同位素標(biāo)記法的應(yīng)用及分析

1、第六單元第六單元 遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)第六單元第六單元 遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)考查特點考查特點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(xué)實驗聯(lián)系，有時也可設(shè)置新情境來進行命題多與經(jīng)典生物學(xué)實驗聯(lián)系，有時也可設(shè)置新情境來進行命題,其考查內(nèi)容涉及細(xì)胞內(nèi)的元素或化合物的來源、組成、分布其考查內(nèi)容涉及細(xì)胞內(nèi)的元素或化合物的來源、組成、分布和去向以及細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能、化學(xué)物質(zhì)的變化、反應(yīng)機理和去向以及細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能、化學(xué)物質(zhì)的變化、反應(yīng)機理等。等。解題指導(dǎo)解題指導(dǎo)在解答同位素示蹤法應(yīng)用問題時，首先需分清所標(biāo)記的化

2、合在解答同位素示蹤法應(yīng)用問題時，首先需分清所標(biāo)記的化合物，根據(jù)示蹤元素的移動位置判斷生化反應(yīng)的進程，進而了物，根據(jù)示蹤元素的移動位置判斷生化反應(yīng)的進程，進而了解細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能、化學(xué)物質(zhì)的變化、反應(yīng)機理等。解細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能、化學(xué)物質(zhì)的變化、反應(yīng)機理等。第六單元第六單元 遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)1標(biāo)記某元素，追蹤其轉(zhuǎn)移途徑標(biāo)記某元素，追蹤其轉(zhuǎn)移途徑如用如用18O標(biāo)記標(biāo)記H2O，光合作用只產(chǎn)生，光合作用只產(chǎn)生18O2，再用，再用18O標(biāo)記標(biāo)記CO2，光合作用只產(chǎn)生光合作用只產(chǎn)生O2。證明光合作用產(chǎn)生的氧氣中的氧原子全。證明光合作用產(chǎn)生的氧氣中的氧原子全部來自于部來自于H2O，而不是來自于，而

3、不是來自于CO2?？栁牡扔?。卡爾文等用14C標(biāo)記的標(biāo)記的14CO2，供小球藻進行光合作用，追蹤檢測其放射性，證明了，供小球藻進行光合作用，追蹤檢測其放射性，證明了CO2中的碳在光合作用中轉(zhuǎn)化成有機物中碳的途徑。用同位中的碳在光合作用中轉(zhuǎn)化成有機物中碳的途徑。用同位素素14C標(biāo)記，研究生長素的極性運輸問題等。標(biāo)記，研究生長素的極性運輸問題等。第六單元第六單元 遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)2標(biāo)記特征元素，探究化合物的作用標(biāo)記特征元素，探究化合物的作用如如T2噬菌體侵染細(xì)菌的實驗中，用噬菌體侵染細(xì)菌的實驗中，用32P標(biāo)記噬菌體的標(biāo)記噬菌體的DNA，發(fā)現(xiàn)大腸桿菌體內(nèi)有放射性物質(zhì)；用發(fā)現(xiàn)大腸桿菌體內(nèi)有

4、放射性物質(zhì)；用35S標(biāo)記蛋白質(zhì)，大腸標(biāo)記蛋白質(zhì)，大腸桿菌內(nèi)未發(fā)現(xiàn)放射性物質(zhì)。由此證明了桿菌內(nèi)未發(fā)現(xiàn)放射性物質(zhì)。由此證明了DNA是噬菌體的遺是噬菌體的遺傳物質(zhì)。傳物質(zhì)。3標(biāo)記特征化合物，探究詳細(xì)生理過程，研究生物學(xué)原理標(biāo)記特征化合物，探究詳細(xì)生理過程，研究生物學(xué)原理如用如用3H標(biāo)記亮氨酸，探究分泌蛋白的分泌過程；用標(biāo)記亮氨酸，探究分泌蛋白的分泌過程；用3H標(biāo)記標(biāo)記胸腺嘧啶脫氧核苷酸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)研究有絲分裂過程中染色體的變化規(guī)律；用律；用15N標(biāo)記標(biāo)記DNA,證明了證明了DNA復(fù)制的特點是半保留復(fù)制。復(fù)制的特點是半保留復(fù)制。第六單元第六單元 遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)遺

5、傳的物質(zhì)基礎(chǔ)1用用32P標(biāo)記了玉米體細(xì)胞標(biāo)記了玉米體細(xì)胞(含含20條染色體條染色體)的的DNA分子雙鏈，分子雙鏈，再將這些細(xì)胞轉(zhuǎn)入不含再將這些細(xì)胞轉(zhuǎn)入不含32P的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，在第二次細(xì)胞的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，在第二次細(xì)胞分裂完成后每個細(xì)胞中被分裂完成后每個細(xì)胞中被32P標(biāo)記的染色體條數(shù)是標(biāo)記的染色體條數(shù)是()A0條條B20條條C大于大于0小于小于20條條 D以上都有可能以上都有可能C第六單元第六單元 遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)解析：解析：(1)利用放射性利用放射性32P，跟蹤研究，跟蹤研究DNA復(fù)制的規(guī)律特點，復(fù)制的規(guī)律特點，(2)結(jié)合所學(xué)知識推測：第一次細(xì)胞分裂完成后所形成的細(xì)胞結(jié)合所學(xué)知識推

