實驗素養(yǎng)提升4同位素標(biāo)記法及其應(yīng)用實例

1、技法必備 1.理解含義用同位素標(biāo)記化合物，讓它們一起運動、遷移，再用探測儀器進(jìn)行追蹤，可以明確化學(xué)反應(yīng)的詳細(xì)過程。2.方法應(yīng)用用來研究細(xì)胞內(nèi)的元素或化合物的來源、分布和去向等，進(jìn)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(jī)理等。3.應(yīng)用分析（1）標(biāo)記某元素，追蹤其轉(zhuǎn)移途徑。如用181818O 標(biāo)記 H2 O，光合作用只產(chǎn)生O2；再用 1818 22，證明光合作用產(chǎn)生的氧氣中的氧原子O 標(biāo)記 C O ，光合作用只產(chǎn)生O全部來自于 H2，而不是來自CO2。O（2）標(biāo)記特征元素，探究化合物的作用。如T2 噬菌體侵染細(xì)菌的實驗中，用32P標(biāo)記噬菌體的 DNA ，大腸桿菌內(nèi)發(fā)現(xiàn)放射性物質(zhì)； 35S 標(biāo)

2、記蛋白質(zhì)，大腸桿菌內(nèi)未發(fā)現(xiàn)放射性物質(zhì)；證明了 DNA 是噬菌體的遺傳物質(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。如用3H標(biāo)記亮氨酸，探究分泌蛋白的分泌過程；用15N 標(biāo)記DNA ，證明了DNA復(fù)制的特點是半保留復(fù)制。技能展示1下列有關(guān)同位素示蹤實驗的敘述，錯誤的是()A 小鼠吸入18O，則在其尿液中可以檢測到H18也可能含有18222B35S 標(biāo)記甲硫氨酸，附著在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的核糖體與游離的核糖體都可能出現(xiàn)放射性C將某精原細(xì)胞中的某條染色體上的DNA 的一條鏈用 15N 進(jìn)行標(biāo)記，正常情況下，在該細(xì)胞分裂形成的精細(xì)胞中，含15N 的精細(xì)胞所占比例為 50%D在缺氧時給水稻提供 1

3、4CO2，體內(nèi)可以存在 14C 的轉(zhuǎn)移途徑142143142O)(1425CO C( CHCHOH)解析將某精原細(xì)胞中的某條染色體上的 DNA 一條鏈用 15N 進(jìn)行標(biāo)記，根據(jù)半保留復(fù)制特點，正常情況下，該細(xì)胞分裂形成的4 個精細(xì)胞中，含 15N 的精細(xì)胞只有 1 個，因此所占比例為25%， C 錯誤。答案C2科學(xué)家在研究蠶豆根尖分生區(qū)細(xì)胞的有絲分裂周期時，分別用放射性同位素15N 標(biāo)記胸腺嘧啶脫氧核苷酸(15N TdR) ，用 32P 標(biāo)記尿嘧啶核糖核苷酸(32PUdR)，把兩種核苷酸被細(xì)胞利用的速率繪成曲線如下圖所示。已知蠶豆有絲分裂周期為 20 h。下列對結(jié)果的分析不正確的是()A B

4、點時，細(xì)胞正在大量合成RNABD 點時，細(xì)胞中DNA 含量達(dá)到最大值CCE 階段，細(xì)胞容易發(fā)生基因突變D蠶豆有絲分裂周期中分裂期時間不超過6 h解析D 點時利用胸腺嘧啶脫氧核苷酸的速率最大，但D點到E 點，TdR 仍然被利用，說明該階段仍合成DNA ，E 點時細(xì)胞中 DNA 含量最高。答案B3在生命科學(xué)發(fā)展過程的經(jīng)典實驗中，用到同位素標(biāo)記法的是()A 薩克斯證明光合作用的產(chǎn)物中有淀粉B摩爾根證明基因位于染色體上CT2 噬菌體侵染大腸桿菌的實驗D用煙草花葉病毒證明RNA 也是遺傳物質(zhì)解析薩克斯證明光合作用產(chǎn)物中有淀粉使用的是碘液染色法；摩爾根用假說演繹法證明了基因在染色體上；證明煙草花葉病毒的R

