同位素标记法小专题word版本.docx

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同位素标记法小专题

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一、考点说明

在高考理综生物考试中常以选择题的形式考查同位素标记法的应用。

三模考试中刚好也出现了同位素标记的问题“同位素标记法”与分泌蛋白、光合作用、噬菌体侵染细菌、基因工程、基因诊断等生物知识相关，主要涉及教材相关考点：

1．光合作用（教材必一册P51鲁宾和卡门实验）

2．植物的矿质营养（教材必一册P61小资料矿质元素的运输）

3．遗传物质的证据（教材必二册P4噬菌体侵染细菌的实验）

4．C3植物和C4植物（教材选修P29）

5．基因工程（教材选修P54基因诊断、56病毒检测）

6．细胞的生物膜系统（教材选修P61分沁蛋白的合成与分泌）

拓展问题：

7、DNA的复制

5．细胞分裂过程中DNA和RNA的复制

二、同位素标记法概述

在中子和质子组成的原子核内，质子数相同，中子数不同的这一类原子称为同位素。

同位素包括稳定同位素和放射性同位素。

稳定同位素是指原子核结构稳定，不会发生衰变的同位素，如15N，18O等。

放射性同位素是指原子核不稳定会发生衰变，发出α射线或β射线或γ射线的同位素，如3H、14C、32P、35S、131I、42K等。

同位素可用于追踪物质的运行和变化规律。

用同位素标记的化合物，化学性质不会改变。

科学家通过追踪同位素标记的化合物，可以弄清化学反应的详细过程。

这种方法叫做同位素标记法。

氢的同位素：

氕、氘和氚，氚具有放射性，能够发射负B射线，因而可以通过探测器进行追踪；碳的同位素：

稳定同位素12C、13C和放射性同位素14C；氧的同位素：

16O、17O、18O，它们都不具有放射性，因此不能通过放射性进行追踪；磷的同位素：

除了质量数为31的一种稳定性同位素外，还有几个放射性同位素，其质量数为29、30、32、33和34；但只有质量数为32和33的同位素存在足够长的时间可以作为示踪物之用，32和33都可以发射负B射线。

硫的同位素：

硫的同位素32S、33S、34S、35S和36S中，除35S外，其它放射性同位素的半衰期都很短，因此在放射性同位素示踪法中，用的多是35S。

除了课本中介绍的这些实验中涉及到同位素标记法的应用之外，在一些习题中也经常涉及到。

例如用N的同位素15N标记核苷酸研究DNA的半保留复制；利用N的同位素15N标记氨基酸，研究其在动植物体内的转移途径；用42K标记的培养基来研究矿质元素在植物体内的运输途径等。

只要我们了解其中的原理便能触类旁通，解决学习中的困难。

三、例题分析：

例一、如何研究分泌蛋白的合成与分泌过程？

例二、光合作用释放的O2到底是来自H2O，还是CO2呢，还是两者兼而有之？

设计实验步骤并预测结果和结论？

例三：

在光照下，供给玉米离体叶片少量的14C02，随着光合作用时间的延续，在光合作用固定CO2形成的C3化合物和C4化合物中，14C含量变化示意图正确的是（）

变式（10全国卷I）光照条件下，给C3植物和C4植物叶片提供14CO2，然后检测叶片中的14C。

下列有关检测结果的叙述，错误的是（）

A.从C3植物的淀粉和C4植物的葡萄糖中可检测到14C

B.在C3植物和C4植物呼吸过程产生的中间产物中可检测到14C

C.随光照强度增加，从C4植物叶片中可检测到含14C的C4大量积累

D.在C3植物叶肉组织和C4植物维管束鞘的C3中可检测到14C

例4：

思考:

用H218O灌溉植物，18O的去向？

书写出物质去向流程

例5：

有人用同位素示踪法做了一个实验，给农作物施用有放射性同位素15N标记的氮肥，自己以此农作物为食物,结果在自己的尿液中检测到15N。

请分析同位素15N的具体行程。

例6:

