同位素标记法小专题
热点专题7同位素标记法-2025年生物学高考总复习课件
高考总复习·生物学
2.与荧光标记法的区别 (1)常用的荧光蛋白有绿色和红色两种：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，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。 (2)运用到荧光标记法的实验：①“细胞融合实验”：这一实验证明了细 胞膜的结构特点是具有一定的流动性；②“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，直接观察到某 一基因在染色体上的位置。
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高考总复习·生物学
【解析】蛋白质和DNA中都含有N，用15N标记的噬菌体并没有将蛋白质 和DNA分开，侵染未标记的大肠杆菌，探究控制生物性状的遗传物质时， 不能说明为DNA；胸腺嘧啶脱氧核苷酸只存在于DNA中，用15N或32P标 记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸，可研究有丝分裂过程中DNA的复制方式；用 3H标记的亮氨酸注射到豚鼠的胰腺腺泡细胞中，带标记的亮氨酸能参与 蛋白质的合成，故能研究分泌蛋白的合成、加工和分泌过程；H2O和 CO2是光合作用的原料，用18O标记H2O、14C标记CO2，可分别研究光合 作用中O2的来源和C的转移途径。
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【解析】1941年鲁宾和卡门用氧的同位素18O分别标记H2O和CO2，证明 光合作用释放的氧气来自水；20世40年代，美国科学家卡尔文利用14C标 记CO2，探明了CO2转化成有机物的途径，这一途径就是卡尔文循环； 噬菌体侵染细菌的实验中，分别用32P和35S标记噬菌体，跟踪进入细菌内 的化学物质是蛋白质还是DNA，从而证明DNA是遗传物质；生物学家研 究患者遗传家系推测红绿色盲的遗传方式，没有使用同位素示踪技术。
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高考总复习·生物学
高考生物同位素标记法专题复习 (共17张PPT)
6、若用含18O的氨基酸在甲状腺细胞 内的代谢过程中产生了H218O，那么 水中的18O最可能来自于氨基酸的下
列哪一个基团 （ A ）
Ａ.羧基 Ｂ.Ｒ基 Ｃ.羟基 Ｄ.酮基
9、用放射性元素氚标记细胞内的 某化合物，把这些细胞固定并用显 微镜镜检，用放射性自显影技术可 发现放射性元素集中在叶绿体、线 粒体及细胞核区域。由这些信息可
一 蛋白质合成的研究
1、探究蛋白质合成的场所
例1、 如图为某动物细胞结构示意图。如果让该 细胞吸收含放射性同位素15N标记的氨基酸，同 位素示踪可以发现，这种氨基酸首先出现在图中
哪一序号所示的细胞器中（ A ）
2、探究分泌蛋白的合成、加工和 运输过程
豚鼠胰腺腺泡细胞分泌蛋白形成过程图解
例2、下图表示用3H-亮氨酸标记细胞内的分泌蛋 白，追踪不同时间具有放射性的分泌蛋白颗粒在
例5、让一只实验鼠吸入18O2，该鼠体 内产生的物质不可能出现放射性的是
（ A）
①丙酮酸 ②二氧化碳
③水
④葡萄糖
Ａ①④
Ｂ②④
Ｃ②③
Ｄ①②
四 噬菌体侵染细菌
经典实验回顾 赫尔希--蔡斯实验
35S 35S
四 噬菌体侵染细菌
经典实验回顾 赫尔希--蔡斯实验 结论：DNA是遗传物质 32P
32P
例6、若用１５Ｎ、３２Ｐ、３５Ｓ标记噬
菌体后，让其侵染细菌，在产生的子
代噬菌体的组成结构成分中，能找到
的放射性元素为
（ B）
Ａ、可在外壳中找到１５Ｎ和３５Ｓ
Ｂ、可在ＤＮＡ中找到１５Ｎ和３２Ｐ
Ｃ、可在外壳中找到１５Ｎ
Ｄ、可在ＤＮＡ中找到１５Ｎ、３２Ｐ、 ３５Ｓ
五、DNA复制的研究
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。
有关同位素标记的考点归纳
高中生物同位素标记的考点归纳同位素标记法能较直观地反映出生物体内物质动态变化的过程和途径，是高考生物命题的重要背景材料。
