【得分宝典】高中生物 实验过关专题03 同位素示踪法实验大题过关
高中生物学中常见同位素示踪法实验精编版
高中生物学中常见同位素示踪法实验精编版 MQS system office room 【MQS16H-TTMS2A-MQSS8Q8-MQSH16898】同位素示踪法在高中生物学实验中的应用同位素示踪法是利用放射性核素作为示踪剂对研究对象进行标记的微量分析方法，即把放射性同位素的原子参到其他物质中去，让它们一起运动、迁移，再用放射性探测仪器进行追踪，就可知道放射性原子通过什么路径，运动到哪里了，是怎样分布的。
同位素示踪法是生物学实验中经常应用的一项重要方法，它可以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。
总之，同位素示踪法正在更大规模地应用于生物研究领域。
用于示踪技术的放射性同位素一般是用于构成细胞化合物的重要元素，如3H、14C、15N、18O、32P、35S、131I等。
在高中生物学教材中有多处涉及到放射性同位素的应用，下面笔者对教材中的相关知识进行归纳如下：1 研究蛋白质或核酸合成的原料及过程把具有反射性的原子参到合成蛋白质或核酸的原料（氨基酸或核苷酸）中，让它们一起运动、迁移，再用放射性探测仪器进行追踪，就可知道放射性原子通过什么路径、运动到哪里以及分布如何。
?2 研究分泌蛋白的合成和运输?用3H标记亮氨酸，探究分泌性蛋白质在细胞中的合成、运输与分泌途径。
在一次性给予放射性标记的氨基酸的前提下，通过观察细胞中放射性物质在不同时间出现的位置，就可以明确地看出细胞器在分泌蛋白合成和运输中的作用。
例如，通过实验说明分泌蛋白在附着于内质网上的核糖体中合成之后，是按照内质网→高尔基体→细胞膜的方向运输的，从而证明了细胞内的各种生物膜在功能上是紧密联系的。
?3 研究细胞的结构和功能?用同位素标记氨基酸或核苷酸并引入细胞内，探测这些放射性标记出现在哪些结构中，从而推断该细胞的结构和功能。
?4 探究光合作用中元素的转移?利用放射性同位素18O、14C、3H作为示踪原子来研究光合作用过程中某些物质的变化过程，从而揭示光合作用的机理。
高中生物同位素标记法总结
高中生物同位素标记法总结大家好，今天咱们来聊聊高中生物里一个特别有趣的东西——同位素标记法。
听起来有点拗口，其实它就像是生物学里的“小侦探”，帮我们追踪各种生物分子的“去向”。
1. 同位素标记法概述1.1 什么是同位素标记法？说白了，同位素标记法就是用一种特殊的“标记”来追踪物质在生物体内的运动和变化。
这种标记就是“同位素”。
比如，大家都知道碳，碳有很多种“兄弟”，我们叫它们同位素。
普通的碳是碳12，而我们有时候会用碳14这种不同的碳来标记。
这些标记的“兄弟”在化学反应中表现得和普通碳一样，但它们有一个独特的特点——它们能被“发现”。
1.2 为什么要用同位素标记法？我们用这个方法来了解生物体内的化学反应。
比如说，我们想知道植物是怎么进行光合作用的，我们就可以用带有碳14的二氧化碳来“标记”植物，看看这些碳14最终去了哪里。
这样一来，植物的“秘密行动”就会暴露出来，咱们也就能更清楚地了解它们的内部“动态”了。
2. 同位素标记法的应用2.1 在生物化学中的应用同位素标记法在生物化学中的作用就像是打开了一扇新世界的大门。
举个例子，科学家们曾经用这种方法来研究细胞如何合成蛋白质。
通过在氨基酸中引入同位素，研究人员可以跟踪这些氨基酸在细胞内的“旅行路线”，从而揭示蛋白质合成的过程。
这就好比给细胞装了一个GPS，让我们能清晰地知道它们的行动轨迹。
2.2 在医学中的应用在医学领域，同位素标记法也有很多“好戏”。
比如说，医生可以利用放射性同位素来诊断一些疾病。
通过注射带有放射性同位素的药物，医生可以通过成像技术看到体内的“异常区域”，这就像是给身体做了一个“全景扫描”。
这种方法帮助医生更快、更准确地找到问题的根源。
3. 实施同位素标记法的步骤3.1 选择合适的同位素首先，我们得选择合适的同位素。
这个过程就像选购商品一样，得找对“品类”。
不同的同位素有不同的性质和用途，因此要根据实验的需要来挑选。
比如，碳14和氢3是常用的同位素，各自有其独特的“本领”。
同位素示踪法在高中生物中的归纳
高三一轮总复习生物·新课标
(2)美国科学家卡尔文用同位素标记法来追踪 CO2 是如 何转变成碳水化合物的。
①卡尔文给小球藻悬浮液通入 14CO2，光照一定时间(从 1 秒到数分钟)后杀死小球藻，同时提取产物并分析。实验发 现，仅仅 30 秒的时间，二氧化碳已经转化为许多种类的化合 物。想要探究 CO2 转化成的第一个产物是什么，可能的实验 思路是____________________________________________。
能力。具体解答过程如下：
审题
信H2息O→1：O由2—图可A知C，O光2＋合H作O用→释18O放2和的图O2B来C源18于O2H＋2O 信息2：由“仅仅30秒的时间，二氧化碳已经转化为 许多种类的化合物”—只有尽可能缩短光照时间，才
