（图1），对插条的处理方法及结果见图2。

（1）细胞分裂素是一种植物激素。

它是由植物体的特定部位____________，再被运输到作用部位，对生长发育起____________作用的____________有机物。

（2）制备插条时除去根系和幼芽的主要目的是____________，插条插在蒸馏水中而不是营养液中培养的原因是____________。

（3）从图2中可知，对插条进行的实验处理包括____________________________________。

（4）在实验I中，对A叶进行实验处理，导致B叶________________________。

该实验的对照处理是______________________

______________。

（5）实验III、IV的结果表明，B叶的生长与A叶的关系是：

________________________。

（6）研究者推测“细胞分裂素能够引起营养物质向细胞分裂素所在部位运输”。

为证明此

推测，用图1所示插条去除B叶后进行实验，实验组应选择的操作最少包括____________

（填选项前的符号）.

a．用细胞分裂素溶液涂抹A1叶　　　b．用细胞分裂素溶液涂抹A2叶

c．用14C－淀粉溶液涂抹A1叶d．用14C－淀粉溶液涂抹A2叶

e．用14C－氨基酸溶液涂抹A2叶f．用14C－细胞分裂素溶液涂抹A2叶

g．检测A1叶的放射性强度

　　【解析】

（1）考查植物激素的概念，识记类知识。

2.（2012·山东）哺乳动物肝细胞内糖代谢的部分过程如图所示。

（1）图中X物质为_________。

在有氧条件下，该物质和水彻底氧化分解成二氧化碳和[H]，该过程在_______中进行。

（2）血糖浓度升高时，葡萄糖进入肝细胞后可合成_________，多余的葡萄糖还可转化成_______以储存能量。

（3）胰腺中________分泌的胰高血糖素，与肝细胞膜上的受体结合后调节糖代谢过程，这反映了细胞膜具有_________的功能。

（4）用14C标记的葡萄糖研究肝细胞内糖代谢的过程中，发现血浆中的白蛋白亦出现放射性。

在白蛋白合成和分泌过程中，依次出现放射性的细胞器是_________________。

3．（2011·浙江）为了探究某物质（X）的作用，研究者提出了以下实验思路：

（1）实验分组：

甲组：

培养液+Y细胞+3H-TdR（3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷）+生理盐水

乙组：

培养液+Y细胞3H-TdR+X（用生理盐水配制）

每组设置若干个重复样品。

（2）分别测定两组的CRD（细胞内的放射性强度），求每组的平均值。

（3）将各样品在适宜条件下培养合适时间后，测定CRD，求每组平均值并进行统计分析。

（要求与说明：

答题时用X、CRD、3H-TDR表示相关名词：

（；）Y细胞是能增殖的高等动物体细胞）请回答：

（1）实验目的：

。

（2）预测实验结果及结论：

。

（3）实验中采用3H-TDR的原因是：

。

　　【解析】本题考查对实验分析与探究能力。

根据要求与说明：

答题时用X、CRD、3H-TDR表示相关名词，Y细胞是能增殖的高等动物体细胞等，说明实验目的是探究物质X对Y细胞增殖（DNA合成）的影响。

影响有三个方面：

促进作用、抑制作用和无影响。

通过比较甲、乙两组含放射性物质的强度来判定：

如果乙组CRD明显高于甲组，说明X对Y细胞增殖（DNA合成）有促进作用；如果乙组CRD与甲组基本相同，说明X对Y细胞增殖（DNA合成）无影响；如果乙组CRD明显低于甲组，说明X对Y细胞增殖（DNA合成）有抑制作用。

