高考生物全程復(fù)習(xí)策略大一輪配套熱點(diǎn)專題突破系列：同位素標(biāo)記法的應(yīng)用41張ppt高考

1、熱點(diǎn)專題突破系列（四）同位素標(biāo)記法的應(yīng)用【三年考情分析】在近幾年的高考試題中，同位素標(biāo)記法多有涉及。試題的內(nèi)容多與經(jīng)典生物學(xué)實(shí)驗(yàn)聯(lián)系，有時(shí)也設(shè)置新情境來(lái)進(jìn)行命題，考查內(nèi)容涉及細(xì)胞內(nèi)的元素或化合物的來(lái)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(jī)理等。對(duì)近三年高考分析如下：考查點(diǎn)考查點(diǎn)具體內(nèi)容具體內(nèi)容近三年考情近三年考情統(tǒng)計(jì)統(tǒng)計(jì)化學(xué)元素的化學(xué)元素的轉(zhuǎn)移途徑轉(zhuǎn)移途徑光合作用產(chǎn)生的光合作用產(chǎn)生的o o2 2來(lái)自來(lái)自水水20122012北京北京t29t29暗反應(yīng)中碳的去向暗反應(yīng)中碳的去向細(xì)胞呼吸過(guò)程中的物質(zhì)細(xì)胞呼吸過(guò)程中的物質(zhì)轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移生長(zhǎng)素的極性運(yùn)輸生長(zhǎng)素的極性運(yùn)輸生理過(guò)程及生理過(guò)程

2、及發(fā)生場(chǎng)所發(fā)生場(chǎng)所分泌蛋白的分泌過(guò)程分泌蛋白的分泌過(guò)程20122012山東山東t5t5、t24t24dnadna的半保留復(fù)制的半保留復(fù)制化合物的作化合物的作用用噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)20112011浙江浙江t31t31【分類突破通關(guān)】類型一 元素的轉(zhuǎn)移途徑【通關(guān)典例】(2014寶雞模擬)同位素的發(fā)現(xiàn)為探明許多生命的奧秘起了很重要的作用。(1)用18o標(biāo)記二氧化碳，使其參與光合作用，再經(jīng)有氧呼吸，則18o轉(zhuǎn)移的途徑是()a.c18o2(ch218o)h218o b.c18o2(ch218o)c18o2c.d.c18o218o2(2)如果用含15n的蛋白質(zhì)飼料飼養(yǎng)體內(nèi)不含15n的大白

3、鼠，較長(zhǎng)一段時(shí)間后，從大白鼠的組織中分離出下列物質(zhì)，其中含有15n的是(多選)()a.脂肪酸b.淀粉酶c.肌糖原d.生長(zhǎng)激素(3)植物光合作用產(chǎn)生的o2來(lái)自h2o，還是來(lái)自co2？請(qǐng)寫(xiě)出簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)思路證明你的結(jié)論。_ 。【解題指南】解答本題需注意以下兩點(diǎn)：(1)識(shí)記co2中氧的轉(zhuǎn)移途徑：co2(ch2o)co2。(2)知道哪些化合物含有n元素，如氨基酸、蛋白質(zhì)、核苷酸、核酸、atp等?！窘馕觥?1)二氧化碳在光合作用中參與暗反應(yīng)，生成有機(jī)物(ch2o)，有機(jī)物(葡萄糖)又在細(xì)胞呼吸中首先分解成丙酮酸，丙酮酸在有氧呼吸第二階段分解成co2，所以二氧化碳中18o的轉(zhuǎn)移途徑是：c18o2(ch218o

