同位素示踪与荧光标记技术

第六单元 遗传的物质基础
(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。
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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
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P 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。
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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
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P 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
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解析：选 B。给小鼠供应 18O2，参与有氧呼吸的第三阶段生成
18 18 H18 O ， H O 再参与有氧呼吸的第二阶段生成 C O2，因此其呼 2 2
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ห้องสมุดไป่ตู้制，C 正确；32P 标记的是噬菌体的 DNA，噬菌体
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(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。
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热考培优 同位素示踪与荧光标记技术
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[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
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2．荧光标记法 荧光标记法(Fluorescent Labeling)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 27 kD，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。
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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 40 min， 两种颜色的荧光均匀分布； 将另一组置于 0 ℃下处理 40 min， 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。
[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 C18O2 B．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
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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 40 min 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 40 min 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。
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(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。
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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。