由于3H-TDR是合成DNA的原料，所以两组的CRD（细胞内的放射性强度）表示细胞增殖程度。

　　【答案】

（1）探究X对Y细胞增殖（DNA合成）的影响

（2）如果乙组CRD明显高于甲组，说明X对Y细胞增殖（DNA合成）有促进作用。

如果乙组CRD与甲组基本相同，说明X对Y细胞增殖（DNA合成）无影响。

如果乙组CRD明显低于甲组，说明X对Y细胞增殖（DNA合成）有抑制作用

（3）3H-TDR是DNA合成的原料之一，可根据CRD变化来判断细胞增殖（DNA合成）

4．（2010·江苏）细胞周期包括分裂间期（分为G1期、S期和G2期）和分裂期（M期）。

下图标注了甲动物（体细胞染色体数为12）肠上皮细胞的细胞周期各阶段的时长及DNA含量。

请回答下列问题：

（1）若用含放射性同位素的胸苷（DNA复制的原料之一）短期培养甲动物肠上皮细胞后，处于S期的细胞都会被标记。

洗脱含放射性同位素的胸苷，换用无放射性的新鲜培养液培养，定期检测。

预计最快约h后会检测到被标记的M期细胞。

（2）从被标记的M期细胞开始出现到其所占M期细胞总数的比例达到最大值时，所经历的时间为期的时间，处于该期的一个细胞中染色体数目的变化情况是。

（3）若向甲动物肠上皮细胞培养液中加入过量胸苷，处于S期的细胞立刻被抑制，而处于其他时期的细胞不受影响。

预计加入过量胸苷约h后，细胞都将停留在S期。

（4）乙动物肠上皮细胞的细胞周期时长为24h，M期时长为l.9h。

若要在显微镜下观察细胞有丝分裂过程中染色体形态的变化，选用（填“甲”或“乙”）动物肠上皮细胞更合适。

（5）在光学显微镜下观察，同处于分裂末期的动物肠上皮细胞与洋葱根尖细胞，形态上最主要的区别是。

【解析】本题借助细胞周期的DNA含量变化曲线考查细胞周期及分裂期特点，同时考的主要区别是动物细胞的细胞质从中央向内凹陷，缢裂为两个；而植物细胞中央出现细胞板。

【答案】

（1）2.2

（2）M12→24→12（3）7.4（4）甲（5）动物肠上皮细胞膜从中部凹陷，细胞缢裂；洋葱根尖细胞在中央形成细胞板

5.（2010·北京）科学家以大肠杆菌为实验对象，运用同位素示踪技术及密度梯度离心方法进行了DNA复制方式的探索实验，实验内容及结果见下表。

组别

1组

2组

3组

4组

培养液中唯一氮源

14NH4Cl

15NH4Cl

14NH4Cl

14NH4Cl

繁殖代数

多代

多代

一代

两代

培养产物

A

B

B的子Ⅰ代

B的子Ⅱ代

操作

提取DNA并离心

离心结果

仅为轻带（14N/14N）

仅为重带（15N/15N）

仅为中带（15N/14N）

1/2轻带（14N/14N）1/2中带（15N/14N）

请分析并回答：

⑴要得到DNA中的N全部被放射性标记的大肠杆菌B，必须经过代培养，且培养液中的是唯一氮源。

⑵综合分析本实验的DNA离心结果，第组结果对得到结论起到了关键作用。

但需把它与第组和第组的结果进行比较，才能说明DNA分子的复制方式是复制。

⑶分析讨论：

1若子Ⅰ代DNA的离心结果为“轻”和“重”两条密度带，则“重带”DNA来自于

，据此可判断DNA分子的复制方式不是复制。

②将子Ⅰ代DNA双链分开后再离心，其结果（选填“能”或“不能”）判断DNA的复制方式。

③若在同等条件下将子Ⅱ代继续培养，子n代DNA离心的结果是：

密度带的数量和位置，放射性强度发生变化的是带。

④若某次实验的结果中，子Ⅰ代DNA的“中带”比以往实验结果的“中带”略宽，可能的原因是新合成DNA单链中的N尚有少部分为。

五、冲关检测，你能行！

本测试共有13道简答题。

1．（2012·福建模拟）蚕豆体细胞染色体数目2N=12，科学家用3H标记蚕豆根尖细胞的DNA，可以在染色体水平上研究真核生物的DNA复制方式。

实验的基本过程如下：

Ⅰ．将蚕豆幼苗培养在含有3H的胸腺嘧啶核苷的培养基上，培养一段时间后，观察细胞分裂中期染色体的放射性情况。

Ⅱ．当

DNA分子双链都被3H标记后，再将根移到含有秋水仙素的非放射性培养基中，培养一段时间后，观察细胞分裂中期染色体的放射性情况。

请回答相关问题：

（1）蚕豆根尖细胞进行的分裂方式是___________；秋水仙素能使部分细胞的染色体数目加倍，其作用的机理是____________________________。