4、)c18o2。(2)淀粉酶和生長(zhǎng)激素是蛋白質(zhì)類化合物，含有n元素。(3)本小題的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)可用同位素標(biāo)記法。分別將用同位素18o標(biāo)記的h218o和c18o2提供給兩組植物進(jìn)行光合作用實(shí)驗(yàn)，分析兩組植物光合作用釋放的氧氣，18o2僅在提供h218o的那組植物中產(chǎn)生，即可證明光合作用產(chǎn)生的o2來(lái)自h2o。答案：(1)b(2)b、d(3)來(lái)自h2o。分別將c18o2和h218o提供給兩組植物，分析兩組植物光合作用釋放的氧氣，18o2僅在提供h218o的那組植物中產(chǎn)生，即可證明上述結(jié)論【通關(guān)錦囊】化學(xué)元素轉(zhuǎn)移途徑的實(shí)例分析1.光合作用產(chǎn)物中o元素的來(lái)源：(1)若用18o標(biāo)記的h218o和未標(biāo)記的co2一

5、起做實(shí)驗(yàn)，結(jié)果產(chǎn)生的氧氣全是18o2。(2)若用18o標(biāo)記的c18o2和未標(biāo)記的h2o一起做實(shí)驗(yàn)，結(jié)果產(chǎn)生的氧氣全是16o2。(3)結(jié)論：光合作用過(guò)程中o2中的o全部來(lái)自h2o。2.暗反應(yīng)過(guò)程中c元素的去向：(1)標(biāo)記方法：用14c標(biāo)記co2中的c。(2)轉(zhuǎn)移途徑：隨著14co2的固定，14c首先出現(xiàn)在c3中，然后c3被還原，14c進(jìn)入c5和(ch2o)中。3.研究細(xì)胞呼吸過(guò)程中物質(zhì)的轉(zhuǎn)移途徑：(1)用18o標(biāo)記氧氣(18o2)，生成的水全部有放射性，生成的二氧化碳全部無(wú)放射性，即18o2h218o。(2)用18o標(biāo)記葡萄糖(c6h1218o 6)，生成的二氧化碳全部有放射性，生成的水全部無(wú)放

6、射性，即c6h1218o6c18o2。4.生長(zhǎng)素的極性運(yùn)輸：(1)實(shí)驗(yàn)過(guò)程：用同位素14c標(biāo)記植物組織的形態(tài)學(xué)上端的生長(zhǎng)素(吲哚乙酸)，可在形態(tài)學(xué)下端探測(cè)到放射性同位素14c，而標(biāo)記形態(tài)學(xué)下端的生長(zhǎng)素，則在形態(tài)學(xué)上端探測(cè)不到放射性同位素。(2)結(jié)論：植物生長(zhǎng)素只能從形態(tài)學(xué)的上端運(yùn)輸?shù)叫螒B(tài)學(xué)的下端?！就P(guān)特訓(xùn)】1.(2014濰坊模擬)用18o標(biāo)記葡萄糖中的氧，經(jīng)有氧呼吸后，下列物質(zhì)中可能有18o的是()a.h2ob.co2c.c2h5ohd.c3h6o3【解析】選b。有氧呼吸過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生c2h5oh和c3h6o3，用18o標(biāo)記葡萄糖中的氧，經(jīng)有氧呼吸第一階段，氧進(jìn)入丙酮酸，丙酮酸進(jìn)入第二階段產(chǎn)

7、生co2，所以co2中含18o，而h2o中的氧來(lái)自空氣中的o2。2.(2014南京模擬)光合作用是地球上最重要的化學(xué)反應(yīng)。同位素標(biāo)記法的引入，為探尋和建立光合作用的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，做出了巨大的貢獻(xiàn)。(1)1941年，魯賓用同位素標(biāo)記法追蹤光合作用中o2的來(lái)源。魯賓用h218o和普通的co2進(jìn)行小球藻光合作用實(shí)驗(yàn)(見(jiàn)圖a)，結(jié)果放出的o2具有放射性。若用c18o2和普通的h2o進(jìn)行光合作用實(shí)驗(yàn)(見(jiàn)圖b)，結(jié)果產(chǎn)生的o2不具有放射性。綜合實(shí)驗(yàn)，可獲得的結(jié)論是 。(2)美國(guó)科學(xué)家卡爾文用同位素標(biāo)記法來(lái)追蹤co2是如何轉(zhuǎn)變成碳水化合物的?？栁慕o小球藻懸浮液通入14co2，光照一定時(shí)間(從1秒到數(shù)分鐘)