有可能在提取的产物中检测到有放射性的化合物是 第一个产物 信息3：由设问(2)②中的两个问题“固定二氧化碳的 化合物”、“二氧化碳转化的第一个产物”—可知物
高三一轮总复习生物·新课标
[技法点拨] 1．方法应用 用来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。一般常用的标记元素如3H、14C、15N、18O、 32P、35S。
2．研究基本过程
高三一轮总复习生物·新课标
高三一轮总复习生物·新课标 Nhomakorabea高三一轮总复习生物·新课标
a．用细胞分裂素溶液涂抹A1叶 b．用细胞分裂素溶液涂抹A2叶 c．用14C－淀粉溶液涂抹A1叶 d．用14C－淀粉溶液涂抹A2叶 e．用14C－氨基酸溶液涂抹A2叶 f．用14C－细胞分裂素溶液涂抹A2叶
g．检测A1叶的放射性强度
A．a、d、e
B．a、b、g
高中生物 实验过关专题03 同位素示踪法实验大题过关
高中生物实验过关专题03 同位素示踪法实验大题过关5．通过放射性标记来“区别”亲代与子代的DNA，如放射性标记15N，因为放射性物质15N 的原子量和14N的原子量不同，因此DNA的相对分子质量不同。
如果DNA分子的两条链都是15N，则离心时为重带；如果DNA分子的一条链是15N，一条链是14N，则离心时为中带；如果DNA分子的两条链都是14N，则离心时为轻带。
因此可以根据重带、中带、轻带DNA出现的比例，判断DNA复制是全保留复制还是半保留复制。
6．在生态系统中，组成生物体的C、H、O、N、P、S等元素，不断进行着从无机环境到生物群落，又从生物群落到无机环境的循环过程。
如果用放射性同位素标记参与物质循环的这些元素，就可以追踪物质的转移途径。
例如用35S标记SO2、用14C标记CO2追踪硫循环和碳循环中S和C的转移途径。
(2)美国科学家卡尔文用同位素标记法来追踪CO2是如何转变成碳水化合物的。
解析答案【点评】关于光合作用的元素去向问题的分析最关键的就是H2O中O元素的去向，根据光反应中H2O的光解可知，H2O中O元素的去向到了氧气中，只要把握住H2O中O元素的去向，其它的C、H等元素根据化学方程式就可以迎刃而解。
2．（2012·湖北百所名校联考）某研究性学习小组以细菌为实验对象，运用同位素示踪技术及密度梯度离心法对有关DNA复制的方式进行了探究(已知培养用的细菌大约每20 min 分裂一次，产生子代，实验结果见相关图示)。
请回答下列问题：(1)综合分析本实验的DNA离心结果，前三组实验中，第组结果对得到的结论起到了关键作用，但需把它与第组和第组的结果进行比较，才能说明DNA分子的复制方式。
(2)分析讨论：①若实验三的离心结果为：如果DNA位于l／2重和l／2轻带位置，则是复制；如果DNA位于全中带位置，则是复制。
为了进一步得出结论，该小组设计了实验四，请分析：如果DNA位于 (位置及比例，下同)带位置，则是全保留复制；如果DNA位于带位置，则是半保留复制。
2021年高考生物总复习同位素标记法专题讲解与训练
“同位素标记法”的总结利用放射性同位素不断地放出特征射线的核物理性质，就可以检测和追踪它在体内或体外的位置、数量及其转变等。
高中生物教材中的实验（或内容）和相关习题中许多知识都涉及同位素标记法的应用。
下面我就相关内容通过有关例题进行归纳阐述，以便大家对这项技术有一个深刻的体会，并学会同位素标记的应用。
一、教材相关实验1.科学家在研究分泌蛋白的合成和分泌时，曾经做过这样一个实验：他们在豚鼠的胰脏腺泡细胞中注射3H标记的亮氨酸，3min后，被标记的氨基酸出现在附着有核糖体的内质网中，17min后，出现在高尔基体中，117min后，出现在靠近细胞膜内侧的运输蛋白质的小泡中，以及释放到细胞外的分泌物中。
这个实验说明分泌蛋白在附着于内质网上的核糖体中合成之后，是按照内质网→高尔基体→细胞膜的方向运输的，从而证明了细胞内的各种生物膜在功能上是紧密联系的。
2．用放射性14C取代化合物中同位素12C，形成以14C作为放射性标记的化合物。
科学家用含有14C的CO2来追踪光合作用和呼吸作用过程中的碳原子的转移途径。
3用同位素14C标记的吲哚乙酸，可研究生长素的极性运输。
用标记了14C的脂肪饲喂动物，可研究动物代谢的物质转化。
4．鲁宾和卡门的实验：“随着技术的进步，人们对同位素有了更多的了解，这为解决氧气来自水还是二氧化碳提供了研究手段。
1939年，美国科学家鲁宾和卡门利用同位素标记法进行了探究。
他们用氧的同位素18O分别标记h2O和CO2，使它们分别成为H218O和C18O2。
然后进行两组实验：第一组向植物提供h2O和C18O2；第二组向同种植物提供H218O和CO2。
在其他条件都相同的情况下，他们分析了两组实验释放的氧气。
结果表明，第一组释放的氧气全部是O2；第二组释放的氧气全部是18O2。