6、測：第一次細(xì)胞分裂完成后所形成的細(xì)胞中，中，DNA雙鏈均是一條鏈含有雙鏈均是一條鏈含有32P，另一條鏈不含，另一條鏈不含32P，第二，第二次細(xì)胞分裂的間期，染色體復(fù)制后一條染色單體含次細(xì)胞分裂的間期，染色體復(fù)制后一條染色單體含32P，一，一條染色單體不含條染色單體不含32P，有絲分裂后期，姐妹染色單體分離，有絲分裂后期，姐妹染色單體分離，如果含如果含32P的的20條染色體同時移向細(xì)胞的一極，不含條染色體同時移向細(xì)胞的一極，不含32P的的20條染色體同時移向細(xì)胞的另一極，則產(chǎn)生的子細(xì)胞中被條染色體同時移向細(xì)胞的另一極，則產(chǎn)生的子細(xì)胞中被32P標(biāo)記的染色體條數(shù)是標(biāo)記的染色體條數(shù)是20條和條和0條，

7、如果分別移向細(xì)胞兩極的條，如果分別移向細(xì)胞兩極的20條染色體中既有含條染色體中既有含32P的，也有不含的，也有不含32P的，則形成的子細(xì)的，則形成的子細(xì)胞中被胞中被32P標(biāo)記的染色體條數(shù)大于標(biāo)記的染色體條數(shù)大于0小于小于20條。條。第六單元第六單元 遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)A第六單元第六單元 遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)第六單元第六單元 遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)3在生命科學(xué)研究中，在生命科學(xué)研究中，“放射性同位素示蹤法放射性同位素示蹤法”是常用的研是常用的研究手段。請分析下列幾個科學(xué)實驗，回答有關(guān)問題：究手段。請分析下列幾個科學(xué)實驗，回答有關(guān)問題：(1)將大腸桿菌的將大腸桿菌的DNA分

8、子用分子用3H標(biāo)記后，放在普通培養(yǎng)基上繁標(biāo)記后，放在普通培養(yǎng)基上繁殖兩代，如下圖所示。該實驗有力地證明了殖兩代，如下圖所示。該實驗有力地證明了DNA分子的復(fù)制分子的復(fù)制方式是方式是_。若在此過程中，共消耗了游離的胸腺。若在此過程中，共消耗了游離的胸腺嘧啶脫氧核苷酸嘧啶脫氧核苷酸183個，則親代個，則親代DNA分子中含腺嘌呤脫氧核分子中含腺嘌呤脫氧核苷酸苷酸_個。個。半保留復(fù)制半保留復(fù)制61第六單元第六單元 遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)(2)魯賓和卡門用放射性魯賓和卡門用放射性18O分別標(biāo)記分別標(biāo)記H2O和和CO2分子，證明了分子，證明了光合作用過程中產(chǎn)生的光合作用過程中產(chǎn)生的O2來自來自_；卡

9、爾文用；卡爾文用14C標(biāo)記的標(biāo)記的CO2研究光合作用暗反應(yīng)過程中研究光合作用暗反應(yīng)過程中C的轉(zhuǎn)移途徑，的轉(zhuǎn)移途徑，14C在化合物在化合物中的出現(xiàn)順序依次是：中的出現(xiàn)順序依次是：14CO2_(化合物化合物) _。(3)用含放射性元素的氨基酸培養(yǎng)豚鼠的胰腺細(xì)胞，研究豚鼠用含放射性元素的氨基酸培養(yǎng)豚鼠的胰腺細(xì)胞，研究豚鼠分泌蛋白的合成和分泌過程，放射性在核糖體出現(xiàn)后，依次分泌蛋白的合成和分泌過程，放射性在核糖體出現(xiàn)后，依次經(jīng)過經(jīng)過_、_和和_，最后出現(xiàn)在細(xì)胞，最后出現(xiàn)在細(xì)胞外。外。 H2OC3(CH2O)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)高爾基體高爾基體細(xì)胞膜細(xì)胞膜第六單元第六單元 遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)解析：解析

10、：(1)用放射性同位素示蹤法可以有力地證明用放射性同位素示蹤法可以有力地證明DNA分子的分子的復(fù)制方式為半保留復(fù)制。復(fù)制方式為半保留復(fù)制。DNA分子復(fù)制兩次，凈增加分子復(fù)制兩次，凈增加3個個DNA分子，此過程共消耗胸腺嘧啶脫氧核苷酸分子，此過程共消耗胸腺嘧啶脫氧核苷酸183個，則每個，則每個個DNA分子中含胸腺嘧啶脫氧核苷酸數(shù)為分子中含胸腺嘧啶脫氧核苷酸數(shù)為183361(個個)，雙鏈雙鏈DNA分子中，腺嘌呤脫氧核苷酸數(shù)目與胸腺嘧啶脫氧核分子中，腺嘌呤脫氧核苷酸數(shù)目與胸腺嘧啶脫氧核苷酸數(shù)目相等。苷酸數(shù)目相等。(2)卡爾文用卡爾文用14C標(biāo)記的標(biāo)記的CO2研究光合作用暗反研究光合作用暗反應(yīng)過程中應(yīng)過程中C的轉(zhuǎn)移途徑，含有的轉(zhuǎn)移途徑，含有14C的的CO2先與先與C5形成形成C3，然后，然后在在ATP供能和供能和H作為還原劑的作用下生成了作為還原劑的作用下生成了(CH2O)。(3)分分泌蛋白形成的過程是：先在核糖體中將氨基酸合成多肽鏈，