同位素标记法小专题

同位素标记法小专题一、考点说明在高考理综生物考试中常以选择题的形式考查同位素标记法的应用。三模考试中刚好也出现了同位素标记的问题“同位素标记法”与分泌蛋白、光合作用、噬菌体侵染细菌、基因工程、基因诊断等生物知识相关，主要涉及教材相关考点：1．光合作用（教材必一册P51鲁宾和卡门实验）2．植物的矿质营养（教材必一册P61小资料矿质元素的运输）3．遗传物质的证据（教材必二册P4噬菌体侵染细菌的实验）4．C3植物和C4植物（教材选修P29）5．基因工程（教材选修P54基因诊断、56病毒检测）6．细胞的生物膜系统（教材选修P61分沁蛋白的合成与分泌）拓展问题：7、DNA的复制5．细胞分裂过程中DNA和RNA的复制二、同位素标记法概述在中子和质子组成的原子核内，质子数相同，中子数不同的这一类原子称为同位素。同位素包括稳定同位素和放射性同位素。稳定同位素是指原子核结构稳定，不会发生衰变的同位素，如15N，18O等。放射性同位素是指原子核不稳定会发生衰变，发出α射线或β射线或γ射线的同位素，如3H、14C、32P、35S、131I、42K等。同位素可用于追踪物质的运行和变化规律。用同位素标记的化合物，化学性质不会改变。科学家通过追踪同位素标记的化合物，可以弄清化学反应的详细过程。这种方法叫做同位素标记法。氢的同位素：氕、氘和氚，氚具有放射性，能够发射负B射线，因而可以通过探测器进行追踪；碳的同位素：稳定同位素12C、13C和放射性同位素14C；氧的同位素：16O、17O、18O，它们都不具有放射性，因此不能通过放射性进行追踪；磷的同位素：除了质量数为31的一种稳定性同位素外，还有几个放射性同位素，其质量数为29、30、32、33和34；但只有质量数为32和33的同位素存在足够长的时间可以作为示踪物之用，32和33都可以发射负B射线。硫的同位素：硫的同位素32S、33S、34S、35S和36S中，除35S外，其它放射性同位素的半衰期都很短，因此在放射性同位素示踪法中，用的多是35S。除了课本中介绍的这些实验中涉及到同位素标记法的应用之外，在一些习题中也经常涉及到。例如用N的同位素15N标记核苷酸研究DNA的半保留复制；利用N的同位素15N标记氨基酸，研究其在动植物体内的转移途径；用42K标记的培养基来研究矿质元素在植物体内的运输途径等。只要我们了解其中的原理便能触类旁通，解决学习中的困难。三、例题分析：例一、如何研究分泌蛋白的合成与分泌过程？例二、光合作用释放的O2到底是来自H2O，还是CO2呢，还是两者兼而有之？设计实验步骤并预测结果和结论？例三：在光照下，供给玉米离体叶片少量的14C02，随着光合作用时间的延续，在光合作用固定CO2形成的C3化合物和C4化合物中，14C含量变化示意图正确的是（）变式（10全国卷I）光照条件下，给C3植物和C4植物叶片提供14CO2，然后检测叶片中的14C。下列有关检测结果的叙述，错误的是（）A.从C3植物的淀粉和C4植物的葡萄糖中可检测到14CB.在C3植物和C4植物呼吸过程产生的中间产物中可检测到14CC.随光照强度增加，从C4植物叶片中可检测到含14C的C4大量积累D.在C3植物叶肉组织和C4植物维管束鞘的C3中可检测到14C例4：思考:用H218O灌溉植物，18O的去向？书写出物质去向流程例5：有人用同位素示踪法做了一个实验，给农作物施用有放射性同位素15N标记的氮肥，自己以此农作物为食物,结果在自己的尿液中检测到15N。请分析同位素15N的具体行程。