2020高中生物必修2： 实验素养提升4 同位素标记法的原理与应用
同位素标记法在高中生物学中的应用
同位素标记法在高中生物学中的应用在自然科学的发展过程中,技术的发展需要以科学原理为基础,而科学成果的取得必须有技术手段作保证,科学与技术是相互支持、相互促进的。
自从上世纪三四十年代同位素标记法这种技术手段发明以来,在自然科学的许多研究领域都得到了应用。
在生命科学的发展历程中,同位素标记法这一技术手段也发挥了极其重要的作用。
同位素用于追踪物质运行和变化过程时叫做示踪元素,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性质,对有关的一系列化学反应追踪,这种科学研究方法叫做同位素标记法,在高中教学生物教学中有着较广泛的较广泛的应用,以下是本人在教学中探索和经验。
同位素标记法在生物教学新陈代谢过程中的应用。
生物的新陈代谢是指生物体内全部有序的化学反应,生物体内的无比繁多、无比复杂的化学反应,如不借助某些特殊手段,是根本无法搞清其具体过程的。
但是,有了同位素标记法这一技术手段,代谢过程研究中的许多问题就变的轻而易举了。
利用这一技术手段,用同位素O18标记,可以搞清光合作用产物中氧气是来自参加反应的水;用放射性同位素14C标记C3植物参与光合作用的CO2,可以搞清光合作用过程中CO2中的碳经固定先生成三碳化合物,进而再被还原形成糖类等有机物,而C4植物则是先经C4途径生成一种四碳化合物,再经C3途径生成三碳化合物,最后才被还原生成糖类等有机物。
利用这一技术手段,用放射性同位素15N标记某种氨基酸,可以搞清动物细胞内蛋白质的代谢途径。
氨基酸被细胞吸收后,可用于合成组织蛋白、酶、抗体、蛋白类激素;也可通过氨基转换作用生成另一种氨基酸;也可经脱氨基作用,含氮部分生成尿素最后经肾脏排出体外。
利用这一技术手段,用放射性同位素18O标记葡萄糖中的氧,可以搞清细胞呼吸过程中葡萄糖中的氧最后成为代谢产物CO2中的氧;若用放射性同位素O18标记O2中的氧,可以搞清细胞呼吸过程中的O2参与代谢产物H2O的生成。
2020高考生物Word版题库必修2第六单元 遗传的分子基础实验素养提升4 同位素标记法
[技能必备]理解含义同位素标记法也叫同位素示踪法，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。
同位素是具有相同原子序数但质量数不同的核素。
同一元素的不同核素之间互称为同位素。
例如，氢有如1H、2H、3H三种核素互称同位素。
同位素可分为稳定性同位素和放射性同位素两类，稳定性同位素是原子核结构稳定，不会发生衰变的同位素。
放射性同位素是原子核不稳定会自发衰变的同位素。
同位素示踪法即同位素标记法，包括稳定性同位素示踪法和放射性同位素示踪法。
放射性同位素示踪法在实践中运用较广，因为其灵敏度高，且容易测定。
常用的放射性同位素有3H、14C、32P、35S、131I、42K等。
如对孕妇及儿童某些疾病诊断中，要将食物或药物成分用示踪剂标记，就不能使用或多或少具有毒副作用的放射性同位素，而只能使用对人体无害，使用安全的稳定性同位素。
常用的稳定同位素有2H、13C、15N和18O等。
高中生物学教材中涉及的鲁宾和卡门研究光合作用氧气来源的实验中，就是用18O分别标记CO2和H2O。
还有梅塞尔森做的DNA 半保留复制实验中，是用15N标记亲代的DNA分子。
[技能提升]1.(2019·山师附中模拟)下列关于同位素示踪法的叙述错误的是()A.将用14N标记了DNA的大肠杆菌在含有15N的培养基中繁殖一代，若子代大肠杆菌的DNA分子中既有14N，又有15N，则可说明DNA的半保留复制B.将洋葱根尖培养在含同位素标记的胸腺嘧啶的培养液中，经过一次分裂，子代细胞中的放射性会出现在细胞质和细胞核中C.用DNA探针进行基因鉴定时，如果待测DNA是双链，则需要采用加热的方法使其形成单链，才可用于检测D.由噬菌体侵染细菌实验可知，进入细菌体内的是噬菌体的DNA，而不是噬菌体的蛋白质，进而证明了DNA是噬菌体的遗传物质解析将用14N标记了DNA的大肠杆菌在含有15N的培养基中繁殖一代，无论DNA复制方式是半保留复制、全保留复制还是混合复制，子一代大肠杆菌的DNA 分子中都既有14N，又有15N，所以由此不能证明DNA的复制方式是半保留复制，A错误；胸腺嘧啶是合成DNA的原料，而DNA主要分布在细胞核中，此外在洋葱根尖细胞的细胞质(线粒体)中也含有少量DNA，所以子代细胞中的放射性会出现在细胞质和细胞核中，B正确；DNA探针是单链DNA，用于检测双链DNA时，需先将双链DNA打开形成单链，才能进行检测，C正确；噬菌体侵染细菌时，只有DNA进入细菌细胞中，所以噬菌体侵染细菌实验证明了DNA是遗传物质，但不能证明蛋白质不是遗传物质，D正确。
