【蘇教版】2014屆高考生物一輪復習金榜課件：熱點專題系列同位素示蹤法的應用及分析

1、熱點專題系列（五）同位素示蹤法的應用及分析在近年的高考試題中，同位素示蹤法多有涉及。試題的內(nèi)容多在近年的高考試題中，同位素示蹤法多有涉及。試題的內(nèi)容多與經(jīng)典生物學實驗聯(lián)系，有時也可設置新情境來進行命題，其與經(jīng)典生物學實驗聯(lián)系，有時也可設置新情境來進行命題，其考查內(nèi)容涉及細胞內(nèi)的元素或化合物的來源、組成、分布和去考查內(nèi)容涉及細胞內(nèi)的元素或化合物的來源、組成、分布和去向以及細胞的結構和功能、化學物質(zhì)的變化、反應機理等。向以及細胞的結構和功能、化學物質(zhì)的變化、反應機理等。在解答同位素示蹤法應用問題時，首先需分清所標記的化合物，在解答同位素示蹤法應用問題時，首先需分清所標記的化合物，根據(jù)示蹤元素的移動

2、位置判斷生化反應的進程，進而了解細胞根據(jù)示蹤元素的移動位置判斷生化反應的進程，進而了解細胞的結構和功能、化學物質(zhì)的變化、反應機理等。的結構和功能、化學物質(zhì)的變化、反應機理等。1.1.標記某元素，追蹤其轉(zhuǎn)移途徑標記某元素，追蹤其轉(zhuǎn)移途徑如用如用1818O O標記標記H H2 2O O，光合作用只產(chǎn)生，光合作用只產(chǎn)生1818O O2 2，再用，再用1818O O標記標記COCO2 2，光合，光合作用只產(chǎn)生作用只產(chǎn)生O O2 2。證明光合作用產(chǎn)生的氧氣中的氧原子全部來自。證明光合作用產(chǎn)生的氧氣中的氧原子全部來自于于H H2 2O O，而不是來自于，而不是來自于COCO2 2?？栁牡扔?。卡爾文等用1

3、414C C標記的標記的1414COCO2 2，供小球，供小球藻進行光合作用，追蹤檢測其放射性，證明了藻進行光合作用，追蹤檢測其放射性，證明了COCO2 2中的碳在光中的碳在光合作用中轉(zhuǎn)化成有機物中碳的途徑。用同位素合作用中轉(zhuǎn)化成有機物中碳的途徑。用同位素1414C C標記，研究生標記，研究生長素的極性運輸問題等。長素的極性運輸問題等。2.2.標記特征元素，探究化合物的作用標記特征元素，探究化合物的作用如如T T2 2噬菌體侵染細菌的實驗中，用噬菌體侵染細菌的實驗中，用3232P P標記噬菌體的標記噬菌體的DNADNA，發(fā)現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)大腸桿菌體內(nèi)有放射性物質(zhì)；用大腸桿菌體內(nèi)有放射性物質(zhì)；用3535

4、S S標記蛋白質(zhì)，大腸桿菌內(nèi)未標記蛋白質(zhì)，大腸桿菌內(nèi)未發(fā)現(xiàn)放射性物質(zhì)。由此證明了發(fā)現(xiàn)放射性物質(zhì)。由此證明了DNADNA是是T T2 2噬菌體的遺傳物質(zhì)。噬菌體的遺傳物質(zhì)。3.3.標記特征化合物，探究詳細生理過程，研究生物學原理標記特征化合物，探究詳細生理過程，研究生物學原理如用如用3 3H H標記亮氨酸，探究分泌蛋白的分泌過程；用標記亮氨酸，探究分泌蛋白的分泌過程；用3 3H H標記胸腺標記胸腺嘧啶脫氧核苷酸，研究有絲分裂過程中染色體的變化規(guī)律；用嘧啶脫氧核苷酸，研究有絲分裂過程中染色體的變化規(guī)律；用1515N N標記標記DNADNA，證明了，證明了DNADNA復制的特點是半保留復制。復制的特