这一实验有力地证明光合作用释放的氧气来自水。
”5．用18O标记O2，在黑暗中进行呼吸作用，发现在呼吸作用的产物水中出现18O，证明O2在有氧呼吸过程中是与氢结合形成水。
高三生物同位素示踪试题归类例析
换兑市暧昧阳光实验学校一中高三生物同位素示踪试题归类例析同位素示踪法是利用放射性同位素作为示踪剂对研究对象进行标记的微量分析的方法。
常用的示踪原子有14181533235C O N H P S 、、、、、。
同位素标记的放射性标记化合物，与未标记的相化合物具有相同的化学与生物学性质，不同的只是它们带有放射性，可以利用放射性探测技术来追踪。
1. 探索生命中的微观运动规律1.1研究生物体、细胞内某些物质的合成 研究物质合成的部位例1. 将植物细胞放在有3H 标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸存在的环境中，温育数小时。
然后将细胞粉碎并轻摇匀浆，进行分级离心以获取各种细胞结构。
放射性3H 将主要存在于（ ）A. 核仁、质体和高尔基体B. 细胞核、核仁和溶酶体C. 细胞核、核糖体和液泡D. 细胞核、线粒体和叶绿体分析：胸腺嘧啶核苷酸是合成DNA 的原料。
DNA 主要存在于细胞核中，细胞质中的线粒体、叶绿体中也含有少量的DNA 。
（答案：D ） 研究物质合成的时间长短例2. 下图表示细胞周期（图中的M 表示分裂期。
G 1、G 2表示RNA 及蛋白质合成期，S 表示DNA 合成期），有人为确DNA 合成期的时间长度，在处于连续分裂的细胞的分裂期加入以氚标记的R 化合物，在下列化合物中，哪一种最适合？（ ）A. 腺嘌呤B. 胞嘧啶C. 鸟嘌呤D. 胸腺嘧啶分析：因为在细胞周期的S 期既有DNA 的合成也有RNA 的合成，胸腺嘧啶是DNA 特有碱基，而腺嘌呤、胞嘧啶、鸟嘌呤这三种碱基是DNA 和RNA 所共有，所以用氚标记胸腺嘧啶可确DNA 合成期的时间长度。
（答案：D ） 研究物质合成的特点例3. 用15N 标记细菌中的DNA ，然后又将的14N 来供给这种细菌，于是该细菌便用14N 来合成DNA ，假设细菌在含14N 的营养基上连续分裂两次产生了4个个体，它们DNA 中含14N 链与15N 链的比例是（ ） A. 3：1 B. 2：1 C. 1：1 D. 7：1分析：DNA 分子的合成具有特殊性。
高三生物专题复习——同位素专题
放射性同位素放射线 半衰期同位素示踪技术细胞(结构与功能) 食物链生物考古新陈代谢 放疗 环境污染诱变育种 DNA 胚胎发育矿质元素15N测序复制细胞核 基因工程光合作用呼吸作用 有机物代谢途径 研究遗传物生物膜 细胞器同位素专题知识体系网络结构图高三专题复习-------放射性同位素在生物学中的应用教学目标：教学重点：1、 梳理知识的思维方法(由网络结构图发散思维引导联想思维能力的训练)2、 解题过程和解题方法的训练 教学难点：例2和例3的解题过程及方法 教学过程：一、梳理知识体系，形成网络结构同位素用于追踪物质运行和变化过程时，叫示踪元素。
用示踪元素标记的化合物，其化学性质不变。
人们可以根据这种化合物的放射性，对生物体内各种复杂的生理、生化过程进行追踪的方法，就是放射性同位素示踪法。
如示踪原子追踪光合作用、呼吸作用的过程、胚胎发育过程、细胞的结构和功能、蛋白质(酶)的形成以及遗传物质的研究等等。
14C 、18O 、15N 、3H 、32P 、35S 等都是常用的示踪原子。
二、 同位素技术的考题类型及解法(一) 学科内综合分析题*T加某物质例1 同位素示踪技术在生物学的研究中被广泛应用。
分析下列有关实验：细胞数目相等的两组小鼠肝细胞，用含有3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养液培养，A组加入某物质，B组不加，经过一段时间培养后，洗去培养液，分别取出两组的全部细胞，测量每组的总放射性强度，结果A组显著大于B组。
请回答：A 组加入的物质的作用是_______。
3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸用于细胞中_________的合成，它在细胞中主要分布的部位是____________。
解析：通过审题可以简略绘图示。
答案：促进细胞分裂DNA 细胞核本题主要考查细胞分裂及细胞核内DNA分子复制(时间、场所、原料或组成单位)。
［解综合分析题的思路］：1、确认题干的中心知识点(内容)2、依题意分解中心知识为各分枝知识3、分析各知识点的内在联系，将中心知识变通扩展4、针对性作答。
高中生物：“同位素示踪法”的应用
（1
3H-TdR参与合成的生物大分子是
，该种分子的存在位置
是
、
。
（2）乙组细胞的总放射性强度比甲组的
，
原因是
。
（3）细胞利用3H-TdR合成生物大分子的过程发生
在细胞周期的
期。
（4）在上述实验中选用3H-TdR的原因是
.
