同位素标记法在高中生物的应用
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。
2020届高考生物专项练习同位素标记在高中生物实验中的应用归类
答案：(1)复制开始时， 首先用含低放射性 3H-脱氧胸苷培养基培 养大肠杆菌， 一段时间后转移到含有高放射性 3H-脱氧胸苷的培养基 中继续培养，用放射自显影技术观察复制起点和复制起点两侧银颗粒 密度情况 (2)若复制起点处银颗粒密度低，一侧银颗粒密度高，则 DNA 分子复制为单向复制；若复制起点处银颗粒密度低，复制起点 的两侧颗粒密度高，则 DNA 分子复制为双向复制
个离心管中的条带是经密度梯度离心产生的， A 正确。 a 管中只有重
带，即 15N15N－ DNA ，表明该管中的大肠杆菌是在含 15NH 4Cl 的培养
液中培养的， B 错误。b 管中只有中带， 即 DNA 都是 15N14N—DNA ，
C
正确。 c
管中具有
1 2中带
(15N14N－
1 DNA) ，2轻带
3．(2019 ·株洲质检 )研究人员将含 14N－DNA 的大肠杆菌转移到 15NH 4Cl 培养液中， 培养 24 h 后提取子代大肠杆菌的 DNA 。将 DNA 热变性处理，即解开双螺旋，变成单链；然后进行密度梯度离心，管 中出现的两种条带分别对应下图中的两个峰， 则大肠杆菌的细胞周期 为( )
____________________________________________________。_ (2)为探究 T 2 噬菌体的遗传物质， 用放射性同位素标记的 T 2 噬菌 体侵染未被标记的大肠杆菌， 经短时间保温培养、 搅拌离心， 检测到 上清液中的放射性很低。 此组实验标记的元素是 ________，离心的目 的是 ____________________________________________________ ____________________________________________________。_ (3)科学家将 15N 标记的 DNA 分子 (15N15N－ DNA) 放到 14N 的培 养液中培养，让其复制三次。将亲代 DNA 和每次复制产物置于试管 进行离心，结果如图。其中代表复制两次后的分层结果是 ________(填 字母 )，理由是 __________________________________________ ____________________________________________________ ____________________________________________________。_ 解析： (1)抗体的化学本质是蛋白质，其基本组成单位是氨基酸，
同位素示踪法在高中生物中的应用归纳
同位素示踪法在高中生物中的应用归纳1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的方法。
常用的标记元素有：（1）14C:常用于标记CO2,葡萄糖，生长素等物质中的C，也可用与标记生长素的运输方向（2）18O：常用于标记光合作用和呼吸作用过程中的H2O,CO2，O2,葡萄糖等，（3）3H：经常用于标记核苷酸示踪DNA，RNA的分布（4）15N：常用于标记无机盐，示踪在自然界中的N循环，也可用来标记氨基酸等（5）32P:常用于标记核酸，标记含P的无机盐可示踪无机盐在植物体内的利用状况，也可用来标记DNA的复制情况（6）35S：标记蛋白质，在研究遗传的物质基础实验中标记噬菌体例11.陆生植物光合作用所需要的碳源，主要是空气中的C02，CO2主要是通过叶片气孔进入叶内。
陆生植物能不能通过根部获得碳源，且用于光合作用?请做出假设，且根据提供的实验材料，完成相关实验问题。
(1)假设为：。
(2)利用实验器材，补充相关实验步骤。
(3)方法和步骤：①；②；③对菜豆幼苗的光合作用产物进行检查。
结果预测和结论：。
该实验最可能的结果是，原因是。
答案 (1)陆生植物能通过根部获得碳源 (2)①把适量含有NaH14CO3，的营养液置于锥形瓶中，并选取生长正常的菜豆幼苗放入锥形瓶中②将上述装置放在温暖、阳光充足的地方培养③结果预测和结论：在光合作用产物中发现有14C，说明陆生植物能通过根部获得碳源，用于光合作用。
如果是在光合作用产物中没有发现14C，说明陆生植物不能通过根部获得碳源，用于光合作用。
最可能的结果和结论是：在光合作用产物中发现有14C，说明陆生植物能通过根部获得碳源，用于光合作用。
