【知識精講精研】高三生物一輪復(fù)習(xí)課件-實驗技術(shù)在生物學(xué)實驗中的應(yīng)用

第六單元基因的本質(zhì)和表達(dá)實驗探究系列4.實驗技術(shù)在生物學(xué)實驗中的應(yīng)用探究1同位素標(biāo)記技術(shù)1.相關(guān)原理

同位素標(biāo)記法是用示蹤元素標(biāo)記化合物，以確定物質(zhì)的轉(zhuǎn)移途徑或?qū)τ嘘P(guān)的化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行追蹤，也稱為同位素示蹤法。生物學(xué)上經(jīng)常使用的同位素是C、H、O、N、P和S等的同位素，其中18O、15N沒有放射性。正確選取上述相關(guān)元素用同位素加以標(biāo)記，讓它們一起運動、遷移，再用探測儀器進(jìn)行追蹤，就可知道示蹤元素通過什么路徑、運動到哪里以及分布如何。2.同位素標(biāo)記法在高中生物學(xué)中的應(yīng)用（1）分泌蛋白的合成和分泌（2）光合作用中元素(原子)的轉(zhuǎn)移（2）光合作用中元素(原子)的轉(zhuǎn)移（3）噬菌體侵染細(xì)菌的實驗實驗技術(shù)在生物學(xué)實驗中的應(yīng)用同位素標(biāo)記法在高中生物學(xué)中的應(yīng)用15N14N14N14N15N14NP:F1:F2:細(xì)胞再

分裂一次15N15N轉(zhuǎn)移到含14NH4Cl的培養(yǎng)液中細(xì)胞分裂一次提出DNA離心提出DNA離心提出DNA離心高密度帶中密度帶低密度帶中密度帶（4）DNA復(fù)制方式結(jié)果：證明DNA的復(fù)制是以半保留的方式進(jìn)行的轉(zhuǎn)基因生物的DNA探針15N15N檢測轉(zhuǎn)基因生物的DNA上是否插入了目的基因基因探針：指用放射性同位素標(biāo)記的含有目的基因的DNA片段方法——DNA分子雜交技術(shù)變性變性待測：轉(zhuǎn)基因生物的基因組DNA復(fù)性結(jié)果：若出現(xiàn)雜交帶，則說明目的基因已插入受體細(xì)胞（5）基因工程中目的基因的檢測與鑒定變性方法——分子雜交技術(shù)②檢測目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA探針15N15N轉(zhuǎn)基因生物的mRNA待測：轉(zhuǎn)基因生物的mRNA結(jié)果：若出現(xiàn)雜交帶，則說明目的基因已轉(zhuǎn)錄復(fù)性基因探針：指用放射性同位素標(biāo)記的含有目的基因的DNA片段（5）基因工程中目的基因的檢測與鑒定同位素標(biāo)記放射性同位素穩(wěn)定同位素3H標(biāo)記亮氨酸，研究分泌蛋白的合成與運輸過程。14C標(biāo)記CO2，研究暗反應(yīng)中碳的轉(zhuǎn)移途徑。標(biāo)記DNA3H14C32P35S標(biāo)記蛋白質(zhì)噬菌體的遺傳物質(zhì)18O15N標(biāo)記H2O、CO2研究光合產(chǎn)物O2中氧原子的來源。標(biāo)記DNA研究DNA復(fù)制方式。檢測放射性檢測密度或相對分子質(zhì)量歸納總結(jié)(2020·山東等級考模擬)雙脫氧核苷三磷酸(ddNTP)與脫氧核苷三磷酸(dNTP)的結(jié)構(gòu)如圖所示。已知ddNTP按堿基互補(bǔ)配對的方式加到正在復(fù)制的子鏈中后，子鏈的延伸立即終止。某同學(xué)要通過PCR技術(shù)獲得被32P標(biāo)記且以堿基“C”為末端的、不同長度的子鏈DNA片段。在反應(yīng)管中已經(jīng)有單鏈模板、引物、DNA聚合酶和相應(yīng)的緩沖液等，還需要加入下列哪些原料()①dGTP、dATP、dTTP、dCTP②dGTP、dATP、dTTP③α位32P標(biāo)記的ddCTP④γ位32P標(biāo)記的ddCTPA．①③ B．①④C．②③ D．②④