。
答案 （1）DNA 染色体 线粒体 （2）高 乙组细胞分裂旺盛，产生的细胞多，且 含有由胸腺嘧啶脱氧核苷合成的胸腺嘧啶脱氧核苷 酸等为原料合成的DNA （3 （4）它是合成胸腺嘧啶脱氧核苷酸的原料，胸腺 嘧啶脱氧核苷酸又是合成DNA的原料，且RNA的合成 不需，排除了RNA的干扰
变式训练
1.用3H标记葡萄糖中的氢，经有氧呼吸后，下列物
质中可能有3H的是
（A ）
A.H2O
B.CO2
C.C2H5OH
D.C3H6O3
解析 有氧呼吸的最终产物是CO2和H2O。
2.
3H标记的尿苷存在下培育数小
时，然后收集细胞，经适当处理后获得各种细胞
器。放射性将主要核和液泡
大白鼠，较长一段时间后，从大白鼠的组织中分 离出下列物质，其中含有15N的是（多选）（ ） A.脂肪酸 B.淀粉酶 C.肌糖原 D. （3）植物光合作用产生的O2来自H2O，还是来自 CO2
解析 同位素示踪法是利用放射性元素作为示踪剂 对研究对象进行标记的微量分析方法，即把放射性 同位素的原子掺到其他物质中去，让它们一起运动、 迁移，再用放射性探测仪器进行追踪，就可知道放 射性原子通过什么路径，运动到哪里了，是怎样分 布的。从而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。第（3）小题的实验 设计可用同位素标记法。分别用同位素18O标记的 H218O和C18O2提供给两组植物进行光合作用实验，分 析两组植物光合作用释放的氧气，18O2仅在提供H218O 的那组植物中产生，即可证明光合作用产生的O2来自 H2O。
高中生物中用到同位素标记法的实验
高中生物中用到同位素标记法的实验
高中生物中用到同位素标记法的实验有放射性的同位素标记
追踪分泌蛋白的合成与分泌过程的实验
（囊泡）（囊泡）
（核糖体--->内质网--->高尔基体--->细胞膜）（线粒体提供能量）
证明光合作用中释放的氧全部来自于水的实验
鲁宾和卡门
证明光合作用中CO2中的碳元素的转化途径
（CO2--->C3----->(CH2O)+C5）
卡尔文
噬菌体侵染大肠杆菌的实验（证明DNA是遗传物质）
赫尔希和蔡斯
思路：设法将DNA与蛋白质区分开来，单独考察各自在遗传中的作用无放射性的同位素标记
证明DNA是半保留复制的实验
思路：设法将亲子与子代DNA分子区分开来。
高考生物：同位素示踪技术（含近年高考试题）
高考生物：同位素示踪技术（含近年高考试题）同位素可用于追踪物质的运行和变化规律，借助同位素原子以研究反应历程的方法称为同位素示踪法。
高考答题模板：作为*****合成原料之一，根据其放射性变化分析该物质变化情况；（2）作为*****合成原料之一，追踪这些物质在细胞中的转移路径及分布情况用示踪元素标记的化合物，其化学性质不变，与相应的非放射性元素在生物体内所发生的化学变化及生物学过程完全相同，科学家通过追踪元素标记的化合物可以弄清反应历程中学生物学上经常使用的同位是组成细胞的主要元素,即C、H、O、N、P的同位素，它们又分为放射性同位素（如3H、14C、35S、32P）和稳定性同位素（如18O、15N）。
生物学研究中常用放射性同位素标记某一前体物质然后使用放射性自显影技术确定与追踪这些物质在细胞中的转移路径及分布情况,而稳定性同位素在生物学研究中经常用作标记进行于实验,一般只用于测量分子质量或密度梯度离心技术来区别不同的原子或分子,而不能用放射性自显影技术来显示追踪其位置和去向。
下面我就从浙科版生物教材中和浙江生物高考试题中涉及到的同位素示踪技术进行归纳总结。
1 浙科版生物教材有关同位素示踪技术归纳1.1必修Ⅰ《分子与细胞》模块1.1.1 第一章第一节“分子与和离子”，同位素示踪技术的概念及应用举例。
还讲到示踪原子不仅用于科学研究，还用于疾病的诊断和治疗。
例如，甲状腺可以选择性地吸收碘，通过碘释放的射线破坏甲状腺细胞，使甲状腺肿大得到缓解。
因此，碘的放射性同位素就可以用于治疗甲状腺肿大。
1.1.2 第二章第三节“细胞质”，放射性同位素应用于细胞中的转移路径及分布情况。
科学家在研究分泌蛋白的合成和分泌时，在豚鼠的胰脏腺泡细胞中注射3H标记的亮氨酸，3分钟后，放射性出现在粗面内质网中，17分钟后，出现在释放到细胞外的分泌中。
1.1.3 第三章第五节“光合作用”，稳定性同位素应用于化学反应中的该原子的转移路径。
高三生物二轮复习同位素标记法专题-PPT
例2、下图表示用3H-亮氨酸标记细胞
内分布情况与运输过程。其中正确得就是 ( C )
二 、光合作用实验研究
1、标记H218O
用于探究光合作用产生得O2来自于水
经典实验回顾(美)鲁宾--卡门实验
短时间内
例3、下图就是利用小球藻进行光合作