有15N标记的一个DNA分子,DNA所有氮均为15N，放在含有14N的培养基中复制三次，则含15N的DNA分子占全部DNA分子的比例和含有15N的DNA单链占全部DNA分子单链的比例依次是（）

例7：

一般来说,细胞周期中的分裂间期和分裂期相比,持续时间短的时期是_______；动物细胞培养时,如果缺少氨基酸的供应,细胞一般会停留在细胞周期的_______________,假定体细胞的染色体数是10，将体细胞放入含有3H-胸腺嘧啶的培养液中培养,请推测其中一个细胞进行一次DNA复制后,该细胞分裂后期将有___________条染色体被标记。

变式题：

在放射性同位素标记研究细胞有丝分裂过程中，为区别DNA和RNA，最好选择标记的合成原料依次是：

胸腺嘧啶脱氧核苷酸标记、尿嘧啶核糖核苷酸标记

变式题：

如果将含有1对同源染色体的精原细胞的ＤＮＡ分子用15Ｎ标记，并提供14Ｎ的原料，则该精原胞产生的四个精子中没有放射性同位素15N的有（）个

例8：

核酸分子杂交可发生在DNA与DNA之间、DNA与RNA之间，那么对于带有放射性标记的单链DNA-CGGTA-，可与下列哪一种RNA发生杂交（）

A.-GCCAT-B.-GCCAU-C.-UACCG-D.-TAGGC-

例9：

如果用3H、15N、32P、35s标记噬菌体后，让其侵染未被标记的细菌产生子代噬菌体的组成结构成分中，能够找到的放射性元素是（）

A．可在外壳中找到3H、15N、和35SB．可在DNA中找到3H、15N、32P

C．可在外壳中找到15N、32P和35SD．可在DNA中找到15N、32P、35S

四、巩固练习：

1、某杂交瘤细胞中有DNA32个，将杂交瘤细胞在适宜的培养基中体外进行培养，培养基中无P32,则该杂交瘤细胞第一次有丝分裂的后期被标记的染色体有条

2、将植物细胞在氘标记的尿嘧啶核糖核苷酸存在下温育数小时，然后收集细胞，经适当处理后获得各种细胞器。

放射性将主要存在于（）

A.叶绿体和高尔基体B.细胞核和液泡C.细胞核和内质网D.线粒体和叶绿体

3、用同位素14C标记的吲哚乙酸来处理一段枝条的一端，然后探测另一端是否含有放射性14C的吲哚乙酸存在。

枝条及位置如图，下列有关处理方法及结构的叙述正确的是

A．处理甲图中A端，不可能在甲图中的B端探测到14C的存在

B．处理乙图中A端，能在乙图中的B端探测到14C的存在

C．处理乙图中B端，能在乙图中的A端探测到14C的存在

D．处理甲图中B端，能在甲图中的A端探测到14C的存在

4、放射性同位素示踪法是生物学研究过程中常采用的技术手段。

下面是几个放射性同位素示踪实验，对其结果的叙述不正确的是

A．给玉米提供14CO2，则14C的转移途径大致是14CO2→14C4→14C3→（14CH2O）

B．用含有3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的营养液培养液培养洋葱的根尖，可以在细胞核和线粒体处检测到较强的放射性，而在核糖体处则检测不到