复习时将课本中有关同位素示踪知识进行整合再生，对于学生深刻理解基础知识，培养分析解决问题能力是大有裨益的。
现将高中生物学课本中同位素标记法的应用归纳如下：1.研究细胞的分裂或分化[例]将数量相同的两组小鼠肝细胞，用含有标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养液培养，甲组加入某种物质，乙组不加，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，结果甲组明显大于乙组。
甲组加入的物质的作用是（）A. 促进细胞分裂B. 促进细胞分化C. 促进细胞衰老D. 促进细胞癌变分析：在细胞分裂的过程中，发生了DNA的复制，此时，细胞对组成DNA的原料需要量会增加。
而在细胞停止分裂，发生分化、发育的时候，细胞对组成RNA的原料需要量会增加，利用同位素分别标记组成DNA和RNA的特定碱基，可判断细胞所处的状态。
答案：A2．研究新陈代谢2．1光合作用利用同位素14C、3H、18O分别标记参与光合作用的CO2、H2O，根据光合作用中的物质转变过程，可得到元素转移的方向如下：（1）3H2O→〔3H〕→C3H2O （2）H218O→18O2→周围大气（3）14CO2→14C3→14CH2O2．2呼吸作用由于有氧呼吸过程中物质转变与光合作用刚好相反，由光合作用中的物质转变途径可推知有氧呼吸的物质转变：（1）18O2→H218O （2）186126182182C H OC OH O⎫⎪→⎬⎪⎭综合以上光合作用与呼吸作用中元素转移途径，可总结出绿色植物体内同位素标记18O的转移途径：有氧呼吸Ⅲ阶段有氧呼吸Ⅱ阶段光合作用暗反应18O2 H218O C18O2CH218O 光合作用光反应光合作用暗反应有氧呼吸Ⅰ、Ⅱ阶段无氧呼吸[例]将生长旺盛的绿色植物置于玻璃钟罩内并向其提供充足18O2(如图)。
在适宜条件下光照1小时。
专题复习-同位素标记法
同位素标记法专题复习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。
一、同位素示踪法基本原理和特点:同位素示踪所利用的放射性核素（或稳定性核素）及它们的化合物，与自然界存在的相应普通元素及其化合物之间的化学性质和生物学性质是相同的，只是具有不同的物理性质。
因此，可用同位素作为一种标记，制成含有同位素的标记化合物（如标记食物，药物和代谢物质等）代替相应的非标记化合物。
利用放射性同位素不断地放出特征射线的核物理性质，就可以用核探测器随时追踪它在体内或体外的位置、数量及其转变等，稳定性同位素虽然不释放射线，但可以利用它与普通相应同位素的质量之差，通过质谱仪，气相层析仪，核磁共振等质量分析仪器来测定。
放射性同位素作为示踪剂不仅灵敏度，测量方法简便易行，能准确地定量，准确地定位及符合所研究对象的生理条件等特点：二 、教材中同位素标记法应用:1、判断光合作用和呼吸作用过程中原子转移途径；2、判断细胞的结构和功能；3、判断物质在植物体内运输途径；4、测定物质代谢过程中元素转移途径；5、证明DNA 的复制方式；6、证明DNA 是遗传物质；7、判断动物胚胎发育过程中的元素的转移；8、判断矿质代谢中矿质元素在植物体内的分布与利用；三、教材中同位素标记法运用事例及放射性元素在试题中应用归类：用放射性元素标记的化合物，化学性质不改变。
根据这种化合物的性质，对有关的一系列化学反应进行追踪，即同位素标记法。
广泛应用于生物实验中。
如教材中探究光合作用释放的氧气全部来自水，分泌蛋白的形成途径，C 4植物光合作用途径，噬菌体浸染细菌实验等。
这种方法在试题中也广泛的应用，通常涉及到14C 、35S （或32S ）、18O 、3H 、32P （或31P ）、15N 等。
下面就这些标记的元素进行归类：1、 14C【例1】 光照下，供给玉米离体叶片少量的14CO 2，随着光合作用时间的延续，在光合作用固定CO 2形成的C 3化合物和C 4化合物中，14C 含量变化示意图正确的是( )【例2】 某科学家用含有同位素14C 的CO 2来追踪光合作用中C 原子，其转移的途径是（ ）A CO 2→叶绿素→ATPB CO 2→C 5→C 6H 12O 6C CO 2→C 3→C 6H 12O 6D CO 2→C 2H 5OH →C 6H 12O 6 2 18O【例3】 用含18O 的葡萄糖进行有氧呼吸，其过程中18O 转移的途径是（ ）A 葡萄糖→丙酮酸→水B 葡萄糖→丙酮酸→氧气C 葡萄糖→氧气→水D 葡萄糖→丙酮酸→二氧化碳【例4】 把一盆绿色植物放在密封的容器中，供给18O 2，让它进行呼吸作用和光合作用。