5、NA 也是遺傳物質(zhì)使用的是病毒拆分實驗。答案C4某研究小組進(jìn)行“探究 DNA 的復(fù)制過程”的活動，結(jié)果如圖所示。其中培養(yǎng)大腸桿菌的唯一氮源是 14NH4 Cl 或 15NH4Cl，a、b、c 表示離心管編號，條帶表示大腸桿菌 DNA 離心后在離心管中的分布位置。下列敘述錯誤的是()A 本活動運用了同位素示蹤和密度梯度離心技術(shù)Ba 管的結(jié)果表明該管中的大腸桿菌是在含14NH 4Cl 的培養(yǎng)液中培養(yǎng)的Cb 管的結(jié)果表明該管中的大腸桿菌的DNA都是15N14N DNAD實驗結(jié)果說明DNA分子的復(fù)制是半保留復(fù)制的解析本題考查的是 “探究DNA的復(fù)制過程 ”。本活動中有使用到14N 和15N即采用了同位

6、素示蹤， 3 個離心管中的條帶需經(jīng)密度梯度離心，A 正確；a 管中只有重帶，即 15N 15NDNA ，表明該管中的大腸桿菌是在含 15NH 4Cl 的培養(yǎng)液中培養(yǎng)的， B 錯誤； b 管中只有中帶，即 DNA 都是 15N14NDNA ，C 正確； c 管中具有 1/2 中帶為 15N 14N DNA ，1/2 輕帶為 14N14N DNA ，綜合 a、 b、 c 三只管可推測， a 管中為親代 DNA ：15N15NDNA ，b 管中為復(fù)制一代后的子代DNA ：15N14NDNA ， c 管中為復(fù)制兩代后的子代 DNA ：1/215N14NDNA 、 1/2 14N14NDNA ，說明 D

7、NA 分子的復(fù)制是半保留復(fù)制， D 正確。答案B35將蠶豆 (2n12)根尖細(xì)胞中 DNA 分子雙鏈用H 標(biāo)記后移入普通培養(yǎng)液中培養(yǎng)。根據(jù)相關(guān)信息，下列說法中正確的是()A 若檢測到 a 染色體，說明該細(xì)胞尚未進(jìn)入第一個細(xì)胞周期B第二次有絲分裂中期的染色體均為b 類型Ca、b 兩種類型的染色體會出現(xiàn)在同一個細(xì)胞中D第三次有絲分裂中期，細(xì)胞中 b、 c 染色體各6 條解析DNA分子雙鏈用3H標(biāo)記的蠶豆根尖細(xì)胞移入普通培養(yǎng)液中培養(yǎng)，依據(jù)DNA分子的半保留復(fù)制，在第一個有絲分裂間期DNA完成復(fù)制后，每個親代DNA 分子經(jīng)過復(fù)制形成的2 個子代 DNA 分子都有一條鏈含有3H、另一條鏈不含有 3H，這

8、兩個 DNA 分子分別存在于同一條染色體所含有的 2 條姐妹染色單體上，因此若檢測到 a 染色體，說明該細(xì)胞已經(jīng)進(jìn)入第一個細(xì)胞周期， A 錯誤；第一次有絲分裂結(jié)束后所形成的細(xì)胞中，每條染色體的DNA均只有1 條鏈含有3H，在第二次有絲分裂的間期DNA分子完成復(fù)制后，位于同一條染色體的2 條染色單體上的 DNA 分子，其中有一個 DNA 分子的 2 條鏈都不含 3H，另一個 DNA 分子只有一條鏈含 3 H，所以第二次有絲分裂中期的染色體均為 b 類型， B 正確；結(jié)合對 A、B選項的分析可知：a、 b兩種類型的染色體不會出現(xiàn)在同一個細(xì)胞中，C錯誤；在第二次有絲分裂后期，因著絲點分裂導(dǎo)致2 條姐妹染色單體分開成為2條子染色體，分別