C．要得到含32P的噬菌体，必须先用含32P的培养基培养细菌

D．小白鼠吸入18O2后呼出的二氧化碳不会含有18O，但尿液中会含有少量的H218O

5、下面是几个放射性同位素示踪实验，对其结果的叙述不合理的是（）

A．给玉米提供14CO2，14C在玉米光合作用中的转移途径大致是：

14CO2→14C4→14C3→14C6H12O6

B．在含葡萄糖（C6H12O6）和乳糖（14C12H22O11）的培养液中培养大肠杆菌，需一段时间后才会出现含14C的细菌细胞

C．给水稻叶片提供C18O2，水稻根细胞中可产生含18O的酒精

D．小白鼠吸入18O2后呼出的二氧化碳一定不含18O，而尿液中有H218O

6、生物学研究所选择的技术（方法）正确的是：

A、用层析液提取叶绿体中的色素

B、用标记重捕法进行鼠的种群年龄结构的调查

C、动物细胞的融合和植物细胞的融合均可用聚乙二醇作促融剂

Ｄ、用3H标志的尿嘧啶核糖核苷酸研究DNA的复制

7、在某细胞培养液中加入32P标记的磷酸分子，短时间内分离出细胞的ATP，发现其含量变化不大，但部分ATP的末端

已带上放射性标记，该现象不能说明（）

A．ATP中远离A的磷酸容易脱离B．部分32P标志的ATP是重新合成的

C．ATP是细胞内的直接能源物质D．该过程中ATP既有合成又有分解

8、将原褐固氮菌和根瘤菌培养在无氮源的培养基中，但是空气中提供了14N，最后细胞中能够检测到14N有机物的是

9、右图是植物体根尖的有关生命现象示意图。

请回答下列问题：

（1）图中表示分裂间期的序号是，该时期细胞进行的主要生理活动是

。

（2）生长素能促进细胞的伸长生长。

根尖生长素应由

区的细胞产生，主要作用于区。

利用根尖产生的植物激素，如或其类似物处理材料，有利于观察有丝分裂分裂期图像。

（3）图中③过程除表示了生长现象外还表示了细胞的现象，后一现象出现的根本原因是。

（4）做用含32P标记的矿质营养液培养植物幼苗的实验时，含32P标记的离子进入根细胞的方式应为，吸收的32P在植物体内主要用于形成细胞的（结构）。

为使实验结果更科学，实验中必须控制无关变量，除了保证含32p离子的充分供给，还应保证根尖的（生理作用）。

10、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时单个细胞中DNA和信使RNA的含量变化。

请据图回答：

（1）在放射性同位素标记研究中，为区别DNA和RNA，最好选择标记的合成原料分别是________、________，研究中应选择洋葱根尖的_______部分。

（2）c时期细胞核DNA、染色体与染色单体的比例为________，这种比例将维持到细胞分裂的________期才开始变化。

（3）由d到e过程中细胞核DNA减少一半的原因是________。

（4）a时期中的mRNA主要用于指导与有关的蛋白质的合成。

d、e时期细胞中mRNA含量较低的最可能原因是________。

（5）细胞分裂过程中核糖体功能活跃的时期是    （填图中字母）。

d—e段细胞质中mRNA明显减少，最可能的原因是    ，且原来的mRNA不断被分解。

（6）根据诱变育种原理，诱变剂发挥作用的时期是图甲的    阶段（填图中字母）。

（7）如果将此生物的细胞培养在含。

H3标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养液中，则当细胞分裂至图乙所示时期时，细胞核中含放射性DNA占总DNA的    ％。

11、在植物组织培养过程中，需要一些诱导因素才能使高度分化的植物体细胞表现出全能性。

请根据下面提供的实验材料、方法和原理，探究细胞分裂素对细胞分裂过程是否有促进作用的有关实验。

（1）实验材料：

胡萝卜愈伤组织、一定浓度的细胞分裂素溶液、不含植物激素和放射性元素的培养液、3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷（3H—TdR）、蒸馏水、必要的其它实验用具等。

（2）实验原理：

细胞内的3H—TdR参与合成DNA，DNA的合成总是发生在细胞周期的间期，因此，细胞中总放射性强度的大小反映了细胞分裂的快慢。

）

（3）实验步骤：

①取胡萝卜愈伤组织均分为两A、B组，分别培养在不含植物激素和放射性元素的培养液中；

②；

③；

④。

（4）预期实验现象及相应结论：

。

（5）若通过上述实验确定细胞分裂素对细胞分裂有促进作用，为了确定细胞分裂素促进细胞分裂增殖的最适浓度，在此实验的基础上应如何进行实验？

请简述实验方法。