例6:有15N标记的一个DNA分子,DNA所有氮均为15N，放在含有14N的培养基中复制三次，则含15N的DNA分子占全部DNA分子的比例和含有15N的DNA单链占全部DNA分子单链的比例依次是（）例7：一般来说,细胞周期中的分裂间期和分裂期相比,持续时间短的时期是_______；动物细胞培养时,如果缺少氨基酸的供应,细胞一般会停留在细胞周期的_______________,假定体细胞的染色体数是10，将体细胞放入含有3H-胸腺嘧啶的培养液中培养,请推测其中一个细胞进行一次DNA复制后,该细胞分裂后期将有___________条染色体被标记。变式题：在放射性同位素标记研究细胞有丝分裂过程中，为区别DNA和RNA，最好选择标记的合成原料依次是：胸腺嘧啶脱氧核苷酸标记、尿嘧啶核糖核苷酸标记变式题：如果将含有1对同源染色体的精原细胞的ＤＮＡ分子用15Ｎ标记，并提供14Ｎ的原料，则该精原胞产生的四个精子中没有放射性同位素15N的有（）个例8：核酸分子杂交可发生在DNA与DNA之间、DNA与RNA之间，那么对于带有放射性标记的单链DNA-CGGTA-，可与下列哪一种RNA发生杂交（）A.-GCCAT-B.-GCCAU-C.-UACCG-D.-TAGGC-例9：如果用3H、15N、32P、35s标记噬菌体后，让其侵染未被标记的细菌产生子代噬菌体的组成结构成分中，能够找到的放射性元素是()A．可在外壳中找到3H、15N、和35SB．可在DNA中找到3H、15N、32PC．可在外壳中找到15N、32P和35SD．可在DNA中找到15N、32P、35S四、巩固练习：1、某杂交瘤细胞中有DNA32个，将杂交瘤细胞在适宜的培养基中体外进行培养，培养基中无P32,则该杂交瘤细胞第一次有丝分裂的后期被标记的染色体有条2、将植物细胞在氘标记的尿嘧啶核糖核苷酸存在下温育数小时，然后收集细胞，经适当处理后获得各种细胞器。放射性将主要存在于()A.叶绿体和高尔基体B.细胞核和液泡C.细胞核和内质网D.线粒体和叶绿体3、用同位素14C标记的吲哚乙酸来处理一段枝条的一端，然后探测另一端是否含有放射性14C的吲哚乙酸存在。枝条及位置如图，下列有关处理方法及结构的叙述正确的是A．处理甲图中A端，不可能在甲图中的B端探测到14C的存在B．处理乙图中A端，能在乙图中的B端探测到14C的存在C．处理乙图中B端，能在乙图中的A端探测到14C的存在D．处理甲图中B端，能在甲图中的A端探测到14C的存在44、、放射性同位素示踪法是生物学研究过程中常采用的技术手段。下面是几个放射性同位素示踪实验，对其结果的叙述不正确．．．的是A．给玉米提供14CO2，则14C的转移途径大致是14CO2→14C4→14C3→（14CH2O）B．用含有3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的营养液培养液培养洋葱的根尖，可以在细胞核和线粒体处检测到较强的放射性，而在核糖体处则检测不到C．要得到含32P的噬菌体，必须先用含32P的培养基培养细菌D．小白鼠吸入18O2后呼出的二氧化碳不会含有18O，但尿液中会含有少量的H218O5、下面是几个放射性同位素示踪实验，对其结果的叙述不合理的是（）A．给玉米提供14CO2，14C在玉米光合作用中的转移途径大致是：14CO2→14C4→14C3→14C6H12O6B．在含葡萄糖（C6H12O6）和乳糖（14C12H22O11）的培养液中培养大肠杆菌，需一段时间后才会出现含14C的细菌细胞C．给水稻叶片提供C18O2，水稻根细胞中可产生含18O的酒精D．