同位素标记法在高中生物教学中的应用
同位素标记法在高中生物教学中的应用————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：同位素标记法在高中生物教学中的应用-生物论文同位素标记法在高中生物教学中的应用在人教版高中生物教材的实验和相关习题中经常出现同位素标记法的应用，现将教材中所涉及到的相关内容进行归纳总结，以期能够较深刻地了解同位素标记技术，以便于掌握和应用该项技术。
教材中关于同位素标记法的介绍比较简单：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。
现将同位素标记法相关内容进行归纳阐述，以期达到对这项技术的深刻理解。
一、同位素标记法简介1.同位素同位素是指原子序数相同，在元素周期表上的位置相同，而化学性质相似，质量不同的元素，它们是质子数相同而中子数不同的原子。
许多元素都存在同位素现象。
有放射性的同位素称为“放射性同位素”，没有放射性的则称为“稳定同位素”，即并不是所有同位素都具有放射性。
如碳的同位素有稳定同位素12C、13C和放射性同位素14C；氧的同位素有16O、17O、18O，它们都不具有放射性；氮的同位素有13N、14N、15N等。
2.同位素标记法同位素标记法是随同位素的发现而出现的一项科学应用技术。
科学家通过追踪同位素标记的化合物，从而研究细胞内的元素或化合物的来源、组成、分布和去向，弄清化学反应的详细过程，进而了解细胞的结构和功能、化学物质的变化、反应机理等。
同位素标记法具有灵敏度高，方法简便，定位定量准确，符合生理条件等特点。
二、同位素标记法在高中生物教材中的应用（一）标记某元素，追踪其转移途径1.光合作用产物O2中O元素的来源美国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。
实验素养提升4 同位素标记法的原理与应用.pptx
@《创新设计》
[技能提升] 1.(2019·山师附中模拟)下列关于同位素示踪法的叙述错误的是( )
A.将用14N标记了DNA的大肠杆菌在含有15N的培养基中繁殖一代，若子代大肠杆菌 的DNA分子中既有14N，又有15N，则可说明DNA的半保留复制 B.将洋葱根尖培养在含同位素标记的胸腺嘧啶的培养液中，经过一次分裂，子代细 胞中的放射性会出现在细胞质和细胞核中 C.用DNA探针进行基因鉴定时，如果待测DNA是双链，则需要采用加热的方法使其 形成单链，才可用于检测 D.由噬菌体侵染细菌实验可知，进入细菌体内的是噬菌体的DNA，而不是噬菌体的 蛋白质，进而证明了DNA是噬菌体的遗传物质
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@《创新设计》
同位素示踪法即同位素标记法，包括稳定性同位素示踪法和放射性同位素示踪法。放 射性同位素示踪法在实践中运用较广，因为其灵敏度高，且容易测定。常用的放射性 同位素有3H、14C、32P、35S、131I、42K等。如对孕妇及儿童某些疾病诊断中，要将食 物或药物成分用示踪剂标记，就不能使用或多或少具有毒副作用的放射性同位素，而 只能使用对人体无害，使用安全的稳定性同位素。常用的稳定同位素有2H、13C、15N 和18O等。高中生物学教材中涉及的鲁宾和卡门研究光合作用氧气来源的实验中，就 是用18O分别标记CO2和H2O。还有梅塞尔森做的DNA半保留复制实验中，是用15N标 记亲代的DNA分子。
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4.(2019·山东名校联盟)回答下列与同位素标记有关的问题。 (1)利用15N标记的氨基酸研究唾液腺细胞中的唾液淀粉酶的合成和分泌，则含15N 化合物首先出现的具膜细胞器为________。 (2)若动物吸入18O2，含放射性的化合物最先出现在________(物质)中。 (3)选择生长状态相同的甲、乙两组根尖细胞，分别用3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷 酸和3H标记的尿嘧啶核糖核苷酸的培养基进行短时间培养，理论上分析带有放射 性标记的细胞比例较大的是________组，原因是________________________。 (4)T2噬菌体侵染细菌的实验中，用35S标记T2噬菌体的蛋白质，搅拌的目的是____ ______________________________________________________________________， 搅拌不充分带来的结果是_______________________________________________。