8、后殺死小球藻，同時(shí)提取產(chǎn)物并分析。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，僅僅30秒的時(shí)間，co2已經(jīng)轉(zhuǎn)化為許多種類的化合物。想要探究co2轉(zhuǎn)化成的第一個(gè)產(chǎn)物是什么，可能的實(shí)驗(yàn)思路是_ 。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在光照下物質(zhì)a和物質(zhì)b的濃度很快達(dá)到飽和并保持穩(wěn)定。此時(shí)突然中斷co2的供應(yīng)，a、b物質(zhì)的變化如圖c所示。以上實(shí)驗(yàn)說(shuō)明，固定co2的化合物是，co2轉(zhuǎn)化成的第一個(gè)產(chǎn)物是?！窘馕觥?1)由圖a中co2+ h218o18o2和圖b中c18o2+h2oo2可知，光合作用釋放的o2來(lái)源于h2o。(2)卡爾文實(shí)驗(yàn)中僅30秒的時(shí)間，co2已經(jīng)轉(zhuǎn)化為許多種類的化合物，無(wú)法判斷哪種化合物是第一個(gè)產(chǎn)物，因此要探究co2轉(zhuǎn)化成的第一個(gè)產(chǎn)物，只有盡可

9、能縮短光照時(shí)間，然后殺死小球藻，同時(shí)提取產(chǎn)物分析，當(dāng)檢測(cè)到的產(chǎn)物只有一種時(shí)，該化合物就是第一個(gè)產(chǎn)物。突然中斷co2供應(yīng)，固定co2的化合物的消耗將減少，其含量將逐漸增多(如物質(zhì)b)，而co2轉(zhuǎn)化成的第一個(gè)產(chǎn)物將開(kāi)始減少(如物質(zhì)a)。答案：(1)光合作用釋放的o2來(lái)源于h2o，而不是co2(2)縮短光照時(shí)間，當(dāng)檢測(cè)到的產(chǎn)物只有一種時(shí)，這個(gè)化合物就是第一個(gè)產(chǎn)物ba類型二 生理過(guò)程及發(fā)生場(chǎng)所【通關(guān)典例】(2012山東高考)假設(shè)一個(gè)雙鏈均被32p標(biāo)記的噬菌體dna由5 000個(gè)堿基對(duì)組成，其中腺嘌呤占全部堿基的20%。用這個(gè)噬菌體侵染只含31p的大腸桿菌，共釋放出100個(gè)子代噬菌體。下列敘述正確的是(

10、)a.該過(guò)程至少需要3105個(gè)鳥(niǎo)嘌呤脫氧核苷酸b.噬菌體增殖需要細(xì)菌提供模板、原料和酶等c.含32p與只含31p的子代噬菌體的比例為1 49d.該dna發(fā)生突變，其控制的性狀即發(fā)生改變【解題指南】解答本題的關(guān)鍵是：(1)題干中的關(guān)鍵信息：1個(gè)被32p標(biāo)記的噬菌體；共釋放出100個(gè)子代噬菌體。(2)dna復(fù)制n次后需要加入某種脫氧核苷酸的個(gè)數(shù)=(2n-1)1個(gè)dna中的某種脫氧核苷酸數(shù)。(3)1種氨基酸可以由多個(gè)密碼子編碼，所以dna發(fā)生基因突變對(duì)應(yīng)的氨基酸可能不變，控制的性狀可能不變?！窘馕觥窟xc。具體分析如下：a項(xiàng)錯(cuò)誤，a=t=5 000220%= 2 000個(gè)，g=c=5 000230%=