A典例示范2．(2021·福建廈門雙十中學(xué)檢測)14N和15N是N元素的兩種穩(wěn)定同位素，含15N的DNA比含14N的DNA密度大。為探究DNA復(fù)制的方式，科學(xué)家先用含有15NH4Cl的培養(yǎng)液培養(yǎng)大腸桿菌，繁殖若干代得到的大腸桿菌，其DNA幾乎都被15N標(biāo)記；再將大腸桿菌轉(zhuǎn)移到含有14NH4Cl的普通培養(yǎng)液中培養(yǎng)。收集不同時期的大腸桿菌，提取DNA并進(jìn)行離心處理，離心后試管中DNA的位置如圖所示。下列推測不合理的是()

A．子代DNA的兩條鏈可能都含有15NB．1號帶中的DNA的氮元素都是14NC．實驗結(jié)果證明DNA的復(fù)制方式為半保留復(fù)制D．3號帶的DNA為親代大腸桿菌的DNAA典例示范探究2離心技術(shù)

離心技術(shù)是現(xiàn)代生物學(xué)技術(shù)中常用的一種方法，常用于細(xì)胞、血清、蛋白質(zhì)、核酸及細(xì)胞亞顯微結(jié)構(gòu)的分離、提純或濃縮等。(1)差速離心法。差速離心法常用于分離細(xì)胞勻漿中的各種細(xì)胞器。一般先將細(xì)胞(組織)打碎，然后在低溫下離心，隨著離心速度的增加，越來越小的顆粒就會沉淀下來。(2)密度梯度區(qū)帶離心法。密度梯度區(qū)帶離心法是將樣品加在惰性梯度介質(zhì)中進(jìn)行離心沉降或沉降平衡，在一定的離心力下把顆粒分配到梯度中的某些特定位置上，形成不同區(qū)帶的分離方法。高中生物學(xué)教材中幾處涉及離心技術(shù)的內(nèi)容(1)分離細(xì)胞勻漿中的各種細(xì)胞成分。(2)噬菌體侵染細(xì)菌的實驗和研究。(3)證明DNA的半保留復(fù)制的實驗需要將同位素示蹤法與離心技術(shù)相結(jié)合。（利用高速離心機(jī)在不同的離心速度下將各種細(xì)胞器分離開）（離心速率較低，讓較大的顆粒沉降到管底，小的顆粒仍然懸浮在上清液中；

收集沉淀，改用較高的離心速率離心上清液，將較小的顆粒沉降）（離心使上清液中析出重量較輕的T2噬菌體顆粒，

而離心管的沉淀物中留下被感染的大腸桿菌。）將細(xì)胞膜破壞后形成勻漿，將勻漿放入離心管中，用高速離心機(jī)進(jìn)行差速離心，分離細(xì)胞核與線粒體的正確方法應(yīng)是()A．首先是高速離心，分離出細(xì)胞核，然后是低速離心，分離出線粒體B．首先是低速離心，分離出細(xì)胞核，然后是高速離心，分離出線粒體C．首先是高速離心，分離出線粒體，然后是低速離心，分離出細(xì)胞核D．離心速度不變，線粒體在沉淀物中，細(xì)胞核在上清液中B典例示范1．將鼠的肝細(xì)胞磨碎，進(jìn)行差速離心(即將細(xì)胞勻漿放在離心管中，先進(jìn)行低速離心，使較大顆粒形成沉淀；再用高速離心沉淀上清液中的小顆粒物質(zhì)，從而將細(xì)胞不同的結(jié)構(gòu)逐級分開)，結(jié)果如下圖所示。在S1～S4及P1～P4中，進(jìn)行有氧呼吸的細(xì)胞器應(yīng)分布在()A．S2 B．S3C．P2 D．P4C典例示范探究3電泳技術(shù)