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。
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”。
高中生物中的“同位素标记法
“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。
同位素标记在工业、农业生产、日常生活和科学科研等方面都有着极其广泛的应用。
在生物学领域可用来测定生物化石的年代，也可利用其射线进行诱变育种、防治病虫害和临床治癌，还可利用其射线作为示踪原子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。
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、氢（3H）例1：科学家用含3H标记的亮氨酸的培养液培养豚鼠的胰腺腺泡细胞，下表为在腺泡细胞几种结构中最早检测到放射性的时间表。
下列叙述中正确的是（）A．形成分泌蛋白的多肽最早在内质网内合成B．高尔基体膜向内与内质网膜相连，向外与细胞膜相连C．高尔基体具有转运分泌蛋白的作用D．靠近细胞膜的囊泡可由高尔基体形成解析：分泌蛋白的多肽最早在核糖体上合成，高尔基体并不直接和内质网与细胞膜相连，而是通过囊泡间接连接。
答案：CD。
知识盘点：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．研究肝脏细胞中胆固醇的来源时，用3H—胆固醇作静脉注射的示踪实验，结果放射性大部分进入肝脏，再出现在粪便中。
3．用3H标记的尿苷或胸腺嘧啶可用来检测转录或复制。
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。
同位素标记法的原理
同位素标记法的原理
嘿，朋友们！今天咱来唠唠同位素标记法这玩意儿。
你说同位素标记法像啥呢？就好比给特定的原子贴上一个特别的“标签”！这“标签”可神奇了，能让我们像侦探一样追踪这些原子在各种化学反应和生理过程中的行踪。
想象一下，在一个复杂得像迷宫一样的化学反应里，那些原子们跑来跑去，要是没有同位素标记这个“小标签”，咱可就两眼一抹黑，根本不知道它们都干了啥。
但有了这个标记呀，就像在黑暗里点了一盏明灯，一下子就看清它们的行动轨迹啦！
比如说，咱要是想知道某个物质在生物体内是怎么被代谢的，那就给它的某个特定原子贴上同位素标记。
然后呢，随着时间推移，看看这个标记出现在了哪里，不就清楚这个物质的“旅程”了嘛。
这多有意思呀！
再打个比方，就像你要找一只调皮的小猫，在它身上系个铃铛，不管它跑到哪儿，你都能循着铃铛声找到它。
同位素标记法就是这样的“铃铛”呀！
而且同位素标记法的用处可大了去了。
在医学上，它能帮医生搞清楚药物在体内的分布和代谢情况，这样就能更好地用药治病啦，你说这多重要呀！在农业上呢，能研究肥料怎么被植物吸收利用，这对提高农作物产量可有帮助啦。
咱再想想，要是没有同位素标记法，那好多科学研究不就成了没头苍蝇，到处乱撞嘛！有了它，科学家们就像有了一双火眼金睛，能看透那些复杂的过程。
你说同位素标记法是不是很牛掰？它就像一把神奇的钥匙，能打开好多科学奥秘的大门呢！咱可得好好感谢那些发明和发展同位素标记法的科学家们，是他们让我们对这个世界有了更深入的了解。
总之呢，同位素标记法可真是个了不起的东西，它让我们在探索科学的道路上走得更稳、更远。
让我们一起为同位素标记法点赞吧！。
高中生物用到同位素标记法
高中生物用到同位素标记法同位素标记法是一种现代生物学和医学中常用的技术手段。
它利用同位素的放射性或稳定性标记，对生物分子和生物过程进行标记、追踪、分离和定量分析。
它被广泛应用于生命科学研究、医学诊断、药物研发等领域。
同位素是指具有相同原子序数但质量数不同的元素。