科学探究之微专题3 同位素标记法、假说—演绎法及“加法”和“减法”原理
D．用 35S 标记的 T2 噬菌体侵染大肠杆菌，35S 的传递路径是亲代 T2 噬菌 体→子代 T2 噬菌体
解析 14C 在卡尔文循环中的转移路径为 14CO2→14C3→(14CH2O)和 14C5，A 项错误；15N 标记的氨基酸经载体蛋白运输进入细胞内，在核糖体上进行翻译过 程，不进入细胞核，含 15N 的蛋白质经由高尔基体加工后，通过胞吐分泌至细胞 外，核糖体上的蛋白质的合成、加工不经历题述过程，B 项错误；15N 标记的尿 嘧啶核糖核苷酸可参与转录过程，培养液中 15N 标记的尿嘧啶核糖核苷酸可先进 入细胞质，再进入细胞核中参与转录，转录生成的 mRNA 与核糖体结合作为翻 译的模板，C 项正确；在 T2 噬菌体亲、子代之间传递的物质是 DNA，35S 标记 的是 T2 噬菌体的蛋白质，子代 T2 噬菌体中不含 35S，D 项错误。
B 沃森、克里克 构建物理模型
DNA 双螺旋结构
找到基因位于染色体上
C
摩尔根
假说—演绎法
的实验证据
D
孟德尔
假说—演绎法 发现了两大遗传规律
解析 艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验中，用蛋白酶、RNA 酶、DNA 酶 等处理细胞提取物，是人为地去除某种因素的影响，体现了“减法原理”，最终 证明了 DNA 是肺炎链球菌的遗传物质，A 项错误；沃森和克里克采用构建物理 模型的方法构建了 DNA 的双螺旋结构，B 项正确；摩尔根用假说—演绎法进行 果蝇杂交实验，从而找到果蝇的白眼基因位于 X 染色体上的实验证据，C 项正 确；孟德尔用假说—演绎法发现了两大遗传规律，D 项正确。
D．“探究酵母菌的呼吸作用方式”实验中，煮沸培养液后密封创造无氧环 境体现了“加法原理”
同位素标记法高中生物总结
同位素标记法高中生物总结同位素标记法，听起来有点高大上，其实它就是一种研究生物分子和化学反应的好工具。
简单来说，科学家用这种方法在分子中加入一些特别的“标签”，这些标签就像是给分子穿上了个显眼的衣服，让它们在复杂的生物反应中脱颖而出，嘿，这可是帮助我们了解生命奥秘的绝佳法宝哦！接下来，我们就一起深度了解一下这个有趣的概念吧。
1. 同位素是什么？1.1 同位素的定义好，首先我们得搞清楚啥是同位素。
它们就是元素的一种变体，核子数不同但化学性质一样的“兄弟”。
想象一下，氢有三种：普通氢、重氢（氘）和超重氢（氚），就像家里的三兄弟，各有各的特点，但长得差不多。
重氢比普通氢多了一个中子，分子量也就稍微重一些。
通过这些“重兄弟”，科学家们可以更好地追踪化学反应的路径，真是让人眼前一亮！1.2 为什么使用同位素？那你可能会问，为什么我们非要用同位素呢？这就要提到它们的独特性了。
同位素在化学反应中会表现得和普通元素一模一样，但在实验室里，我们却可以用一些特殊仪器轻松分辨它们的不同，像侦探一样找出反应的细节，简直酷炫无比！2. 同位素标记法的应用2.1 追踪营养物质首先，同位素标记法在追踪营养物质方面表现得尤为出色。
举个例子吧，植物需要水和二氧化碳进行光合作用。
科学家们可以用标记的二氧化碳进行实验，这样就能看见植物究竟如何吸收和转化这些营养，像是在给植物做个“体检”，清楚明白它们的“饮食习惯”。
这不光能帮我们理解植物的生活，更能推动农业的进步，让农民种地更轻松。
2.2 研究代谢过程再来谈谈代谢过程的研究。
同位素标记法也能用来观察动物体内的代谢情况。
比如，科学家给实验小鼠喂食标记的营养物质，通过追踪这些标记物的流动，能发现它们在小鼠体内的代谢路径，就像解开一场生物界的“逃脱游戏”。
这对药物开发和疾病治疗都有着极其重要的意义，毕竟谁不想早点找到治病的“良方”呢？3. 同位素标记法的未来3.1 新技术的崛起随着科学技术的进步，同位素标记法也在不断发展。
素养加强课6 同位素标记法及其应用