用实验得示意图。图中A物质与B物质
Ｂ、14CO2
叶绿体 ADP
Ｃ、14CO2
乙醇
糖类
Ｄ、14CO2
三碳化合物 糖类
三、细胞呼吸实验研究
动物吸入18O2先后出现放射性得化合物就是_____ H218_O______ 与原因:C有18氧O呼2。吸
大家应该也有点累了,稍作休息 大家有疑问得,可以询问
10
例5、让一只实验鼠吸入18O2,该鼠体 内产生得物质不可能出现放射性得就
(
)
A
A
B
B
甲
乙
A,处理甲图中得A端,不能在甲图中得B端探测到14C得存在
B,处理乙图中得A端,能在乙图中得B端探测到14C得存在
C,处理乙图中得B端,能在乙图中得A端探测到14C得存在
D,处理甲图中得B端,能在甲图中得A端探测到14C得存在
蛋白质合 成研究
课堂小结
光合 作用 研究
噬菌体 侵染细 菌得研 究
DNA复制 得研究
同位素标记法
细胞呼 吸的研 究
生长素 极性运 输的研 究
甲状腺 功能研 究
连续复制四次后,含有15N标记得DNA占总量得
( );含有A14N得DNA占总量得(
15N得DDNA链占总链得( )
A、1/8 B、1/4 C、1/16
);含有
C
D、1
高考生物总复习 同位素示踪法学案
高考生物总复习同位素示踪法学案堂探究案【高频考点突破】1、同位素示踪法同位素示踪法是利用放射性同位素作为示踪剂对研究对象进行标记的微量分析方法。
由于放射性元素能不断地发射具有一定特征的射线，因此通过放射性探测方法，可以随时追踪含有放射性元素的标记物在体内或体外的位置及其数量的变化情况。
常用放射性同位素有3H、14C、15N、18O、32P、35S、131I等。
2、应用实验目的标记物标记物转移情况实验结论研究分泌蛋白的合成和分泌过程3H核糖体→内质网→高尔基体→细胞膜各种细胞器既有明确的分工，相互之间又协调配合研究光合作用过程中物质的利用HOHO→18O2在光合作用反应物HO中的O以O2的形式放出，CO2中的C用于合成有机物14CO214CO2→14C3→(14CH2O)探究生物的遗传物质亲代噬菌体中的32P(DNA)、35S(蛋白质)子代噬菌体检测到放射性32P，未检测到35SDNA是遗传物质验证DNA的复制方式亲代双链用15N标记亲代DNA→子一代DNA的一条链含15NDNA的复制方式为半保留复制【针对性练习1】蚕豆根尖细胞在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸培养基中完成一个细胞周期，然后在不含放射性标记的培养基中继续分裂至中期，其染色体的放射性标记分布情况是A、每条染色体的两条单体都被标记B、每条染色体中都只有一条单体被标记C、只有半数的染色体中一条单体被标记D、每条染色体的两条单体都不被标记【针对性练习2】用同位素标记技术追踪研究物质的转移变化途径是生物科学研究的重要手段之一。
下列相关的应用及结果错误的是( )A、小白鼠吸入18O2后呼出的CO2不会含有18O，但尿液中会含有HOB、用含有3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的营养液培养洋葱的根尖，可以在细胞核和线粒体内检测到较强的放射性，而在核糖体处检测不到C、将15N标记的DNA置于含14N标记的脱氧核苷酸的培养液中进行复制，经密度梯度离心后可以分析得出DNA具有半保留复制的特点D、要得到含32P的噬菌体，必须先用含32P的培养基培养细菌3、判断基因位置的实验设计①细胞核基因与细胞质基因的判断实验设计：正交与反交法结果预测及结论：(1)若正、反交结果相同，则说明性状是由细胞核基因控制的。
例析同位素示踪法在高中生物学中的应用doc
例析同位素示踪法在高中生物学中的应用王学宏（河南西华第一高级中学466600）同位素用于追踪物质运行和变化过程时，叫示踪元素。
用示踪元素标记的化合物，化学性质不变。
人们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。
这种科学研究方法叫同位素示踪法。
生物学上常用放射性同位素作为示踪元素，来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。
用于示踪的放射性元素一般是构成细胞化合物的重要元素，如3H、15N、18O、32P、35S 等。
在高中生物学教材中有多处涉及到放射性同位素的应用，下面笔者对教材中的相关知识进行归纳例析。