11、3 000個(gè)。dna復(fù)制n次后需要加入鳥(niǎo)嘌呤脫氧核苷酸的個(gè)數(shù)為(2n-1)1個(gè)，dna中的鳥(niǎo)嘌呤脫氧核苷酸數(shù)為993 000=2.97105。b項(xiàng)錯(cuò)誤，噬菌體侵染細(xì)菌時(shí)，噬菌體的dna進(jìn)入作為模板，不需要細(xì)菌提供。c項(xiàng)正確，1個(gè)被32p標(biāo)記的噬菌體經(jīng)半保留復(fù)制形成的100個(gè)子代中有2個(gè)子代噬菌體含32p，98個(gè)只含31p，所以含32p的子代噬菌體與只含31p的子代噬菌體的比例為298=149。d項(xiàng)錯(cuò)誤，由于一種氨基酸可以由多個(gè)密碼子編碼，所以dna發(fā)生基因突變對(duì)應(yīng)的氨基酸可能不變，控制的性狀可能不變?！就P(guān)錦囊】同位素標(biāo)記法示蹤生理過(guò)程及發(fā)生場(chǎng)所的分析1.研究分泌蛋白的合成和運(yùn)輸：(1)目的：

12、用3h標(biāo)記亮氨酸，探究分泌蛋白在細(xì)胞中的合成、運(yùn)輸與分泌途徑。(2)方法：在一次性給予放射性標(biāo)記的氨基酸的前提下，通過(guò)觀察細(xì)胞中放射性物質(zhì)在不同時(shí)間出現(xiàn)的位置，就可以明確地看出細(xì)胞器在分泌蛋白合成和運(yùn)輸中的作用。(3)轉(zhuǎn)移途徑：通過(guò)實(shí)驗(yàn)說(shuō)明分泌蛋白在附著于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的核糖體上合成之后，是按照內(nèi)質(zhì)網(wǎng)高爾基體細(xì)胞膜的方向運(yùn)輸?shù)?，從而證明了細(xì)胞內(nèi)的各種膜結(jié)構(gòu)在功能上是緊密聯(lián)系的。2.探究dna分子半保留復(fù)制的特點(diǎn)：(1)dna分子復(fù)制n次后，計(jì)算子代dna分子數(shù)、子代dna分子的脫氧核苷酸鏈數(shù)所占比例。原理：dna分子復(fù)制過(guò)程的特點(diǎn)是半保留復(fù)制。過(guò)程：將全部n原子被15n標(biāo)記的dna分子(0代)轉(zhuǎn)移到

13、含14n的培養(yǎng)基中培養(yǎng)(復(fù)制)n代后，子代dna分子總數(shù)為2n個(gè)，脫氧核苷酸鏈總數(shù)為2n+1個(gè)。a.不同dna分子占全部dna分子之比不同：只含15n的dna分子所占比例為0；含15n和14n的dna分子所占比例為2/2n(或1/2n-1)；只含14n的dna分子所占比例為(2n-2)/2n=1-2/2n。b.不同脫氧核苷酸鏈占全部脫氧核苷酸鏈之比也不同：含15n的脫氧核苷酸鏈所占比例為2/2n+1=1/2n；含14n的脫氧核苷酸鏈所占比例為(2n+1-2)/2n+1=1-1/2n。(2)研究dna半保留復(fù)制的具體過(guò)程。原理：通過(guò)放射性標(biāo)記來(lái)“區(qū)別”親代與子代的dna。判斷依據(jù)：放射性物質(zhì)15

14、n的原子量和14n的原子量不同，因此由15n組成的dna與由14n組成的dna的相對(duì)分子質(zhì)量不同。結(jié)果。a.兩條鏈都含15n的dna，離心時(shí)為重帶。b.一條鏈含15n、一條鏈含14n的dna，離心時(shí)為中帶。c.兩條鏈都含14n的dna，離心時(shí)為輕帶。意義：根據(jù)重帶、中帶、輕帶dna出現(xiàn)的比例可判斷dna復(fù)制是全保留復(fù)制還是半保留復(fù)制?！就P(guān)特訓(xùn)】1.科學(xué)家用3h標(biāo)記的氨基酸培養(yǎng)哺乳動(dòng)物的乳腺細(xì)胞，測(cè)量細(xì)胞合成并分泌乳腺蛋白過(guò)程中各種膜結(jié)構(gòu)的面積變化，結(jié)果如右圖。下列選項(xiàng)表示a、b、c所代表的膜結(jié)構(gòu)名稱以及放射性標(biāo)記出現(xiàn)的先后順序，正確的是()a.a核糖體b內(nèi)質(zhì)網(wǎng)c高爾基體b.a內(nèi)質(zhì)網(wǎng)b高爾基體