素养加强课6 同位素标记法及其应用考点1同位素标记法在高中生物实验中的应用归纳1．同位素标记法在高中生物学中的应用总结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用3H标记的亮氨酸核糖体→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H182O H182O→18O2光合作用的反应物H2O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探究DNA 复制、转录的原料3H或15N标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸、尿嘧啶核糖核苷酸标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸主要集中在细胞核，尿嘧啶核糖核苷酸主要集中在细胞质标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸用于合成DNA，尿嘧啶核糖核苷酸用于合成RNA生长素的极性运输含14C的生长素标记物在形态学上端，在形态学下端可检测到标记物，反之不行生长素只能从植物体的形态学上端运输到形态学下端2.与荧光标记法的区别(1)常用的荧光蛋白有绿色和红色两种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，蓝光或近紫外光照射，发出绿色荧光。
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出红色荧光。
(2)人教版教材中用到的荧光标记法《必修1》P43“荧光标记小鼠细胞和人细胞细胞融合实验”。
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。
1．下列关于同位素标记法应用的描述，不恰当的是()A．可用18O2探究有氧呼吸的整个过程B．可用14CO2探究光合作用中碳的转移途径C．可用3H标记的亮氨酸研究分泌蛋白合成和分泌过程D．可用131I研究甲状腺吸收碘量与甲状腺激素合成的关系A[用18O2只能探究有氧呼吸的第三阶段，不能探究有氧呼吸的整个过程。
二氧化硫与氧气反应同位素标记法
二氧化硫与氧气反应同位素标记法
同位素标记法是一种利用同位素标记反应物或产物来跟踪化学反应过程的方法。
在二氧化硫与氧气反应中，可以使用同位素硫-34（^34S）来标记二氧化硫分子，在反应中观察同位素硫-34的转化情况。
具体操作步骤如下：
1. 获取同位素硫-34（^34S），可以通过核反应或同位素分离方法获得。
2. 将同位素硫-34与氧气反应生成同位素标记的二氧化硫，反应方程式为：^34S + O2 →^34SO2。
3. 在反应过程中，通过各种手段（如质谱仪、放射探测器等）测量同位素硫-34的转化情况。
4. 根据同位素硫-34的转化情况可以得到有关反应速率、转化率等信息。
使用同位素标记法可以帮助研究化学反应机理、动力学过程等。
对于二氧化硫与氧气反应，可通过同位素标记法来研究硫元素在反应中的转化情况，进一步了解反应的机制和动力学规律。
细胞内同位素标记稳态
细胞内同位素标记稳态细胞内同位素标记稳态是指利用同位素标记方法在细胞内稳态条件下对生物大分子（如蛋白质和核酸）进行标记，以研究细胞内生物分子的合成、转运、代谢和相互作用等过程。
同位素标记技术是生物学研究中一种重要的实验手段，它使我们能够更加精确地了解细胞内生物分子的动态变化和功能。
以下是关于细胞内同位素标记稳态的一些相关参考内容。
一、细胞内同位素标记稳态的基本原理1. 同位素标记法：同位素是具有相同原子序数但质子和中子数量不同的原子，具有相似的化学性质。
同位素标记法利用这种特性，在生物分子中选择性地引入标记同位素，以实现对其合成和代谢的跟踪。
2. 生物大分子标记：细胞内同位素标记稳态多用于对蛋白质和核酸的标记。
这些生物大分子具有重要的生物学功能，通过标记后可以研究其合成、转化和功能调控等过程。
二、细胞内同位素标记稳态的应用1. 蛋白质合成：通过对蛋白质的同位素标记，可以研究蛋白质的合成速率、半衰期和组装过程，进而了解细胞中蛋白质合成的动态特征。
2. 转运和代谢：利用同位素标记技术可以研究细胞内物质的转运和代谢过程。
通过跟踪同位素标记的分子，可以确定其在细胞内的传递途径和代谢途径，进而了解细胞内物质转运的机制。