（2）Ⅰ中，在根尖细胞进行第一次分裂时，每一条染色体上带有放射性的染色单体有______条，每个DNA分子中，有__________条链带有放射性。

Ⅱ中，若观察到一个细胞具有24条染色体，且二分之一的染色单体具有放射性，则表明该细胞的染色体在无放射性的培养基上复制次，该细胞含有__________个染色体组。

（3）上述实验表明，DNA分子的复制方式是__________________。

①碘在人体中主要参与甲状腺激素的合成。

人体甲状腺细胞以图一中曲线_______所示的方式吸收碘。

孕妇过量服用碘片会损伤胎儿甲状腺，人在幼年时期因甲状腺受损导致该激素分泌不足，则会患________。

这体现了人体体液调节对神经调节的影响作用。

②现用体重等方面大体相同的三组兔子进行实验。

将含有I131的注射液注射到A、B、C三组兔子的体内，然后，定时测定兔子甲状腺的放射量。

实验结果如图二所示。

4d后，向A组兔子注射无放射性的甲状腺激素，向B组兔子注射无放射性的促甲状腺激素，向C组兔子注射生理盐水。

第二次注射后，三组兔子中甲状腺放射量下降速度最快的是_____组。

（3）目前，地球大气中二氧化碳浓度有升高的趋势，其根本原因是①____________________，②________________________________。

（1）辐射诱变引发的变异属于基因突变，主要发生在细胞分裂的间期即DNA

3．含有32P或31P的磷酸，两者化学性质几乎相同，都可参与DNA分子的组成，32P比31P质量大。

现将某哺乳动物的细胞放在含有31P磷酸的培养基中，连续培养数代后得到G0代细胞。

然后将G0代细胞移至含有32P磷酸的培养基中培养，经过第1、2次细胞分裂后，分别得到Gl、G2代细胞。

再从G0、Gl、G2代细胞中提取出DNA，经密度梯度离心后得到结果如下图。

由于DNA分子质量不同，因此在离心管内的分布不同。

若①②③分别表示轻、中、重三种DNA分子的位置，请回答下列问题：

⑴G0、Gl、G2三代DNA离心后的试管分别是图中的：

G0，Gl，G2。

⑵G2代在①、②、③3条带中DNA数的比例是。

⑶图中①、②两条带中DNA分子所含的同位素磷分别是：

条带①________，条带②

____________。

4．回答下列与噬菌体侵染细菌实验有关的问题：

Ⅰ．1952年，赫尔希和蔡斯利用同位素标记完成了著名的噬菌体侵染细菌的实验，下面是实验的部分步骤：

（1）写出以上实验的部分操作步骤：

第一步____________________________。

第二步：

______________　。

（2）若要大量制备用35S标记的噬菌体，需先用35S的培养基培养_____　_____，

再用噬菌体去感染_____。

Ⅱ．在赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验中，用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，在理论上，上清液中不含放射性，下层沉淀物中具有很高的放射性；而实验的实际最终结果显示：

在离心上层液体中，也具有一定的放射性，而下层的放射性强度比理论值略低。

（1）在赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验中，采用的实验方法是_____　__。

（2）在理论上，上层液放射性应该为0，其原因是_____________。

（3）由于实验数据和理论数据之间有较大的误差，由此对实验过程进行误差分析：

①在实验中，从噬菌体和大肠杆菌混合培养，到用离心机分离，这一段时间如果过长，

会使上清液的放射性含量升高，其原因是__________________________。

②在实验中，如果有一部分噬菌体没有侵染到大肠杆菌细胞内，将__________（填“是”或“不是”）误差的来源，理由是__________________________。

