同位素示踪与荧光标记技术

同位素示踪与荧光标记技术[热考解读]1．同位素示踪法(1)同位素示踪法：用示踪元素标记的化合物，可以根据这种化合物的放射性，对有关的一系列化学反应进行追踪。这种科学的研究方法叫做同位素示踪法，也叫同位素标记法。(2)应用：可用于研究细胞内的元素或化合物的来源、组成、分布和去向等，进而了解细胞的结构和功能、化学物质的变化、反应机理等。还可用于疾病的诊断和治疗，如碘的放射性同位素可以用来治疗甲状腺肿大。(3)使用注意事项：一次只能使用一种同位素标记2．荧光标记法荧光标记法(FluorescentLabeling)是利用荧光蛋白或荧光蛋白基因作为标志物对研究对象进行标记的分析方法。(1)常用的荧光蛋白为绿色和红色两种①绿色荧光蛋白(GFP)常用的是来源于发光水母的一种功能独特的蛋白质，分子量为27kD，具有238个氨基酸，蓝光或近紫外光照射，发射绿色荧光。②红色荧光蛋白来源于珊瑚虫，是一种与绿色荧光蛋白同源的荧光蛋白，在紫外光的照射下可发射红色荧光，有着广泛的应用前景。(2)人教版教材中用到荧光标记法的地方①《必修1》P66“细胞融合实验”：这一实验很有力地证明了细胞膜的结构特点是具有一定的流动性。②《必修2》P30“基因在染色体上的实验证据”：通过现代分子生物学技术，运用荧光标记的手段，可以很直观地观察到某一基因在染色体上的位置。(3)荧光标记法特别是在免疫学研究中也有重要的作用，例如免疫荧光抗体标记法。将已知的抗体或抗原分子标记上荧光素，当与其相对应的抗原或抗体起反应时，在形成的复合物上就带有一定量的荧光素，在荧光显微镜下就可以看见发出荧光的抗原抗体结合部位，检测出抗原或抗体。[命题设计]1．(2018·山东青岛一模)同位素标记法常用于追踪物质运行和变化规律的研究，下列相关叙述不正确的是()A．给小鼠供应18O2，其呼出气体中可能含有C18O2B．用含3H标记的尿嘧啶核糖核苷酸的营养液培养洋葱根尖，只能在分生区细胞中检测到放射性C．用15N标记DNA分子，可用于研究DNA分子的半保留复制D．用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，保温、搅拌、离心后可检测到沉淀物中放射性很高解析：选B。给小鼠供应18O2，参与有氧呼吸的第三阶段生成H182O，H182O再参与有氧呼吸的第二阶段生成C18O2，因此其呼出气体中可能含有C18O2，A正确；3H标记的尿嘧啶核糖核苷酸是合成RNA的原料，由于所有细胞都能合成RNA，因此用含3H标记的尿嘧啶核糖核苷酸的营养液培养洋葱根尖，不仅能在分生区细胞中检测到放射性，在其他细胞中也能检测到放射性，B错误；用15N标记DNA分子，可用于研究DNA分子的半保留复制，C正确；32P标记的是噬菌体的DNA，噬菌体侵染细菌时，只有DNA进入细菌并随着细菌离心到沉淀物中，因此用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，保温、搅拌、离心后可检测到沉淀物中放射性很高，D正确。2．下列生物学研究中，应用同位素标记法能实现研究目的的是()A．15N标记脱氧核苷酸，证明DNA的分子结构为规则的双螺旋B．35S标记蛋白质，证明DNA是一切生物的主要遗传物质C．18O标记CO2，观察光合作用吸收的CO2中O元素的去向D．3H标记胸腺嘧啶，证明通过转录过程合成RNA解析：选C。15N标记DNA分子，证明了DNA分子的复制方式是半保留复制，A错误；噬菌体的DNA中不含S元素，但其蛋白质外壳中含有S元素，因此本实验只能说明噬菌体侵染细菌时蛋白质外壳没有进入细菌内，B错误；18O标记CO2，可以用于观察光合作用吸收的CO2中O元素的去向，C正确；转录过程利用的原料是四种核糖核苷酸，不会利用胸腺嘧啶，D错误。3．荧光显微技术是用荧光显微镜观察被荧光染料处理的生物样品，由于能观察细胞内动态变化，且效果良好，现在得到了广泛的应用。请回答下列问题：(1)1970年，科学家分别用绿色和红色荧光染料，标记小鼠和人体细胞膜上的蛋白质，然后将人、鼠细胞融合，并分为两组。开始时，融合细胞的一半发红色荧光，另一半发绿色荧光，将其中一组置于37℃下处理40min，两种颜色的荧光均匀分布；将另一组置于0℃下处理40min，融合细胞仍一半发红色荧光，一半发绿色荧光。该实验说明，细胞膜具有流动性，且流动性的大小与________有关。(2)如果用黄色荧光染料标记染色体上的端粒，在细胞分裂的分裂期(分裂未完成)，一个果蝇体细胞中共有________个黄色荧光点，一个大肠杆菌细胞中共有________个黄色荧光点。(3)如果在一对同源染色体上，用相同颜色的荧光染料标记相同或等位基因，用不同颜色的荧光染料标记非等位基因，在四分体时期，一个初级精母细胞中相同颜色的荧光点有________个，并可观察到不同颜色的荧光点在染色体上呈________排列，从而用现代分子生物学技术证明了基因位于染色体上。解析：(1)在两种细胞刚融合时，融合细胞一半发红色荧光，一半发绿色荧光，其中一组经37℃处理40min后两种颜色的荧光均匀分布，这说明细胞膜具有流动性；而另一组经0℃处理40min后，融合细胞仍是一半发红色荧光，一半发绿色荧光，说明细胞膜的流动性与温度有关。(2)端粒是每条染色体两端的一段特殊序列的DNA。未复制的染色体有2个端粒，则已复制的染色体有4个端粒，一个果蝇体细胞中共有8条染色体，所以该细胞在分裂期(分裂未完成)共有32个端粒。大肠杆菌为原核生物，原核细胞中没有染色体，DNA呈环状，没有端粒。(3)在四分体时期，染色体已复制，一对同源染色体上的相同或等位基因有4个，故该初级精母细胞中相同颜色的荧光点有4个。因基因在染色体上呈线性排列，所以可观察到不同颜色的荧光点在染色体上呈线性排列。答案：(1)温度(2)320(3)4线性