例如，氢元素的三种同位素分别为氢-1、氘-2和氚-3，它们都具有一个质子，但氘和氚中分别含有一个中子和两个中子。
同位素的放射性和稳定性取决于其核内所含的中子和质子比例。
放射性同位素具有不稳定的核，会自发地放射出粒子和电磁波，而稳定性同位素则不会发生这样的现象。
在生物分子中，常用同位素标记方法是将一个或多个原子替换为同位素，从而标记分子的位置和数量。
例如，碳、氢、氮和氧等元素都有丰富的同位素。
其中，碳的同位素碳-14、碳-13和碳-12常被用来标记有机分子，如葡萄糖、氨基酸、核酸等；氢的同位素氚和氘则常被用来标记水分子、脂肪酸、核酸等；氮的同位素氮-15和氮-14则常被用来标记蛋白质、核酸等，而氧的同位素氧-18、氧-17和氧-16则常被用来标记水分子、呼吸气体等。
同位素标记法的常用技术包括放射免疫测定、同位素稀释法、轨迹追踪、放射性荧光探针等。
放射免疫测定是一种用于检测微量分子和生物活性物质的方法。
它利用同位素标记的抗体或抗原，与待测分子结合后，通过放射性测量来检测分子的存在和数量。
同位素稀释法则利用同位素标记的化合物来追踪物质的代谢和分布。
例如，在糖代谢研究中，可以用碳-14标记的葡萄糖注射到动物体内，然后测量其代谢产物中的碳-14含量，从而了解糖代谢的进程和参与的分子。
轨迹追踪是一种用于研究分子运动和交互的方法。
它利用同位素标记的分子，可在细胞和组织中标记多种生物大分子，然后追踪其在细胞内的位置、转运和转化。
放射性荧光探针是一种通过放射性信号和光信号相互转化的方法来追踪分子和细胞的方法。
同位素标记法在生命科学研究中有着广泛的应用。
它可以用于研究代谢过程、蛋白质互作、基因表达、疾病诊断、药物代谢等。
同位素标记的实验技术原理
同位素标记的实验技术原理同位素标记的实验技术是一种利用同位素（不同质子数但具有相同中子数的原子）进行标记的实验技术。
同位素标记的原理是通过在研究物质中引入特定同位素的方法，利用同位素标记分子或化合物来研究它们在生化反应中的运动、转化和相互作用等过程。
同位素是一种具有相同的化学性质但具有不同原子质量的原子。
例如，氢的同位素有氘和氚；碳的同位素有碳-12、碳-13和碳-14等。
同位素标记的实验技术通过使用具有特定同位素的化合物或分子，来跟踪和测量这些标记物在生物学或化学实验过程中的变化。
同位素标记技术可以通过两种主要方式实现：稳定同位素标记和放射性同位素标记。
稳定同位素标记是指使用具有比较低的原子放射性的同位素进行标记。
常用的稳定同位素包括氢-2（氘）、氢-3（氚）、碳-13、氮-15和氧-18等。
这些同位素在分子或化合物中取代普通同位素，由于原子质量较大或较重，可以通过质量光谱分析或质谱法进行定量测定。
稳定同位素标记技术常用于研究代谢动力学、药物代谢、蛋白质和核酸合成等过程。
例如，利用稳定同位素标记葡萄糖可以跟踪其在体内的代谢途径，研究糖尿病等疾病的发病机制。
稳定同位素标记还广泛应用于食物科学、环境科学等领域的研究。
放射性同位素标记是指使用具有较高放射性的同位素进行标记。
放射性同位素标记技术常用的同位素有碘-131、碳-14、氚和钴-60等。
放射性同位素通过放射性衰变释放出高能射线，可以通过辐射测量仪器或放射自显影等方法进行定量测量。
放射性同位素标记技术主要应用于核医学、肿瘤学、生物学和环境科学等领域。
例如，利用放射性同位素碘-131可以进行甲状腺扫描和治疗；利用放射性同位素碳-14测定化合物的年龄，进行地质学和考古学的研究。
同位素标记技术的关键是选择合适的同位素和标记方法。
同位素选择应根据实验需要确定，例如稳定同位素标记常用质量较大的同位素，而放射性同位素标记则需要考虑放射性安全和实验条件。
对于稳定同位素标记，标记方法主要有直接标记和间接标记两种。
同位素标记法在高中生物学中的应用总结
同位素标记法在高中生物学中的应用总结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。
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。
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。
在其他条件相同情况下，分析出第一组释放的氧气全部为O2，第二组全部为18O2，有力地证明了植物释放的O2来自于H2O而不是CO2。