1光合作用和呼吸作用过程中特征元素的示踪例1一个密闭的透明玻璃容器内，放有绿色植物和小白鼠（小白鼠以植物为食），容器内供应18O2，每天给予充足的光照，一段时间后，绿色植物和小白鼠体内的有机物含18O的情况是（）A．只在植物体内 B.植物和小白鼠体内均含有C．只在小白鼠体内 D.植物和小白鼠体内均无解析18O在绿色植物体内的转移途径如下：18O2−−−→−呼吸作用H218O−−−→−呼吸作用C18O2−−−→−光合作用C6H1218O6绿色植物体内的C6H1218O6被动物摄食，通过同化作用转变成自身的有机物。
因此，植物和小白鼠体内的有机物都含有18O。
答案 B2研究C4植物光合作用的途径例2在光照下，供给玉米离体叶片少量的14C O2，随着光合作用时间的延续，在光合作用固定C O2形成C3化合物与C4化合物中，14C含量变化示意图正确的是 （ ）解析 用14C 标记CO 2来追踪C 4植物光合作用的途径：首先在C 4植物叶肉细胞叶绿体内C O 2与P EP 相结合形成C 4化合物，然后C 4化合物进入维管束鞘细胞叶绿体并分解为C O 2和丙酮酸，CO 2与一个C 5化合物相结合，形成2个C 3化合物，C 3化合物被还原为C 6H 12O 6。
专题三 同位素示踪法实验大题过关
专题三同位素示踪法实验大题过关本专题考情分析同位素示踪法是利用放射性核素作为示踪剂对研究对象进行标记的微量分析方法，即把放射性同位素的原子添加到其他物质中去，让它们一起运动、迁移，再用放射性探测仪器进行追踪，就可知道放射性原子通过什么路径，运动到哪里了，是怎样分布的。
同位素示踪法是生物学实验中经常应用的一项重要方法，它可以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，在近年的高考试题中，同位素示踪法多有涉及。
一、同位素示踪法实验大题相关知识必备1．研究分泌蛋白的合成和运输用3H标记亮氨酸，探究分泌性蛋白质在细胞中的合成、运输与分泌途径。
在一次性给予放射性标记的氨基酸的前提下，通过观察细胞中放射性物质在不同时间出现的位置，就可以明确地看出细胞器在分泌蛋白合成和运输中的作用。
例如，通过实验说明分泌蛋白在附着于内质网上的核糖体中合成之后，是按照内质网→高尔基体→细胞膜的方向运输的，从而证明了细胞内的各种生物膜在功能上是紧密联系的。
2．探究光合作用中元素的转移利用放射性同位素18 O、14C、3H作为示踪原子来研究光合作用过程中某些物质的变化过程，从而揭示光合作用的机理。
例如，美国的科学家鲁宾和卡门研究光合作用中释放的氧到底是来自于水，还是来自于二氧化碳。
他们用氧的同位素18O分别标记H2O和CO2，使它们分别成为H218O和C18O2，然后进行两组光合作用实验：第一组向绿色植物提供H218O 和CO2，第二组向同种绿色植物提供H2O和C18O2。
在相同条件下，他们对两组光合作用释放的氧进行了分析，结果表明第一组释放的氧全部是18O2，第二组释放的氧全部是O2，从而证明了光合作用释放的氧全部来自水。
另外，卡尔文等用14C标记的CO2，供小球藻进行光合作用，追踪检测其放射性，探明了CO2中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径。
3．研究细胞呼吸过程中物质的转变途径利用18O作为示踪原子研究细胞呼吸过程中物质的转变途径，揭示呼吸作用的机理。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
得分宝典之高中生物实验过关专题03 同位素示踪法实验大题过关5．通过放射性标记来“区别”亲代与子代的DNA，如放射性标记15N，因为放射性物质15N 的原子量和14N的原子量不同，因此DNA的相对分子质量不同。
如果DNA分子的两条链都是15N，则离心时为重带；如果DNA分子的一条链是15N，一条链是14N，则离心时为中带；如果DNA分子的两条链都是14N，则离心时为轻带。
因此可以根据重带、中带、轻带DNA出现的比例，判断DNA复制是全保留复制还是半保留复制。
6．在生态系统中，组成生物体的C、H、O、N、P、S等元素，不断进行着从无机环境到生物群落，又从生物群落到无机环境的循环过程。
如果用放射性同位素标记参与物质循环的这些元素，就可以追踪物质的转移途径。
例如用35S标记SO2、用14C标记CO2追踪硫循环和碳循环中S和C的转移途径。
(2)美国科学家卡尔文用同位素标记法来追踪CO2是如何转变成碳水化合物的。
解析答案【点评】关于光合作用的元素去向问题的分析最关键的就是H2O中O元素的去向，根据光反应中H2O的光解可知，H2O中O元素的去向到了氧气中，只要把握住H2O中O元素的去向，其它的C、H等元素根据化学方程式就可以迎刃而解。