5、點是半保留復制?！靖呖祭C】【高考例證】(2012(2012山東高考山東高考) )假設一個雙鏈均被假設一個雙鏈均被3232P P標記的噬標記的噬菌體菌體DNADNA由由5 0005 000個堿基對組成，其中腺嘌呤占全部堿基的個堿基對組成，其中腺嘌呤占全部堿基的20%20%。用這個噬菌體侵染只含用這個噬菌體侵染只含3131P P的大腸桿菌，共釋放出的大腸桿菌，共釋放出100100個子代噬個子代噬菌體。下列敘述正確的是菌體。下列敘述正確的是( () )A.A.該過程至少需要該過程至少需要3 310105 5個鳥嘌呤脫氧核苷酸個鳥嘌呤脫氧核苷酸B.B.噬菌體增殖需要細菌提供模板、原料和酶等噬菌體增殖

6、需要細菌提供模板、原料和酶等C.C.含含3232P P與只含與只含3131P P的子代噬菌體的比例為的子代噬菌體的比例為149149D.D.該該DNADNA發(fā)生突變，其控制的性狀即發(fā)生改變發(fā)生突變，其控制的性狀即發(fā)生改變【解析】【解析】選選C C。A A項錯誤，項錯誤，A=T=5 000A=T=5 0002 220%=2 00020%=2 000，G=C=G=C=5 0005 0002 230%=3 00030%=3 000。一個。一個DNADNA復制形成復制形成100100個子代個子代DNADNA需要鳥需要鳥嘌呤脫氧核苷酸的個數(shù)嘌呤脫氧核苷酸的個數(shù)=99=993 000=2.973 000=

7、2.9710105 5；B B項錯誤，噬項錯誤，噬菌體侵染細菌后，噬菌體的菌體侵染細菌后，噬菌體的DNADNA作為模板；作為模板；C C項正確，項正確，1 1個被個被3232P P標記的噬菌體經(jīng)半保留復制形成的標記的噬菌體經(jīng)半保留復制形成的100100個子代有個子代有2 2個含個含3232P P，9898個個只含只含3131P P，所以含，所以含3232P P的子代噬菌體與只含的子代噬菌體與只含3131P P的子代噬菌體的比的子代噬菌體的比例為例為298=149298=149；D D項錯誤，由于一種氨基酸可以由多個密碼項錯誤，由于一種氨基酸可以由多個密碼子編碼，所以子編碼，所以DNADNA發(fā)生

8、基因突變，對應的氨基酸可能不變，控發(fā)生基因突變，對應的氨基酸可能不變，控制的性狀可能不變。制的性狀可能不變。1.(20131.(2013懷化模擬懷化模擬) )某成年雄性小鼠的初級精母細胞中有某成年雄性小鼠的初級精母細胞中有2020個個四分體，如取該小鼠的某種干細胞，放入含四分體，如取該小鼠的某種干細胞，放入含3 3H H標記的胸腺嘧啶標記的胸腺嘧啶脫氧核苷酸的培養(yǎng)液中培養(yǎng)，當該細胞首次進入有絲分裂后期脫氧核苷酸的培養(yǎng)液中培養(yǎng)，當該細胞首次進入有絲分裂后期時時( () )A.A.被標記的同源染色體移向兩極被標記的同源染色體移向兩極B.B.被標記的染色體是被標記的染色體是8080條條C.C.此時細

9、胞內(nèi)的基因表達很活躍此時細胞內(nèi)的基因表達很活躍D.D.此時細胞內(nèi)含有此時細胞內(nèi)含有2 2個染色體組個染色體組【解析】【解析】選選B B。一個四分體含。一個四分體含2 2條染色體，條染色體，4 4條染色單體，條染色單體，4 4個個DNADNA分子。某成年雄性小鼠的初級精母細胞中有分子。某成年雄性小鼠的初級精母細胞中有2020個四分體，個四分體，說明其含同源染色體說明其含同源染色體2020對。取該小鼠的某種干細胞對。取該小鼠的某種干細胞( (體細胞體細胞) )放放入含入含3 3H H標記的胸腺嘧啶脫氧核苷酸的培養(yǎng)液中培養(yǎng)，有絲分裂標記的胸腺嘧啶脫氧核苷酸的培養(yǎng)液中培養(yǎng)，有絲分裂間期，染色體復制包括

