各种同位素及其在中学生物学中的应用

各种同位素及其在中学生物学中的应用

1.氢的同位素

在必修1中，介绍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酸体的内质网中，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，是按照内质网叶高尔基体一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．C的同位素

如必修1介绍了科学家卡尔文用含有14C的二氧化碳来追踪光合作用中的C原子的转移途径是：二氧化碳一三碳化合物一糖类。

3.氧的同位素

自然界中氧元素有三种同位素，即16O、170、180，它们都不具有放射性，因此不能通过放射性进行追踪。在示踪研究中，常用18代替化合物中的16进行标记，最后通过质谱仪测定代谢物的质量的方法进行确定。例如在教材中，介绍的鲁宾和卡门的实验，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18分别标记H2 O和C02 ，使它们分别成为H2 18O和C1802，然后进行两组光合作用实验：第一组向绿色植物提供 H2 18O和C02，第二组向同种绿色植物提供H2 18O 和C1802。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18O，第二组释放的氧全部是02，从而证明了光合作用释放的氧全部来自水。

4. P的同位素

在必修2中介绍了赫尔希和蔡斯用32P标记噬菌体的DNA，然后用被标记的噬菌体去感染细菌的实验。由于DNA中含有P元素，因而用放射性的32P取代DNA中的P，就

使得DNA具有可识别性，从而和细菌的DNA相区别开来。

5.S的同位素

教材中同样是在介绍噬菌体侵染细菌的实验中，介绍了35S的标记应用。即是用35S 标记噬菌体的蛋白质外壳来显示其最后的存在部位。由于蛋白质含有S 元素，而DNA 中不含S元素，可以把蛋白质和DNA区别开来。

6.N的同位素

例如用 N的同位素15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

7.K的同位素用40k标记的培养基来研究矿质元素在植物体内的运输途径等。练习

1．将植物细胞在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

2．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、H2O B、CO2C、C2H5OH D、C3H6O3

3．愈伤组织细胞在一种包含所有必需物质的培养基中培养了几个小时，其中一种化合物具有放射性（ 3H标记）。当这些细胞被固定后进行显微镜检，利用放射自显影技术发现放射性集中于细胞核、线粒体和叶绿体中。因此，可以肯定被标记的化合物是（）

A 一种氨基酸

B 尿嘧啶核苷

C 胸腺嘧啶脱氧核苷酸

D 葡萄糖

4．（多选）下列生物学研究选择的技术（方法）恰当的是（）

A．用 3H标记的尿嘧啶核糖核苷酸研究DNA的复制

B．用利用纸层析法提取叶绿体中的色素

C．用标志重捕法进行鼠的种群密度的调查

D．用无毒的染料研究动物胚胎发育的过程

5．科学家利用“同位素标记法”搞清了许多化学反应的详细过程。下列说法正确的是（）

A．用14C 标记CO2 最终探明了CO2 中碳元素在光合作用中的转移途径

B．用18O标记H2 O和CO2 有力地证明了CO2 是光合作用的原料

C．用15N标记核苷酸搞清了分裂期染色体形态和数目的变化规律

D．用35S标记噬菌体的DNA并以此侵染细菌证明了DNA是遗传物质

答案：1、D 2、Ａ 3、C 4、CD 5、A

高中生物中的颜色反应

生物学中的有关计算题归类解析

1与蛋白质合成有关的计算题

（1）与氨基酸、肽键、肽链、水分子数目有关的计算题

例1某激素由A、B两条肽链按一定方式构成，现已知这两条肽链中共有氨基酸n个，

那么这激素中肽键个数应是 A.n+1 B.n C.n-1 D.n-2

【解析】：本题是一道会考题，考查学生对知识的概括能力和抽象思维能力。学生可

以根据题目所示明的有两条肽链，每条肽链中至少有一个氨基和一个羧基未参与组

成肽键，所以氨基酸数目和肽键数目就相差1个，两条肽链，那么当然就是n-2了。

或者学生可以根据平时掌握的氨基酸、肽键和肽链的关系，即氨基酸数目=肽键（或

脱去的水分子）数目+肽链数目，马上找到正确答案D。

（2）与氨基酸、信使RNA上的碱基、DNA（基因）上的碱基有关的计算题

例2一条多肽链中有氨基酸1000个，则作为合成该多肽链模板的信使RNA和用来

转录该信使RNA的基因分别至少有碱基（）

A．3000个和3000个 B.1000个和3000个 C．1000个和4000个 D.3000

个和6000个

【解析】：本题是一道较常见的有关氨基酸和碱基之间关系的计算题，主要考查学生

对知识的理解运用能力和知识的迁移能力。学生掌握了它们的关系：氨基酸个数：

RMA 上的碱基数目：DNA 上的碱基数目=1：3：6 ，学生马上可以指出正确答案：D。

2．与细胞分裂有关的计算题

（1）细胞分裂中的染色体、DNA、染色单体、四分体数目的计算题

例3．某生物的卵细胞中有6 个染色体，在初级卵母细胞中，应有同源染色体对数、

着丝点数、染色单体数分别是（）

A．3、12、24 B.6、24、48 C.3、6 、12 D.6、12、24

【解析】：本题主要考查学生对细胞分裂中染色体的行为的理解，由于在减数分裂中