2．（2012·湖北百所名校联考）某研究性学习小组以细菌为实验对象，运用同位素示踪技术及密度梯度离心法对有关DNA复制的方式进行了探究(已知培养用的细菌大约每20 min 分裂一次，产生子代，实验结果见相关图示)。
请回答下列问题：(1)综合分析本实验的DNA离心结果，前三组实验中，第组结果对得到的结论起到了关键作用，但需把它与第组和第组的结果进行比较，才能说明DNA分子的复制方式。
(2)分析讨论：①若实验三的离心结果为：如果DNA位于l／2重和l／2轻带位置，则是复制；如果DNA位于全中带位置，则是复制。
为了进一步得出结论，该小组设计了实验四，请分析：如果DNA位于 (位置及比例，下同)带位置，则是全保留复制；如果DNA位于带位置，则是半保留复制。
②若将实验三得到的DNA双链分开后再离心，其结果 (填“能”或“不能”)判断DNA 的复制方式。
为什么? 。
(3)实验得出结论：DNA复制方式为半保留复制。
若将实验四的实验时间改为60 min，离心后密度带的数量和位置是否发生变化？。
若实验三的结果中，子一代DNA 的“中带”比以往实验结果的“中带”略宽，可能的原因是新合成的DNA单链中的N尚有少部分为。
(4)假设某大肠杆菌含14N的DNA的相对分子质量为a，含l5N的DNA的相对分子质量为b，现将含l5N的DNA的大肠杆菌培养在含14N的培养基中，子二代DNA的相对分子质量平均为。
3．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细胞中DNA和mRNA的含量变化。
试据图回答有关问题：(1)在放射性同位素标记研究中，为区别DNA和RNA，选择标记的合成原料依次是,研究中应选择的测量材料是洋葱根尖的,你的依据是。
(2)在细胞分裂的a时期细胞中的mRNA主要用于指导合成。
试解释处于分裂期的细胞中mRNA含量较低的最可能原因：。
(3)图示c时期细胞核DNA、染色体与染色单体数目之比为,这种比例将维持到细胞分裂的才可能开始变化。
(4)依据图示，细胞中核糖体活动旺盛的时期可能是。
(5)图中细胞核DNA减半的原因是。
四、赏析高考试题，把握复习方向1.（2012·北京）为研究细胞分裂素的生理作用，研究者将菜豆幼苗制成的插条插入蒸馏水中(图1)，对插条的处理方法及结果见图2。
（1）细胞分裂素是一种植物激素。
它是由植物体的特定部位____________，再被运输到作用部位，对生长发育起____________作用的____________有机物。
（2）制备插条时除去根系和幼芽的主要目的是____________，插条插在蒸馏水中而不是营养液中培养的原因是____________。
（3）从图2中可知，对插条进行的实验处理包括____________________________________。
（4）在实验I中，对A叶进行实验处理，导致B叶________________________。
该实验的对照处理是____________________________________。
（5）实验III、IV的结果表明，B叶的生长与A叶的关系是：________________________。
（6）研究者推测“细胞分裂素能够引起营养物质向细胞分裂素所在部位运输”。
为证明此推测，用图1所示插条去除B叶后进行实验，实验组应选择的操作最少包括____________ (填选项前的符号).a．用细胞分裂素溶液涂抹A1叶 b．用细胞分裂素溶液涂抹A2叶c．用14C－淀粉溶液涂抹A1叶d．用14C－淀粉溶液涂抹A2叶e．用14C－氨基酸溶液涂抹A2叶f．用14C－细胞分裂素溶液涂抹A2叶g．检测A1叶的放射性强度【解析】（1）考查植物激素的概念，识记类知识。
2.（2012·山东）哺乳动物肝细胞内糖代谢的部分过程如图所示。
（1）图中X物质为_________。
在有氧条件下，该物质和水彻底氧化分解成二氧化碳和[H]，该过程在_______中进行。
（2）血糖浓度升高时，葡萄糖进入肝细胞后可合成_________，多余的葡萄糖还可转化成_______以储存能量。
（3）胰腺中________分泌的胰高血糖素，与肝细胞膜上的受体结合后调节糖代谢过程，这反映了细胞膜具有_________的功能。
（4）用14C标记的葡萄糖研究肝细胞内糖代谢的过程中，发现血浆中的白蛋白亦出现放射性。
在白蛋白合成和分泌过程中，依次出现放射性的细胞器是_________________。
3．（2011·浙江)为了探究某物质（X）的作用，研究者提出了以下实验思路：（1）实验分组：甲组：培养液+Y细胞+3H-TdR(3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷)+生理盐水乙组：培养液+Y细胞3H-TdR+X（用生理盐水配制）每组设置若干个重复样品。