10、間期，染色體復制包括DNADNA復制和有關蛋白質(zhì)合成，此時細胞復制和有關蛋白質(zhì)合成，此時細胞內(nèi)的基因表達很活躍，有絲分裂后期基因表達不活躍，內(nèi)的基因表達很活躍，有絲分裂后期基因表達不活躍，C C錯誤。錯誤。由于復制時每條染色單體均被由于復制時每條染色單體均被3 3H H標記，該干細胞首次進入有絲標記，該干細胞首次進入有絲分裂后期時，被標記的染色體是分裂后期時，被標記的染色體是8080條，條，B B正確。有絲分裂后期，正確。有絲分裂后期，著絲粒分裂，姐妹染色單體分開，同源染色體不分離，同源染著絲粒分裂，姐妹染色單體分開，同源染色體不分離，同源染色體的分離應發(fā)生在減數(shù)第一次分裂后期，色體的分離應發(fā)

11、生在減數(shù)第一次分裂后期，A A錯誤。有絲分裂錯誤。有絲分裂后期，細胞內(nèi)含有后期，細胞內(nèi)含有4 4個染色體組，個染色體組，D D錯誤。錯誤。2.2.在證明在證明DNADNA是生物遺傳物質(zhì)的實驗中，用是生物遺傳物質(zhì)的實驗中，用3535S S標記的標記的T T2 2噬菌體噬菌體侵染未標記的大腸桿菌，以下對于沉淀物中含有少量放射性現(xiàn)侵染未標記的大腸桿菌，以下對于沉淀物中含有少量放射性現(xiàn)象的解釋，正確的是象的解釋，正確的是( () )A.A.經(jīng)攪拌與離心后有少量含經(jīng)攪拌與離心后有少量含3535S S的的T T2 2噬菌體吸附在大腸桿菌上噬菌體吸附在大腸桿菌上B.B.離心速度太快，含離心速度太快，含353

12、5S S的的T T2 2噬菌體有部分留在沉淀物中噬菌體有部分留在沉淀物中C.TC.T2 2噬菌體的噬菌體的DNADNA分子上含有少量的分子上含有少量的3535S SD.D.少量含有少量含有3535S S的蛋白質(zhì)進入大腸桿菌的蛋白質(zhì)進入大腸桿菌【解析】【解析】選選A A。3535S S標記的是噬菌體的蛋白質(zhì)外殼，標記的是噬菌體的蛋白質(zhì)外殼，DNADNA分子中不分子中不含含3535S S，T T2 2噬菌體的蛋白質(zhì)外殼不能進入大腸桿菌內(nèi)，但能吸附噬菌體的蛋白質(zhì)外殼不能進入大腸桿菌內(nèi)，但能吸附在大腸桿菌表面，造成一定的實驗誤差；是否留在沉淀物中，在大腸桿菌表面，造成一定的實驗誤差；是否留在沉淀物中，

13、與物質(zhì)的相對分子質(zhì)量有關，本題中與物質(zhì)的相對分子質(zhì)量有關，本題中T T2 2噬菌體蛋白質(zhì)外殼相對噬菌體蛋白質(zhì)外殼相對分子質(zhì)量相同，與轉(zhuǎn)速太快無關。分子質(zhì)量相同，與轉(zhuǎn)速太快無關。3.3.放射性同位素自顯影技術可用于研究細胞有絲分裂過程中放射性同位素自顯影技術可用于研究細胞有絲分裂過程中DNADNA和和RNARNA的變化。下圖表示洋蔥根尖細胞處于有絲分裂各階段的變化。下圖表示洋蔥根尖細胞處于有絲分裂各階段細胞中細胞中DNADNA和和mRNAmRNA的含量變化。試據(jù)圖回答有關問題。的含量變化。試據(jù)圖回答有關問題。(1)(1)在放射性同位素標記研究中，為區(qū)別在放射性同位素標記研究中，為區(qū)別DNADNA