原因是陆生植物的根部可以吸收土壤中的CO2和碳酸盐，用于光合作用。
例2将植物细胞放在有3H标记的胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸存在的环境中，温育数小时。
然后收集细胞，粉碎并轻摇匀浆，进行分级离心以获得各种细胞结构。
放射性3H将主存在于（）A．核仁、质体和高尔基体 B．细胞核、核仁和溶酶体C．细胞核、核糖体和液泡 D．细胞核、线粒体和叶绿体例3 从某腺体的细胞中提取一些细胞器，放入含有14C氨基酸的培养液中，培养液中有这些细胞器完成其功能所需的物质和条件，连续取样测定标记的氨基酸在这些细胞器中的数量，下图中能正确描述的曲线是（）例4．用32P标记了水稻体细胞（含24条染色体）的DNA分子双链，再次这些细胞转入不含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条数和被32P标记的染色体条数分别是（）A．中期24和12、后期48和12 B．中期24和12、后期48和24C．中期24和24、后期48和12 D．中期24和24、后期48和24 例5．用32P和35S分别标记噬菌体的DNA分子和蛋白质外壳，然后去侵染含31P与32S的细菌，待细菌解体后，子代噬菌体的DNA分子和蛋白质外壳（）A．少数含32P、大多数含31P和全部含32SB．只含31P和少数含32SC．少数含32P、大多数含31P和少数含35S、大多数含32SD．只含32P和大多数含35S。
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
高中同位素标记法
高中同位素标记法是一种利用放射性同位素或稳定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。
这种方法可以用于追踪物质的运行和变化规律，在生物学、化学等领域有广泛的应用。
在生物学中，同位素标记法常被用于研究生物大分子的结构和功能，如蛋白质、核酸等。
例如，在研究分泌蛋白的合成和分泌过程中，科学家使用3H标记的亮氨酸来追踪蛋白质的合成和分泌路径。
此外，在光合作用的研究中，同位素标记法也被用来追踪二氧化碳的固定和氧气的释放过程。
在化学领域，同位素标记法也被广泛应用于反应机理的研究。
例如，通过使用同位素标记的底物或试剂，科学家可以追踪化学反应中化学键的形成和断裂过程，从而揭示反应机理。
同位素标记法的优点在于示踪元素标记的化合物化学性质不变，因此可以通过追踪示踪元素标记的化合物来弄清化学反应的详细过程。
此外，放射性同位素具有灵敏度高、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。
需要注意的是，同位素标记法也有其局限性。
例如，放射性同位素具有放射性，需要特殊的防护措施；稳定性同位素虽然不具有放射性，但其灵敏度较低，价格较昂贵，应用范围受到限制。
因此，在使用同位素标记法时需要根据具体的研究对象和目的来选择合适的同位素示踪剂。
同位素标记法在高中生物教材中的应用及拓展
同位素标记法在高中生物教材中的应用及拓展作者：穆凯利宋丽艳来源：《高等教育》2016年第09期同位素标记法（isotopic tracer method）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，可用于追踪物质的运行和变化规律。
用反射性同位素标记的化合物，化学性质不会改变。
科学家通过追踪放射性同位素标记的化合物，可以弄清楚化学反应的详细过程。
1、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，只是具有不同的核物理性质。
因此，就可以用同位素作为一种标记，制成含有同位素的标记化合物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。
1.1 方法简便放射性测定不受其它非放射性物质的干扰，可以省略许多复杂的物质分离步骤，体内示踪时，可以利用某些放射性同位素释放出穿透力强的r射线，在体外测量而获得结果，这就大大简化了实验过程，做到非破坏性分析，随着液体闪烁计数的发展，14C和3H等发射软β射线的放射性同位素在医学及生物学实验中得到越来越广泛的应用。
1.2 定位定量准确放射性同位素示踪法能准确定量地测定代谢物质的转移和转变，与某些形态学技术相结合（如病理组织切片技术，电子显微镜技术等），可以确定放射性示踪剂在组织器官中的定量分布，并且对组织器官的定位准确度可达细胞水平、亚细胞水平乃至分子水平。