（2）分别测定两组的CRD（细胞内的放射性强度），求每组的平均值。
（3）将各样品在适宜条件下培养合适时间后，测定CRD，求每组平均值并进行统计分析。
（要求与说明：答题时用X、CRD、3H-TDR表示相关名词：（；）Y细胞是能增殖的高等动物体细胞）请回答：（1）实验目的：。
（2）预测实验结果及结论：。
（3）实验中采用3H-TDR的原因是：。
【解析】本题考查对实验分析与探究能力。
根据要求与说明：答题时用X、CRD、3H-TDR 表示相关名词，Y细胞是能增殖的高等动物体细胞等，说明实验目的是探究物质X对Y细胞增殖（DNA合成）的影响。
影响有三个方面：促进作用、抑制作用和无影响。
通过比较甲、乙两组含放射性物质的强度来判定：如果乙组CRD明显高于甲组，说明X对Y细胞增殖（DNA 合成）有促进作用；如果乙组CRD与甲组基本相同，说明X对Y细胞增殖（DNA合成）无影响；如果乙组CRD明显低于甲组，说明X对Y细胞增殖（DNA合成）有抑制作用。
由于3H-TDR 是合成DNA的原料，所以两组的CRD（细胞内的放射性强度）表示细胞增殖程度。
【答案】（1）探究X对Y细胞增殖（DNA合成）的影响（2）如果乙组CRD明显高于甲组，说明X对Y细胞增殖（DNA合成）有促进作用。
如果乙组CRD与甲组基本相同，说明X对Y细胞增殖（DNA合成）无影响。
如果乙组CRD明显低于甲组，说明X对Y细胞增殖（DNA合成）有抑制作用（3）3H-TDR是DNA合成的原料之一，可根据CRD变化来判断细胞增殖（DNA合成）4．（2010·江苏）细胞周期包括分裂间期(分为G1期、S期和G2期)和分裂期(M期)。
下图标注了甲动物（体细胞染色体数为12）肠上皮细胞的细胞周期各阶段的时长及DNA含量。
请回答下列问题：（1）若用含放射性同位素的胸苷（DNA复制的原料之一）短期培养甲动物肠上皮细胞后，处于S期的细胞都会被标记。
洗脱含放射性同位素的胸苷，换用无放射性的新鲜培养液培养，定期检测。
预计最快约 h后会检测到被标记的M期细胞。
（2）从被标记的M期细胞开始出现到其所占M期细胞总数的比例达到最大值时，所经历的时间为期的时间，处于该期的一个细胞中染色体数目的变化情况是。
（3）若向甲动物肠上皮细胞培养液中加入过量胸苷，处于S期的细胞立刻被抑制，而处于其他时期的细胞不受影响。
预计加入过量胸苷约 h后，细胞都将停留在S期。
（4）乙动物肠上皮细胞的细胞周期时长为24 h，M期时长为l.9 h。
若要在显微镜下观察细胞有丝分裂过程中染色体形态的变化，选用 (填“甲”或“乙”)动物肠上皮细胞更合适。
（5）在光学显微镜下观察，同处于分裂末期的动物肠上皮细胞与洋葱根尖细胞，形态上最主要的区别是。
【解析】本题借助细胞周期的DNA含量变化曲线考查细胞周期及分裂期特点，同时考的主要区别是动物细胞的细胞质从中央向内凹陷，缢裂为两个；而植物细胞中央出现细胞板。
【答案】（1）2.2 （2）M 12→24→12 （3）7.4 (4)甲（5）动物肠上皮细胞膜从中部凹陷，细胞缢裂；洋葱根尖细胞在中央形成细胞板5.（2010·北京）科学家以大肠杆菌为实验对象，运用同位素示踪技术及密度梯度离心方法进行了DNA 复制方式的探索实验，实验内容及结果见下表。
组别1组 2组 3组 4组 培养液中唯一氮源14NH 4Cl 15NH 4Cl 14NH 4Cl 14NH 4Cl 繁殖代数多代 多代 一代 两代 培养产物A B B 的子Ⅰ代 B 的子Ⅱ代操作提取DNA 并离心 离心结果 仅为轻带（14N/14N ） 仅为重带（15N/15N ） 仅为中带（15N/14N ）1/2轻带（14N/14N ）1/2中带（15N/14N ） 请分析并回答：⑴要得到DNA 中的N 全部被放射性标记的大肠杆菌B ，必须经过 代培养，且培养液中的 是唯一氮源。
⑵综合分析本实验的DNA 离心结果，第 组结果对得到结论起到了关键作用。
但需把它与第 组和第 组的结果进行比较，才能说明DNA 分子的复制方式是 复制。
⑶分析讨论：① 若子Ⅰ代DNA 的离心结果为“轻”和“重”两条密度带，则“重带”DNA 来自于 ，据此可判断DNA 分子的复制方式不是 复制。
②将子Ⅰ代DNA 双链分开后再离心，其结果 （选填“能”或“不能”）判断 DNA 的复制方式。
③若在同等条件下将子Ⅱ代继续培养，子n 代DNA 离心的结果是：密度带的数量和位置 ，放射性强度发生变化的是 带。
④若某次实验的结果中，子Ⅰ代DNA 的“中带”比以往实验结果的“中带”略宽，可能的原因是新合成DNA 单链中的N 尚有少部分为 。