電泳是指帶電粒子在電場作用下，向與其攜帶電荷相反的電極遷移的過程。瓊脂糖是從紅色海藻中提取的多糖聚合物，加熱熔化后再冷卻能凝結(jié)形成凝膠。

在凝膠中DNA分子的遷移速率與凝膠的濃度、DNA分子的大小和構(gòu)象等有關(guān)。凝膠中的DNA分子通過染色，可以在波長為300納米的紫外燈下被檢測出來。核酸是帶有負(fù)電的生物大分子，在電場作用下會向正電極遷移。在電場強(qiáng)度一定時，核酸分子越大，遷移速率越慢。凝膠電泳是分離、鑒定、純化核酸和蛋白質(zhì)的常用方法。DNA標(biāo)準(zhǔn)溶液(marker)是一組已知長度和含量的標(biāo)準(zhǔn)DNA片段混合物，在電泳中用作確定DNA片段長度的參照物。(2020·山東卷改編)下圖表示甲、乙兩種單基因遺傳病的家系圖和各家庭成員基因檢測的結(jié)果。檢測過程中用限制酶處理相關(guān)基因得到大小不同的片段后進(jìn)行電泳，電泳結(jié)果中的條帶表示檢出的特定長度的酶切片段，數(shù)字表示堿基對的數(shù)目。下列說法錯誤的是()A．甲病的致病基因位于常染色體上，乙病的致病基因位于X染色體上B．甲病可能由正?；虬l(fā)生堿基對的替換導(dǎo)致，替換后的序列不能被MstⅡ識別C．乙病可能由正?；蛏系膬蓚€BamHⅠ識別序列之間發(fā)生堿基對的缺失導(dǎo)致D．Ⅱ4不攜帶致病基因、Ⅱ8攜帶致病基因，兩者均不患待測遺傳病A典例示范2．(2021·湖北十堰檢測)兩個家庭中出現(xiàn)的甲、乙兩種單基因遺傳病中有一種為伴性遺傳病，Ⅱ9患病情況未知。對相關(guān)個體的DNA酶切后再進(jìn)行電泳，可以將不同類型的基因分離?，F(xiàn)對部分個體進(jìn)行檢測，結(jié)果如下圖。下列敘述錯誤的是(

)A．乙病一定為伴X染色體顯性遺傳病B．若對Ⅰ2的DNA進(jìn)行酶切和電泳，結(jié)果和Ⅰ4一樣C．若Ⅱ6與Ⅱ7婚配，后代同時患兩種遺傳病的概率為1/36D．若對Ⅱ9的DNA進(jìn)行酶切和電泳，可得到3種或4種條帶C

典例示范探究4熒光標(biāo)記法1.熒光標(biāo)記法的區(qū)別常用的熒光蛋白有綠色和紅色兩種：(1)綠色熒光蛋白(GFP)常用的是來源于發(fā)光水母的一種功能獨特的蛋白質(zhì)，藍(lán)光或近紫外光照射，發(fā)射綠色熒光。(2)紅色熒光蛋白來源于珊瑚蟲，是一種與綠色熒光蛋白同源的熒光蛋白，在紫外光的照射下可發(fā)射紅色熒光。高中生物學(xué)教材中用到的熒光標(biāo)記法(1)“熒光標(biāo)記的小鼠細(xì)胞和人細(xì)胞融合實驗”：

這一實驗有力地證明了細(xì)胞膜具有一定流動性的結(jié)構(gòu)特點。(2)通過現(xiàn)代分子生物學(xué)技術(shù)，運用熒光標(biāo)記的手段，可以很直觀地觀察到某一基因在染色體上的位置。(2021·重慶南開中學(xué)質(zhì)量檢測)某雄蝗蟲的基因型為AaXBY，用3種不同顏色的熒光素分別標(biāo)記該蝗蟲一個初級精母細(xì)胞中的A、a、B基因，再檢測減數(shù)分裂各時期細(xì)胞的熒光標(biāo)記。下列判斷不正確的是()A．減數(shù)分裂Ⅰ后期細(xì)胞中存在3種顏色熒光點B．減數(shù)分裂Ⅰ產(chǎn)生的兩個子細(xì)胞中均有3個熒光點C．減數(shù)分裂Ⅱ后期一個細(xì)胞中的熒光點數(shù)可能有2和4兩種情況D．減數(shù)分裂Ⅱ后期可能出現(xiàn)一個細(xì)胞中有3種顏色熒光點B典例示范1．(2021·湖北十堰期末)T/t和B/b基因分別位于果蠅的常染色體和X染色體上，現(xiàn)已知基因tt純合時雌果蠅會性逆轉(zhuǎn)成雄果蠅。為了區(qū)分某雄果蠅是否由性逆轉(zhuǎn)形成，研究小組用黃色熒光標(biāo)記T/t，用綠色熒光標(biāo)記B/b，在顯微鏡下觀察。下列所選觀察時期及其對應(yīng)的熒光數(shù)量正確且能夠達(dá)到目的的是(

)A．觀察減數(shù)分裂Ⅰ