3．光合作用中有机物的生成20世纪40年代美国生物学家卡尔文等把单细胞的小球藻短暂暴露在含14C的CO2里，然后把细胞磨碎，分析14C出现在哪些化合物中。
经过10年努力终于探索出了光合作用的“三碳途径”——卡尔文循环。
为此，卡尔文荣获“诺贝尔奖”。
4．噬菌体侵染细菌的实验1952年，赫尔希和蔡斯以T2噬菌体为实验材料，用35S、32P分别标记噬菌体的蛋白质外壳和DNA，再让被35S、32P分别标记的两种噬菌体去侵染大肠杆菌，经离心处理后，分析放射性物质的存在场所。
此实验有力证明了DNA是遗传物质。
5．DNA的半保留复制1957年，美国科学家梅塞尔森和斯坦尔用含15N的培养基培养大肠杆菌，使之变成“重”细菌，再把它放在含14N的培养基中继续培养。
在不同时间取样，并提取DNA进行密度梯度离心，根据轻重链浮力等的不同，就分出新生链和母链，这就证实了DNA复制的半保留性。
6．基因工程在目的基因的检测与鉴定中，采用了DNA分子杂交技术。
同位素标记法
同位素标记法简介同位素标记法（Isotope Labeling）是一种用于追踪化学物质在生物体内或实验室实验中的运动和转化过程的方法。
该方法是通过将化学物质的某个原子替换为其同位素来实现的。
同位素是指具有相同原子序数但具有不同质量数的原子。
同位素标记法已经广泛应用于生物医学研究、药物开发、环境科学和食品安全领域。
原理同位素标记法的基本原理是根据同位素的不同物理和化学性质，在化学反应或生物过程中，标记同位素的分子将表现出不同的性质，从而可以追踪化学物质的转化和变化过程。
常用的同位素标记法包括稳定同位素标记和放射性同位素标记两种。
稳定同位素标记稳定同位素标记是通过替换化学物质中的某个原子为其稳定同位素来实现的。
例如，可以用氘代替氢、用氰根离子代替氯根离子等。
稳定同位素标记的优点是不具有放射性，不会对生物体造成伤害，并且可以长期追踪化学物质的运动和转化过程。
稳定同位素标记的应用非常广泛。
在生物医学研究中，稳定同位素标记可以用于研究蛋白质的合成和降解过程，药物代谢的动力学研究，以及疾病诊断和治疗效果评估等。
在环境科学领域，稳定同位素标记可以用于研究水循环过程、土壤有机质的来源和转化等。
在食品安全领域，稳定同位素标记可以用于鉴别食品的真实性和追踪食品的来源等。
放射性同位素标记放射性同位素标记是通过替换化学物质中的某个原子为其放射性同位素来实现的。
放射性同位素会自发地发射射线，并具有一定的半衰期。
放射性同位素标记的主要应用是在生物医学研究中，例如用碳-14同位素标记葡萄糖来研究葡萄糖代谢过程。
放射性同位素标记虽然具有高灵敏度和高分辨率的优点，但由于放射性对生物体有辐射危害，使用放射性同位素标记需要严格控制和安全操作。
应用同位素标记法在很多领域有着重要的应用。
在生物医学研究中，同位素标记法可以用于追踪药物的代谢过程，研究蛋白质和核酸的合成和降解过程，评估药物的靶向性和效果等。
同位素标记法可以帮助科研人员深入了解生物体的内部过程，并为新药研发和临床治疗提供重要的参考。
实验素养提升4 同位素标记法的应用ppt
A.葡萄糖在c中被完整 剖析 成无机物 B.a、c中均能发生水 C.c、b、d三种具膜细胞器在图中所示过程 中能够 经过囊泡发生 联系 D.3H—X经过细 胞膜需要 载体跟 ATP
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@《创新设计》
剖析 a、b、c、d分不是核糖体、内质网、线粒体跟 高尔基体。葡萄糖不克不及 开 门见山 在线粒体中剖析 成无机物，A过错 ；a中能发生 氨基酸的脱水缩合，线粒体 内膜上能停顿有氧呼吸的第三阶段，都能发生水，B准确 ；在分泌 蛋白 的剖析 、加 工跟 运输过程 中，线粒体仅供给 ATP，不与其余 细胞器发生 结构上的联系 ，C过错 ； 分泌 蛋白 运出细胞膜的方法 是胞吐，需要 ATP但不需要 载体，D过错 。 答案 B
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@《创新设计》
5.(2019·河南十所名校联考)停顿光合作 用的动物 细胞在光照跟 高O2与低CO2状况下 停顿的生化过程 如下图，迷信家将这一过程 称为光呼吸，以区不于暗中 情况 中的 细胞呼吸。现以小麦细胞为研究 资料，请联合 所学常识 ，回答以下相干 咨询 题：
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@《创新设计》