3. 蛋白质和核酸相互作用：同位素标记技术可以用于研究蛋白质和核酸之间的相互作用。
通过引入同位素标记，可以追踪分子间的相互作用过程，进而探究其在细胞内的功能调控机制。
三、细胞内同位素标记稳态的实验方法1. 同位素标记方法：同位素标记方法根据所使用的同位素类型不同，可分为放射性同位素标记和稳定同位素标记方法。
放射性同位素标记通常利用放射性同位素标记分子，如3H（氚）或14C（碳-14），通过探测放射性衰变辐射来跟踪其在细胞内的代谢和分布。
稳定同位素标记则是利用稳定同位素标记分子，如15N（氮-15）、13C（碳-13）、18O（氧-18）等，通过质谱技术来检测同位素标记分子的存在和相对丰度。
2. 跟踪分析方法：细胞内同位素标记稳态实验常用的分析方法包括放射计数法、质谱法和放射免疫测定法等。
高三总复习生物检测题 同位素标记法在遗传物质研究中的应用
同位素标记法在遗传物质研究中的应用一、选择题1．同位素标记法是生物学实验和研究中常用的技术方法。
下列有关说法错误的是() A．鲁宾和卡门研究光合作用过程中氧气的来源时用到了同位素标记法B．研究豚鼠胰腺腺泡细胞分泌蛋白的合成和分泌的过程采用了放射性同位素标记法C．噬菌体侵染细菌的实验采用了放射性同位素标记技术D．科学家证明细胞膜具有流动性的人鼠细胞融合实验中用到了放射性同位素标记法解析：选D科学家证明细胞膜具有流动性的人鼠细胞融合实验中用到了荧光标记法，D错误。
2．同位素标记法在生物学研究中具有广泛的用途，下列是生物学发展史上的几个重要实验：①DNA半保留复制的实验证据②DNA双螺旋结构模型的构建③肺炎链球菌的转化实验④噬菌体侵染细菌的实验其中没有应用同位素标记法的是()A．①②B．③④C．②③D．①④解析：选C15N标记DNA分子，证明了DNA分子的复制方式是半保留复制，①正确；DNA双螺旋结构模型的构建属于构建物理模型，没有应用同位素标记法，②错误；肺炎链球菌的(体内和体外)转化实验均没有应用同位素标记法，③错误；噬菌体侵染细菌实验应用了同位素标记法(用35S标记噬菌体的蛋白质外壳，用32P标记噬菌体的DNA，分别侵染细菌)，④正确。
3．用32P标记了玉米根尖分生区细胞(2N＝20)的DNA分子双链，再将这些细胞转入不含32P的培养基中培养，在第二次细胞分裂的中期、后期，一个细胞中的染色体总数和被标记的染色体数分别是()A．中期20和20、后期40和20B．中期20和10、后期40和20C．中期20和20、后期40和10D．中期20和10、后期40和10解析：选A玉米根尖分生区细胞有丝分裂中期、后期染色体条数分别为20和40条。
而第一次有丝分裂完成时，每个DNA分子中都有1条链被32P标记；第二次有丝分裂过程中，只有一半的DNA分子被32P标记；中期时，染色单体没有分开，故被标记的染色体数为20条，而后期由于染色单体的分开，染色体数加倍为40条，故被标记的染色体数只有一半，即20条。
同位素标记法
同位素标记法1. 引言同位素标记法是一种重要的实验技术，在化学、生物学、地球科学和医学等领域都有广泛的应用。
通过在实验样品中加入标记同位素，可以追踪反应过程、研究物质转化路径和量化分析样品中的组分。
本文将介绍同位素标记法的基本原理、常用同位素和应用案例。
2. 基本原理同位素标记法的基本原理是利用同一元素的不同同位素在物理和化学性质上的微小差异，用具有特殊性质的同位素标记待研究物质，通过测定同位素丰度的变化来获取目标物质的相关信息。
同位素是指原子核中具有相同质子数、但中子数不同的核。
同一元素的同位素具有相同的化学行为，但在物理性质上存在微小差异。
这些微小差异使得同位素能够作为标记物质来进行追踪和定量分析。
3. 常用同位素常用的同位素标记物质包括氘化物（重水）、碳14、碳13、氚和放射性同位素如铯137、锶90等。
不同的同位素标记物质在应用领域和实验目的上有所差异。
3.1 氘化物（重水）氘化物是指氢的同位素氘（D）与氢原子形成的化合物。
与普通水相比，氘化物具有重质氢原子，其物理性质和化学性质有所不同。
重水经常用于追踪生物体内的代谢过程、酶催化反应和物质转化。
3.2 碳14和碳13碳14和碳13都是碳的同位素，其中碳14是放射性同位素，用于测定物质的年代和生物体的放射性碳标记。
