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14C

B.在C3植物和C4植物呼吸过程产生的中间产物中可检测到14C

C.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、32P

C．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