(1)小麦在暗中 情况 中停顿细胞呼吸的场合 是________________。假如将氛围 中的氧 标记 成18O2，18O起首 出现在____________(填物质 名称 )中。 (2)光呼吸与光合作 用暗反应 比拟 ，两者均应用了________作为原料 ；除图中所示物 质 及酶外，后者生成 终极 产品 还需要 ____________(填物质 名称 )的参加 。 (3)为探究 光呼吸的产品 与场合 ，请应用同位素标记 法计划 试验 ，扼要 写出试验 思 路 跟 预期试验 结果。(请求 ：试验 包含 可相互印证的甲、乙两个组)
高中生物中的“同位素标记法
“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,就可以检测与追踪它在体内或体外的位置、数量及其转变等。
同位素标记在工业、农业生产、日常生活与科学科研等方面都有着极其广泛的应用。
在生物学领域可用来测定生物化石的年代,也可利用其射线进行诱变育种、防治病虫害与临床治癌,还可利用其射线作为示踪原子来研究细胞内的元素或化合物的来源、组成、分布与去向等,进而了解细胞的结构与功能、化学物质的变化、反应机理。
高中生物教材中的实验(或内容)与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、氢(3H)例1:科学家用含3H标记的亮氨酸的培养液培养豚鼠的胰腺腺泡细胞,下表为在腺泡细胞几种结构中最早检测到放射性的时间表。
下列叙述中正确的就是( )A.形成分泌蛋白的多肽最早在内质网内合成B.高尔基体膜向内与内质网膜相连,向外与细胞膜相连C.高尔基体具有转运分泌蛋白的作用D.靠近细胞膜的囊泡可由高尔基体形成解析:分泌蛋白的多肽最早在核糖体上合成,高尔基体并不直接与内质网与细胞膜相连,而就是通过囊泡间接连接。
答案:CD。
知识盘点:1、科学家在研究分泌蛋白的合成与分泌时,曾经做过这样一个实验:她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,就是按照内质网→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就是紧密联系的。
2.研究肝脏细胞中胆固醇的来源时,用3H—胆固醇作静脉注射的示踪实验,结果放射性大部分进入肝脏,再出现在粪便中。
3.用3H标记的尿苷或胸腺嘧啶可用来检测转录或复制。
同位素标记法的原理和应用
同位素标记法的原理和应用原理同位素标记法是一种利用同位素的化学性质和放射性衰变性质来实现标记的方法。
同位素是指具有相同原子序数（即原子核中质子数相同）但质量数不同的原子，其核外的电子结构和化学性质是一样的。
同位素标记法的原理是通过将所要标记的物质中的某种元素或分子中的某个原子用具有特定的同位素替代，从而实现对这个物质进行标记和追踪的目的。
同位素标记法的原理基于以下几点： 1. 同位素拥有不同的质量数，因此可以通过测定同位素的质量来进行标记物质的追踪和定量分析。
2. 某些同位素具有放射性衰变性质，通过测量其衰变产物的放射性活度，可以对标记物质进行追踪和定量分析。
3. 标记物质中的同位素标记一般会引入一些物理或化学性质上的变化，从而可以利用这些变化进行标记物质的检测和分离。
应用同位素标记法在许多领域中都有广泛的应用。
以下是一些常见的应用示例：生物医学研究•药物代谢动力学研究：通过将药物或其代谢产物中的某个原子用同位素替代，可以追踪药物的代谢过程和动力学特性，从而了解药物在体内的吸收、分布、代谢和排泄过程。
•分子显影技术：将分子中的某个原子用同位素进行标记，可以通过检测同位素的放射活度来观察分子的行为和相互作用，从而研究分子的功能和相互关系。
地球科学研究•地质年代学研究：通过测量岩石中特定同位素的放射性活度，可以确定岩石的年龄和地质事件的时间顺序。
例如，放射性同位素碳-14的衰变可以用于测定地质样本的年龄。
•地球化学循环研究：通过测量地球系统中不同环境介质中的同位素含量，可以追踪物质的来源、迁移和转化过程，从而研究地球化学循环和环境变化。
环境科学研究•污染追踪与溯源：将特定同位素标记的物质释放到环境中，通过测量环境介质中同位素的含量，可以追踪污染源的位置和污染物的迁移路径。
•自然界环境变化研究：通过测量古代大气中气体同位素的含量，可以研究古代大气的气候状况和环境变化。
总结同位素标记法是一种利用同位素的化学性质和放射性衰变性质来实现对物质的标记和追踪的方法。