碳13是稳定同位素，常用于进行碳同位素分馏和碳同位素比值的测定。
3.3 氚氚是氢的同位素，它是一种放射性同位素。
由于氚含有放射性核素，因此在医学和生物学领域常用于研究生物化学反应的动力学过程和分子示踪。
3.4 放射性同位素放射性同位素如铯137、锶90等具有放射性特性，可用于研究地球科学、环境科学和医学等领域。
这些放射性同位素在实验中可以追踪物质的迁移、转化和分布情况。
4. 应用案例4.1 生物学应用同位素标记法在生物学研究中有着广泛的应用。
例如，利用碳13同位素标记葡萄糖，可以研究葡萄糖的代谢过程和糖原合成途径。
利用氢同位素标记的DNA 或RNA可以追踪基因的表达和复制过程。
同位素标记法专项练习
同位素标记法专项练习同位素标记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，生物学上经常使用的同位素是组成原生质的主要元素，即H、N、C、S、P和O等的同位素。
在浙科版必修1P6教材中也有说明：放射性同位素可用于追踪物质的运行和变化规律。
此研究方法在高中生物教材中多次出现，总结如下：1．分泌蛋白的合成与分泌（必修1P40简答题）20世纪70年代，科学家詹姆森等在豚鼠的胰腺细胞中注射3H标记的亮氨酸。
3min后被标记的亮氨酸出现在附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囊泡中及释放到细胞外的分泌物中。
由此发现了分泌蛋白的合成与分泌途径：核糖体→内质网→高尔基体→囊泡→细胞膜→外排。
（2019·全国高一月考）下列关于分泌蛋白的合成与分泌，叙述错误的是（）A．线粒体参与分泌蛋白的合成和运输B．高尔基体在该过程中起着重要的交通枢纽作用C．分泌蛋白从合成到分泌至细胞外共穿过5层生物膜D．科学家常用同位素标记法研究分泌蛋白的合成和分泌【答案】C【解析】分泌蛋白合成与分泌过程：核糖体合成蛋白质→内质网进行粗加工→内质网“出芽”形成囊泡→高尔基体进行再加工形成成熟的蛋白质→高尔基体“出芽”形成囊泡→细胞膜，整个过程还需要线粒体提供能量。
【详解】A、线粒体为分泌蛋白的合成和运输提供能量，A正确；B、高尔基体在该过程中起着重要的加工和运输作用，B正确；C、分泌蛋白在内质网上的核糖体中合成，核糖体无膜结构，进入内质网后以出芽的形式通过囊泡在内质网膜、高尔基体膜、细胞膜互相融合，此过程并没有穿过磷脂双分子层，所以此过程分泌蛋白通过了1层生物膜，C错误；D、科学家用同位素标记法研究分泌蛋白的合成和分泌，D正确。
【点睛】解答此题要求考生识记细胞中各种细胞器结构、分布和功能，掌握分泌蛋白的合成与分泌过程，能结合所学的知识准确判断各选项。
2．光合作用中氧气的来源1939年，鲁宾和卡门用18O分别标记H2O和CO2，然后进行两组对比实验：一组提供H2O和C18O2，另一组提供H218O和CO2。
2020年高考生物提分策略题型06 同位素标记法在遗传分子基础和细胞基础的应用(含答案解析)
题型06 同位素标记法在遗传分子基础和细胞基础的应用1．有丝分裂与DNA复制（1）过程图解(一般只研究一条染色体)①复制一次(母链标记，培养液不含同位素标记)，如图：②转至不含放射性培养液中再培养一个细胞周期，如图：（2）规律总结：若只复制一次，产生的子染色体都带有标记；若复制两次，产生的子染色体只有一半带有标记。
2．减数分裂与DNA复制（1）过程图解：减数分裂一般选取一对同源染色体为研究对象，如图：（2）规律总结：由于减数分裂没有细胞周期，DNA只复制一次，因此产生的子染色体都带有标记。
一、选择题1．若将处于G1期的胡萝卜愈伤组织细胞置于含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸培养液中，培养至第二次分裂中期。
下列有关叙述正确的是A．每条染色体中的两条染色单体均含3HB．每个DNA分子的两条脱氧核苷酸链均含3HC．每个DNA分子中只有一条脱氧核苷酸链含3HD．所有染色体的DNA分子中，含3H的脱氧核苷酸链占总链数的1/4【答案】A【解析】若将处于G1期的胡萝卜愈伤组织细胞置于含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸培养液中，在间期的S期时DNA复制1次，所以第一次细胞分裂完成后得到的2个子细胞中DNA分子都只有1条链被标记，培养至第二次分裂中期，每条染色体中的两条染色单体均含3H标记，A正确。