（4）噬菌体侵染细菌

的实验证明了。

　【解析】I．

（1）赫尔希和蔡斯利用同位素标记完成了著名的噬菌体侵染细菌的实验，根

第二步：

把35S标记的噬菌体与细菌混合

（2）大肠杆菌被35S标记的大肠杆菌

Ⅱ．

（1）同位素标记法（同位素示踪法）

（2）理论上讲，噬菌体已将含32P的DNA全部注入大肠杆菌内，上清液中只含噬菌体蛋白质外壳

（3）①噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放出来，经离心后分布于上清液中②是没有侵入大肠杆菌的噬菌体经离心后分布于上清液中使上清液出现放射性

（4）DNA是遗传物质

5．科学家在

研究DNA分子复制方式时进行了如下的实验研究（已知培养用的细菌大约每20分钟分裂一次）。

实验一：

14N细菌＋14N培养基→20分钟破碎细胞离心→结果全为轻链DNA；实验二：

15N细菌＋15N培养基→20分钟破碎细胞离心→结果全为重链DNA；实验三：

15N细菌＋14N培养基→20分钟破碎细胞离心→结果全为中链DNA。

（

1）复制过程除需要模板DNA、脱氧核苷酸外，还需要、等（答两点）。

（2）实验结果证明DNA复制方式为，其中实验一和实验二起作用。

（3）若用15N标记的细菌的DNA作模板，用含14N的培养基培养，在上面的坐标图中画出连续培养细菌60分钟过程中，第二代和第四代细菌中含15N和14N的DNA的含量的柱状图。

（15N标记的模板DNA为第一代）

（3）

6．美国科学家阿格雷的研究成果是发现了细胞膜上专门供水分子进出的通道。

完成水通道科学研究的过程如下：

（1）观察：

科学家发现水分子能通过细胞膜。

（2）问题：

水究竟怎样通过细胞膜。

（3）假设：

20世纪80年代，美国科学家阿格雷认为细胞膜上的某种蛋白质就是水通道。

（4）实验：

要想证明细胞膜上的水通道是否是蛋白质，一般情况下，最好用同位素________

________________（填“15N”“35S”“32P”或“18O”）进行标记研究，这种蛋白质是在____________上合成的。

如图是阿格雷水通道验证实验：

将含有水通道和不含水

通道的细胞放在同一种水溶液中进行对照实验，图中表示两种不同细胞状态的变化，那么其中作为对照实验的是____________（填“A”或“B”组），你做出这一判断的依据是___________________________

_____________________________________________________________________________________________________________________。

（5）结论：

______________________________________________________________________。

（6）根据人体不同部位细胞功能推测，下列哪些部位细胞中含水通道蛋白最多（　　）

A．肺泡上皮细胞

B．红细胞

C．肾小管细胞

7．结合遗传物质的相关实验，回答下列问题：

（1）艾弗里及其同事进行肺炎双球菌转化实验的一部分图解，该实验成功的最关键的实验设计思路是________________________________________。

（2）上述实验证明了______________________________________。

（3）后来，赫尔希和蔡斯用____________方法，进一步表明DNA才是真正的遗传物质。

实验包括4个步骤：

①噬菌体与大肠杆菌混合培养；②35S和32P分别标记噬菌体；③放射性检测；④离心分离。

该实验步骤的正确顺序是________（用数字表示）。

（4）用被32P标记的噬菌体去侵染未被标记的大肠杆菌，离心后，发现放射性物质存在________（上清液或沉淀物）中。

（5）噬菌体的DNA连续复制n次后，含亲代噬菌体的DNA链的子代噬菌体个体应占总数的________。

（6）在蛋白质合成过程中，遗传信息的流动途径表达式是______________。

9．为了验证促进有丝分裂的物质对细胞分裂的促进作用，将小鼠的肝细胞悬浮液分成等量细胞数的甲、乙两组，在甲组的培养液中加入3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷（3H-TdR）；乙组中加入等剂量的3H-TdR并加入促进有丝分裂的物质。