同位素示踪法在高中生物学实验中的应用总结
同位素示踪法在高中生物学实验中的应用总结2020-11-21同位素示踪法在高中生物学实验中的应用总结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。
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。
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。
同位素标记法原理
同位素标记法原理同位素标记法是一种用于探究化学和生物过程中同位素之间的相互转化的方法。
同位素标记法的原理基于同位素是具有相同原子数但不同中子数的元素的同种元素。
当同位素被用作标记时，它们可以被追踪和分离，从而允许跟踪化合物的转化，了解反应和生物过程的机制。
1.同位素的选择：同位素标记法的使用取决于反应或生物过程的特性以及关注的成分。
一般来说，选择具有相似化学性质的同位素作为标记是最常见的。
例如，碳的同位素标记通常使用^13C，氢的同位素标记通常使用^2H（即氘），氧的同位素标记通常使用^18O。
2.同位素标记：在实验中，化合物通常会使用含有同位素的化合物进行标记。
例如，利用含有^13C或^2H的化合物作为同位素标记，可以通过化学反应或生物合成方法来转化目标化合物。
3.化合物分离和检测：同位素标记的化合物通常可以通过物理或化学方法与未标记化合物分离。
常见的分离方法包括色谱技术，例如气相色谱（GC）和液相色谱（LC）。
同位素标记后的化合物可以使用质谱技术等灵敏的分析方法进行定量和定性检测。
4.数据分析和解释：同位素标记实验的结果可以通过数据分析来获取有关化学和生物过程的信息。
对比同位素标记前后的化合物的变化，可以推断出反应机理和生物代谢途径。
同时，同位素标记还可以用于研究代谢动力学和底物转化速率等重要参数。
同位素标记法在化学和生物科学领域有广泛的应用。
在化学反应研究中，同位素标记法可以帮助揭示反应的中间产物、机理和动力学。
在生物科学中，同位素标记法可以用于研究代谢途径、药物代谢、蛋白质合成和分解等生物过程。
此外，同位素标记法还可以用于地球科学领域，了解地球化学循环过程，如气候变化和地球物质的迁移转化。
总之，同位素标记法是一种重要而强大的方法，可用于研究化学和生物过程中同位素之间的相互转化。
通过选择适当的同位素进行标记，对转化过程进行分离和检测，以及对数据进行分析和解释，同位素标记法可以帮助我们更好地理解和解释化学和生物反应的机制。
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[技能必备]
理解含义
同位素标记法也叫同位素示踪法，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。
同位素是具有相同原子序数但质量数不同的核素。
同一元素的不同核素之间互称为同位素。
例如，氢有如1H、2H、3H三种核素互称同位素。
同位素可分为稳定性同位素和放射性同位素两类，稳定性同位素是原子核结构稳定，不会发生衰变的同位素。
放射性同位素是原子核不稳定会自发衰变的同位素。
同位素示踪法即同位素标记法，包括稳定性同位素示踪法和放射性同位素示踪法。
放射性同位素示踪法在实践中运用较广，因为其灵敏度高，且容易测定。
常用的放射性同位素有3H、14C、32P、35S、131I、42K等。
如对孕妇及儿童某些疾病诊断中，要将食物或药物成分用示踪剂标记，就不能使用或多或少具有毒副作用的
1
放射性同位素，而只能使用对人体无害，使用安全的稳定性同位素。
常用的稳定同位素有2H、13C、15N和18O等。
高中生物学教材中涉及的鲁宾和卡门研究光合作用氧气来源的实验中，就是用18O分别标记CO2和H2O。
还有梅塞尔森做的DNA半保留复制实验中，是用15N标记亲代的DNA分子。
[技能提升]
1.(2019·山师附中模拟)下列关于同位素示踪法的叙述错误的是( )
A.将用14N标记了DNA的大肠杆菌在含有15N的培养基中繁殖一代，若子代大肠杆菌的DNA分子中既有14N，又有15N，则可说明DNA的半保留复制
B.将洋葱根尖培养在含同位素标记的胸腺嘧啶的培养液中，经过一次分裂，子代细胞中的放射性会出现在细胞质和细胞核中
C.用DNA探针进行基因鉴定时，如果待测DNA是双链，则需要采用加热的方法使其形成单链，才可用于检测