第二次分裂中期，1/2的DNA分子的两条脱氧核苷酸链均含3H，1/2的DNA分子一条脱氧核苷酸链含3H，BC错误。
所有染色体的DNA分子中，含3H的脱氧核苷酸链占总链数的3/4，D错误。
2．水稻体细胞中含24条染色体，现有一水稻根尖分生区细胞，此细胞中的DNA双链均被15N标记。
将其放入含14N的培养基中进行培养，下列有关叙述错误是A．细胞有丝分裂一次，被15N标记的子细胞占所有子细胞的比例为100%B．细胞有丝分裂两次，被15N标记的子细胞占所有子细胞的比例为50%或100%C．细胞有丝分裂N次（N＞6），被15N标记的子细胞最多有48个D．细胞有丝分裂N次（N＞6），被15N标记的子细胞最少有2个【答案】B【解析】水稻根尖分生区细胞进行的是有丝分裂，解答选项中疑问时，若能结合细胞分裂简图分析即可迎刃而解。
【简析一道同位素标记法测细胞周期的竞赛题】 同位素标记法的概念
简析一道同位素标记法测细胞周期的竞赛题】同位素标记法的概念说明：下题出自XX省第11届高中生物学竞赛第六题，诸多高考资料有所改编，但答案与解析多有语焉不详，下面试分析之。
原题：一个完好的细胞周期包括间期和分裂期〔即M 期〕，间期又可划分为G1期〔主要进行RN和有关蛋白质的合成〕、S期〔进行DN分子复制〕和G2期〔继续合成少量的蛋白质和RN〕。
在某生物细胞培育液中加入用3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸，短暂培育一段时间后，洗去3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸。
使在该段时间内已处于DN复制期不同阶段的全部细胞中DN被3H标记，而当时处于其他时期的细胞则不带标记。
不同时间取样做细胞放射性自显影，找出正处于有丝分裂的分裂期〔M期〕细胞，计算其中带3H标记的细胞占有丝分裂细胞的百分数。
得到下列图〔图1～图4中横轴为时间，纵轴为带标记细胞占总细胞数的百分数〕：〔1〕图1B中点开始检测到带3H标记分裂期细胞，则o~为期。
〔2〕图1B中b点带3H标记分裂期细胞数开始到达最大值，则~b段表示期。
〔3〕图1C中c点时，带标记的细胞百分数开始下降，则~c段所经受的时间相当于期的时间。
〔4〕此后，带标记的分裂期细胞数渐渐削减，直到消逝，到第二次出现带有标记的细胞数时为图中e点，则d~e段所经受的时间相当于时期的时间，因此一个完好的细胞周期的时间相当于段经受的时间。
答案：〔1〕G2〔或DN复制后〕〔2〕M〔或分裂〕〔3〕S〔或DN复制〕〔4〕G1期和G2期~e解析：基础学问：细胞周期的时间分段图〔图2〕。
关键条件：使处于DN复制期不同阶段的全部细胞的DN 被3H标记，而处于其他时期的细胞则不带标记。
然后找出正处于有丝分裂的分裂期细胞并计时〔图3〕。
故知：①点，首次出现放射性标记，之前这段时间为G2期。
理由：处于DN复制最终阶段的细胞3最先进入分裂期，从而出现带标记的M期细胞,此细胞3经过的时间为G2〔o〕。
②点后，至b点，从最先开始出现放射性标记〔0%〕到放射性标记到达最高峰〔100%〕，这段时间为M期。
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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35S B．可在DNA 中找到3H、15N、32PC．可在外壳中找到15N、32P和35S D．可在DNA中找到15N、32P、35 S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4、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→14C6 H12 O6B．在含葡萄糖（C6 H12 O6）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：用层析液提取叶绿体中的色素用标记重捕法进行鼠的种群年龄结构的调查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：。