小白鼠吸入18O2后呼出的二氧化碳一定不含18O，而尿液中有H218O6、生物学研究所选择的技术（方法）正确的是：A、用层析液提取叶绿体中的色素B、用标记重捕法进行鼠的种群年龄结构的调查C、动物细胞的融合和植物细胞的融合均可用聚乙二醇作促融剂Ｄ、用3H标志的尿嘧啶核糖核苷酸研究DNA的复制7、在某细胞培养液中加入32P标记的磷酸分子，短时间内分离出细胞的ATP，发现其含量变化不大，但部分ATP的末端○P已带上放射性标记，该现象不能说明（）A．ATP中远离A的磷酸容易脱离B．部分32P标志的ATP是重新合成的C．ATP是细胞内的直接能源物质D．该过程中ATP既有合成又有分解8、将原褐固氮菌和根瘤菌培养在无氮源的培养基中，但是空气中提供了14N，最后细胞中能够检测到14N有机物的是9、右图是植物体根尖的有关生命现象示意图。请回答下列问题：（1）图中表示分裂间期的序号是，该时期细胞进行的主要生理活动是。（2）生长素能促进细胞的伸长生长。根尖生长素应由区的细胞产生，主要作用于区。利用根尖产生的植物激素，如或其类似物处理材料，有利于观察有丝分裂分裂期图像。（3）图中③过程除表示了生长现象外还表示了细胞的现象，后一现象出现的根本原因是。（4）做用含32P标记的矿质营养液培养植物幼苗的实验时，含32P标记的离子进入根细胞的方式应为，吸收的32P在植物体内主要用于形成细胞的（结构）。为使实验结果更科学，实验中必须控制无关变量，除了保证含32p离子的充分供给，还应保证根尖的（生理作用）。10、放射性同位素自显影技术被用于研究细胞有丝分裂过程中DNA和RNA的变化。下图表示洋葱根尖细胞处于有丝分裂各阶段时单个细胞中DNA和信使RNA的含量变化。请据图回答：(1)在放射性同位素标记研究中，为区别DNA和RNA，最好选择标记的合成原料分别是________、________，研究中应选择洋葱根尖的_______部分。(2)c时期细胞核DNA、染色体与染色单体的比例为________，这种比例将维持到细胞分裂的________期才开始变化。(3)由d到e过程中细胞核DNA减少一半的原因是________。(4)a时期中的mRNA主要用于指导与有关的蛋白质的合成。d、e时期细胞中mRNA含量较低的最可能原因是________。(5)细胞分裂过程中核糖体功能活跃的时期是(填图中字母)。d—e段细胞质中mRNA明显减少，最可能的原因是，且原来的mRNA不断被分解。(6)根据诱变育种原理，诱变剂发挥作用的时期是图甲的阶段(填图中字母)。(7)如果将此生物的细胞培养在含。H3标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养液中，则当细胞分裂至图乙所示时期时，细胞核中含放射性DNA占总DNA的％。11、在植物组织培养过程中，需要一些诱导因素才能使高度分化的植物体细胞表现出全能性。请根据下面提供的实验材料、方法和原理，探究细胞分裂素对细胞分裂过程是否有促进作用的有关实验。（1）实验材料：胡萝卜愈伤组织、一定浓度的细胞分裂素溶液、不含植物激素和放射性元素的培养液、3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷（3H—TdR）、蒸馏水、必要的其它实验用具等。（2）实验原理：细胞内的3H—TdR参与合成DNA，DNA的合成总是发生在细胞周期的间期，因此，细胞中总放射性强度的大小反映了细胞分裂的快慢。）（3）实验步骤：①取胡萝卜愈伤组织均分为两A、B组，分别培养在不含植物激素和放射性元素的培养液中；②；③；④。（4）预期实验现象及相应结论：。（5）若通过上述实验确定细胞分裂素对细胞分裂有促进作用，为了确定细胞分裂素促进细胞分裂增殖的最适浓度，在此实验的基础上应如何进行实验？请简述实验方法。