培养一段时间后，分别测定甲、乙两组细胞的总放射性强度。

据此回答下列问题：

（1）细胞内3H-TdR参与合成的生物大分子是，该种分子所在的细胞结构名称是

、。

（2）乙组细胞的总放射性强度比甲组的，原因是

。

（3）细胞利用3H-TdR合成生物大分子的过程发生在细胞周期的期。

（4）在上述的实验中选用3H-TdR的原因是

。

　【解析】本题利用同位素标记法来研究DNA合成的时期，考查有丝分裂的有关知识。

10．胸腺嘧啶脱氧核糖核苷（简称胸苷）在细胞内可以转化为胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸，后者是合成DNA的原料。

用含有3H—胸苷的营养液，处理活的小肠黏膜层，半小时后洗去游离的3H—胸苷。

连续48小时检测小肠绒毛的被标记部位，结果如图（黑点表示放射性部位）。

请回答下列问题：

（1）处理后开始的几小时，发现只有a处可以能够检测到放射性，这说明什么？

。

（2）处理后24小时左右，在b处可以检测到放射性；48小时左右，在c处可以检测到放射性。

为什么？

。

（3）如果继续跟踪检测，小肠黏膜层上的放射性将发生怎样的变化？

。

（4）上述实验假如选用含有3H—尿嘧啶核糖核苷的营养液，请推测几小时内小肠黏膜层上放射性出现的情况将会怎样？

为什么？

。

　【解析】本题不仅要求学生能运用所学知识解答新情境中的问题，而且还需要有一定的

11.有关高尔基体的功能，科学家们做了大量的实验：

（1）Palade与他的同事Caro、Jamieson用哺乳动物的胰腺细胞做同位素标记实验。

给动物注射氚（3H）标记的亮氨酸，发现标记的亮氨酸首先

出现在粗面型内质网上；标记17分钟后，发现有标记氨基酸的蛋白质出现在高尔基体及其附近的分泌小泡中。

（2）给大鼠喂食富含脂肪的食物，然后在2～3小时内予以杀死。

在肝细胞内发现了400埃左右的脂蛋白颗粒，这些颗粒首先出现在滑面型内质网中，然后进入高尔基体的囊内，并积累于囊的边缘膨大处，最后从高尔基体囊脱离，形成分泌小泡。

（3）有人用14C标记的葡萄糖培养植物一小段时间后，从组织细胞中分离高尔基体，发现其中有新合成的非纤维素多糖。

（4）大鼠结肠的一种细胞向肠道分泌一种粘液糖蛋白。

给大鼠注射3H—葡萄糖后，15分钟内就可以看到放射性物质集中到高尔基体中，20分钟后放射性物质开始出现在粘液糖蛋白中，而4小时后带有放射性标记的粘液糖蛋白被排出到肠腔中。

（5）Whalcy等研究玉米根端细胞有丝分裂时，认为由高尔基体分出小泡，这些小泡在赤道板区融合而参加细胞壁的形成。

上述实验证明了高尔基体具有哪些功能?

实验

（1）表明高尔基体与的运输有关；

实验

（2）说明脂类的运输需要的参与；

实验（3）则证明植物的高尔基体能够；

实验（4）说明运输到高尔基体中的蛋白质和在那里的合成的结合在一起，形成粘液糖蛋白。

实验（5）则证明植物细胞中高尔基体与的形成有关。

12．某研究性学习小组为测定田间棉花的光合作用强度，设计如下实验方案：

实验原理：

①光合作用强度是指单位时间内单位面积叶片合成的有机物的量。

②5%的三氯乙酸能杀死筛管细胞（筛管是运输有机物的结构）。

实验材料：

号牌、5%的三氯乙酸、分析天平、称量皿、记录表