15、c細(xì)胞膜c.a高爾基體c內(nèi)質(zhì)網(wǎng)b細(xì)胞膜d.a內(nèi)質(zhì)網(wǎng)c高爾基體b細(xì)胞膜【解析】選d。乳腺細(xì)胞是分泌細(xì)胞，能進(jìn)行蛋白質(zhì)的合成、加工和分泌過(guò)程，蛋白質(zhì)在核糖體上合成后，將依次經(jīng)過(guò)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、細(xì)胞膜等具膜的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，所以內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜面積在此過(guò)程中會(huì)減小，細(xì)胞膜面積將增大，而高爾基體膜面積將基本不變，所以a是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、b是細(xì)胞膜、c是高爾基體。2.(2014濱州模擬)蠶豆體細(xì)胞染色體數(shù)目2n=12，科學(xué)家用3h標(biāo)記蠶豆根尖細(xì)胞的dna，可以在染色體水平上研究真核生物的dna復(fù)制方式。實(shí)驗(yàn)的基本過(guò)程如下：.將蠶豆幼苗培養(yǎng)在含有3h的胸腺嘧啶脫氧核苷酸的培養(yǎng)基中，培養(yǎng)一段時(shí)間后，探測(cè)細(xì)胞分裂中期染色體的放射

16、性情況。.當(dāng)dna分子雙鏈都被3h標(biāo)記后，再將幼苗移到含有秋水仙素的無(wú)放射性的培養(yǎng)基中，培養(yǎng)一段時(shí)間后，探測(cè)細(xì)胞分裂中期染色體的放射性情況。請(qǐng)回答相關(guān)問(wèn)題：(1)蠶豆根尖細(xì)胞進(jìn)行的分裂方式是；秋水仙素能使部分細(xì)胞的染色體數(shù)目加倍，其作用的機(jī)理是 。(2)中，在根尖細(xì)胞進(jìn)行第一次分裂時(shí)，每條染色體上帶有放射性的染色單體有條，每個(gè)dna分子中，有條鏈帶有放射性。中，若觀察到一個(gè)細(xì)胞中有24條染色體，且二分之一的染色單體具有放射性，則表明該細(xì)胞的dna在無(wú)放射性的培養(yǎng)基中復(fù)制了次，該細(xì)胞含有個(gè)染色體組。(3)上述實(shí)驗(yàn)表明，dna分子的復(fù)制方式是 ?！窘馕觥?1)蠶豆根尖細(xì)胞為體細(xì)胞，其分裂方式為有絲

17、分裂。秋水仙素使細(xì)胞內(nèi)染色體數(shù)目加倍的原理是體細(xì)胞在有絲分裂過(guò)程中，染色體完成了復(fù)制，紡錘體的形成受到抑制，以致染色體不能被拉向兩極，于是形成了染色體數(shù)目加倍的細(xì)胞。(2)中，第一次有絲分裂中期時(shí)，每個(gè)dna分子中都有一條鏈被3h標(biāo)記，每條染色體上有2條染色單體被3h標(biāo)記。中，第一次分裂中期時(shí)，每個(gè)dna分子中都有一條鏈具有放射性，故所有染色單體都具有放射性；第二次分裂中期時(shí)，二分之一的染色單體具有放射性，此時(shí)，該細(xì)胞含有4個(gè)染色體組。(3)該實(shí)驗(yàn)表明dna分子的復(fù)制方式是半保留復(fù)制。答案：(1)有絲分裂抑制紡錘體的形成(2)2124(3)半保留復(fù)制類型 化合物的作用【通關(guān)典例】(2011浙江