14、和和RNARNA，選擇標記，選擇標記的合成原料依次是的合成原料依次是。研究中應選擇的材料是。研究中應選擇的材料是洋蔥根尖的洋蔥根尖的 ，你的依據(jù)是，你的依據(jù)是 。(2)(2)在細胞分裂的在細胞分裂的a a時期，細胞中的時期，細胞中的mRNAmRNA主要用于指導合成主要用于指導合成 。試解釋處于分裂期的細胞中。試解釋處于分裂期的細胞中mRNAmRNA含量較低的最可含量較低的最可能原因：能原因： 。(3)(3)圖示圖示c c時期細胞核時期細胞核DNADNA、染色體與染色單體數(shù)目之比為、染色體與染色單體數(shù)目之比為 ，這種比例將維持到細胞分裂的這種比例將維持到細胞分裂的期才可能開始變化。期才可能開始變

15、化。(4)(4)依據(jù)圖示，細胞中核糖體活動旺盛的時期可能是依據(jù)圖示，細胞中核糖體活動旺盛的時期可能是。(5)(5)圖中細胞核圖中細胞核DNADNA減半的原因是減半的原因是?！窘馕觥俊窘馕觥?1)DNA(1)DNA和和RNARNA的區(qū)別之一為堿基的組成不完全相同，的區(qū)別之一為堿基的組成不完全相同，DNADNA和和RNARNA特有的堿基分別為胸腺嘧啶、尿嘧啶，因此需要用放特有的堿基分別為胸腺嘧啶、尿嘧啶，因此需要用放射性同位素依次標記胸腺嘧啶脫氧核苷酸、尿嘧啶核糖核苷酸。射性同位素依次標記胸腺嘧啶脫氧核苷酸、尿嘧啶核糖核苷酸。(2)a(2)a為為DNADNA復制前期，此時期的特點是為復制前期，此時

16、期的特點是為DNADNA復制做好物質(zhì)準復制做好物質(zhì)準備，此時期轉(zhuǎn)錄形成的備，此時期轉(zhuǎn)錄形成的mRNAmRNA，主要用于合成與，主要用于合成與DNADNA復制有關的復制有關的蛋白質(zhì)。在分裂期細胞核蛋白質(zhì)。在分裂期細胞核DNADNA存在于高度螺旋化的染色體中，存在于高度螺旋化的染色體中，不能解旋、轉(zhuǎn)錄形成不能解旋、轉(zhuǎn)錄形成mRNAmRNA，因此分裂期的細胞中，因此分裂期的細胞中mRNAmRNA含量較低。含量較低。(3)(3)圖示圖示c c時期為時期為DNADNA復制后期，染色體復制完成，每條染色體復制后期，染色體復制完成，每條染色體有兩條染色單體，因此細胞核有兩條染色單體，因此細胞核DNADNA、染色體與染色單體數(shù)目比、染色體與染色單體數(shù)目比例為例為212212，到分裂后期隨著姐妹染色單體分開，這種比例，到分裂后期隨著姐妹染色單體分開，這種比例發(fā)生變化，三者比例變?yōu)榘l(fā)生變化，三者比例變?yōu)?10110。(4)(4)核糖體是合成蛋白質(zhì)核糖體是合成蛋白質(zhì)的場所，所以細胞分裂過程中核糖體功能活躍的時期是的場所，所以細胞分裂過程中核糖體功能活躍的時期是a a、c c。(5)(5)有絲分裂的末期，隨著染色體平均分配到兩個子細胞中，有絲分裂的末期，隨著染色體平均分配到兩個子細胞中，細胞核中細胞核中DNADNA