D.由噬菌体侵染细菌实验可知，进入细菌体内的是噬菌体的DNA，而不是噬菌体的蛋白质，进而证明了DNA是噬菌体的遗传物质
解析将用14N标记了DNA的大肠杆菌在含有15N的培养基中繁殖一代，无论DNA复制方式是半保留复制、全保留复制还是混合复制，子一代大肠杆菌的DNA 分子中都既有14N，又有15N，所以由此不能证明DNA的复制方式是半保留复制，A错误；胸腺嘧啶是合成DNA的原料，而DNA主要分布在细胞核中，此外在
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洋葱根尖细胞的细胞质(线粒体)中也含有少量DNA，所以子代细胞中的放射性会出现在细胞质和细胞核中，B正确；DNA探针是单链DNA，用于检测双链DNA 时，需先将双链DNA打开形成单链，才能进行检测，C正确；噬菌体侵染细菌时，只有DNA进入细菌细胞中，所以噬菌体侵染细菌实验证明了DNA是遗传物质，但不能证明蛋白质不是遗传物质，D正确。
答案 A
2.(2019·山东威海模拟)下列关于同位素标记法应用的叙述，正确的是( )
A.用15N标记的尿嘧啶培养根尖细胞，放射性只出现在分生区细胞中
B.若DNA为半保留复制，则以15N标记的脱氧核苷酸为原料培养未被标记的DNA，所得子一代DNA离心后，放射性只出现在中带
C.用3H标记的亮氨酸培养浆细胞，标记元素依次出现的结构为：核糖体→内质网→线粒体→高尔基体→细胞膜→细胞外
D.用14CO2供小球藻进行光合作用，14C转移的途径为：14CO2→14C5→(14CH2O)
解析根尖细胞都可进行转录过程，需要利用尿嘧啶合成RNA，因此所有根尖细胞都会出现放射性，A错误；分泌蛋白的合成和分泌依次经过的结构包括：核糖体→内质网→高尔基体→细胞膜，C错误；光合作用中14C转移的途径为：14CO2→14C3→(14CH2O)，D错误。
答案 B
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3.(2019·北京四中模拟)下图为科学家设计的DNA合成的同位素示踪实验，利用大肠杆菌探究DNA的复制过程，下列叙述正确的是( )
A.比较试管①和②的结果即可证明DNA复制为半保留复制
B.实验中没有采用放射性同位素示踪的研究方法
C.可用噬菌体代替大肠杆菌进行上述实验，且提取DNA更方便
D.大肠杆菌在含有15NH4Cl的培养液中生长若干代，细胞中只有DNA含15N
解析比较试管①和②的结果不能证明DNA复制为半保留复制，A错误；本实验是利用密度梯度离心来证明DNA的半保留复制，B正确；噬菌体是病毒，不能用培养液培养，可用活细胞培养，C错误；大肠杆菌可利用15NH4Cl中的N元素合成含N化合物，如DNA、ATP等，D错误。
答案 B
4
4.(2019·山东名校联盟)回答下列与同位素标记有关的问题。
(1)利用15N标记的氨基酸研究唾液腺细胞中的唾液淀粉酶的合成和分泌，则含15N化合物首先出现的具膜细胞器为________。
(2)若动物吸入18O2，含放射性的化合物最先出现在________(物质)中。
(3)选择生长状态相同的甲、乙两组根尖细胞，分别用3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸和3H标记的尿嘧啶核糖核苷酸的培养基进行短时间培养，理论上分析带有放射性标记的细胞比例较大的是________组，原因是________________________。
(4)T2噬菌体侵染细菌的实验中，用35S标记T2噬菌体的蛋白质，搅拌的目的是_____________________________________________________________________，
搅拌不充分带来的结果是_______________________________________________。
(5)假定染色体条数为10(不含3H)的某生物体细胞，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培养至后期，一个细胞内移向某一极的染色体有________条，其中带有3H标记的有________条。
解析(1)唾液淀粉酶属于分泌蛋白质，分泌蛋白质合成与分泌过程为：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。
利用15N标记氨基酸则15N首先出现的具膜细胞器是内质网，最终含15N的唾液淀粉酶以胞吐方式从
5。