18、高考)為了探究某物質(zhì)(x)的作用，研究者提出了以下實(shí)驗(yàn)思路：(1)實(shí)驗(yàn)分組。甲組：培養(yǎng)液+y細(xì)胞+3h-tdr(3h標(biāo)記的胸腺嘧啶脫氧核苷)+生理鹽水乙組：培養(yǎng)液+y細(xì)胞+3h-tdr+x(用生理鹽水配制)每組設(shè)置若干個(gè)重復(fù)樣品。(2)分別測(cè)定兩組的crd(細(xì)胞內(nèi)的放射性強(qiáng)度)，求每組的平均值。(3)將各樣品在適宜條件下培養(yǎng)合適時(shí)間后，測(cè)定其crd，求每組平均值并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。(提示與說(shuō)明，答題時(shí)用x、crd、3h-tdr表示相關(guān)名詞；y細(xì)胞是能增殖的高等動(dòng)物體細(xì)胞)請(qǐng)回答：(1)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?。(2)預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果及結(jié)論： 。(3)實(shí)驗(yàn)中采用3h-tdr的原因是： ?！窘忸}指南】(1)理論基礎(chǔ)：

19、胸腺嘧啶脫氧核苷是合成dna分子的原料。(2)分析細(xì)胞內(nèi)放射性強(qiáng)度不同的原因：若細(xì)胞內(nèi)放射性強(qiáng)度較大，說(shuō)明有大量的3h標(biāo)記的胸腺嘧啶脫氧核苷合成了dna，通過(guò)甲、乙兩組放射性強(qiáng)度的比較，確定物質(zhì)x對(duì)dna分子復(fù)制的作用是促進(jìn)、抑制還是無(wú)影響?！窘馕觥勘绢}考查實(shí)驗(yàn)分析與探究能力。(1)(2)實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖翘骄课镔|(zhì)x對(duì)y細(xì)胞增殖(dna合成)的影響。影響可能有三個(gè)方面：促進(jìn)作用、抑制作用和無(wú)影響。通過(guò)比較甲、乙兩組放射性的強(qiáng)度來(lái)判定：如果乙組crd明顯高于甲組，說(shuō)明物質(zhì)x對(duì)y細(xì)胞增殖(dna合成)有促進(jìn)作用；如果乙組crd與甲組基本相同，說(shuō)明物質(zhì)x對(duì)y細(xì)胞增殖(dna合成)無(wú)影響；如果乙組crd明顯低

20、于甲組，說(shuō)明物質(zhì)x對(duì)y細(xì)胞增殖(dna合成)有抑制作用。(3)由于3h-tdr是合成dna的原料，所以兩組的crd(細(xì)胞內(nèi)的放射性強(qiáng)度)表示細(xì)胞增殖程度。答案：(1)探究物質(zhì)x對(duì)y細(xì)胞增殖(dna合成)的影響(2)如果乙組crd明顯高于甲組，說(shuō)明物質(zhì)x對(duì)y細(xì)胞增殖(dna合成)有促進(jìn)作用；如果乙組crd與甲組基本相同，說(shuō)明物質(zhì)x對(duì)y細(xì)胞增殖(dna合成)無(wú)影響；如果乙組crd明顯低于甲組，說(shuō)明物質(zhì)x對(duì)y細(xì)胞增殖(dna合成)有抑制作用(3)3h-tdr是合成dna的原料之一，可根據(jù)crd變化來(lái)判斷細(xì)胞增殖(dna合成)的情況【通關(guān)錦囊】運(yùn)用同位素標(biāo)記法研究化合物的作用1.用3h標(biāo)記胸腺嘧啶脫氧核苷酸，研究有絲分裂過(guò)程中染色體的變化規(guī)律：(