1.3 符合生理条件在放射性同位素实验中，所引用的放射性标记化合物的化学量是极微量的，它对体内原有的相应物质的重量改变是微不足道的，体内生理过程仍保持正常的平衡状态，获得的分析结果符合生理条件，更能反映客观存在的事物本质。
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。
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 3 H 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。
高中生物学中常见同位素示踪法实验
高中生物学中常见同位素示踪法实验同位素示踪法是一种微量分析方法，利用放射性同位素作为示踪剂对研究对象进行标记，通过放射性探测仪器进行追踪，可以了解放射性原子的运动路径和分布情况。
在生物学实验中，同位素示踪法经常被应用于研究细胞内元素或化合物的来源、组成、分布和去向，以及细胞的结构和功能、化学物质的变化、反应机理等。
放射性同位素一般用于构成细胞化合物的重要元素，如H、C、N、O、P、S、I等。
下面是高中生物学教材中涉及到同位素示踪法的应用：1.研究蛋白质或核酸合成的原料及过程。
将放射性原子标记在合成蛋白质或核酸的原料（氨基酸或核苷酸）中，通过追踪放射性原子的运动路径和分布情况，可以了解其通过的路径、运动到哪里以及分布情况。
2.研究分泌蛋白的合成和运输。
用H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。
通过观察细胞中放射性物质在不同时间出现的位置，可以明确细胞器在分泌蛋白合成和运输中的作用。
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O、C、H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，科学家XXX和卡门用氧的同位素O分别标记H2O和CO2，进行两组光合作用实验，结果表明第一组释放的氧全部是O2，第二组释放的氧全部是O2.标记噬菌体的DNA，将其注入大肠杆菌内，并发现放射性物质。
而使用S标记噬菌体的蛋白质，则在大肠杆菌35内未发现放射性物质。
这证明了噬菌体在侵染细菌的过程中，进入细菌体内的是噬菌体的DNA，而不是噬菌体的蛋白质。
这进一步证明了DNA是噬菌体的遗传物质。
通过放射性标记，可以“区别”亲代与子代的DNA。
例如，放射性标记N可以用于区分DNA分子的两条链是否都是15N。
如果是，则在离心时会出现重带；如果一条链是N，一条链是N，则会出现中带；如果两条链都是N，则会出现轻带。
同位素示踪法在高中生物学实验中的应用
同位素示踪法在高中生物学实验中的应用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放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T高尔基体T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18O14c、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。
他们用氧的同位素180分别标记H2O和CO,使它们分别成为H218O和C8O，然后进行两组光合作用实验：第一组向绿色植物提供H2180和CO,第二组向同种绿色植物提供H20和C8Q。
高中生物教科书中同位素标记法运用小结
高中生物教科书中同位素标记法运用小结什么是同位素标记法？人教版高中生物教科书中描述为：“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。
”用于标记的放射性同位素一般是构成细胞化合物的重要元素。
如3H、14C、15N、18O、32P、35S等。
为更好地掌握同位素标记法，现把其在高中生物教科书中的应用举例总结如下：一、光合作用例（必修一第106页）科学家用含有14C的二氧化碳来追踪光合作用中的碳原子，这种碳原子的转移途径是：A.二氧化碳→叶绿素→ADPB.二氧化碳→叶绿体→ATPC.二氧化碳→乙醇→糖类D.二氧化碳→三碳化合物→糖类解析：教科书描述为：“光合作用产生的有机物又是怎样合成的呢？进入20世纪40年代，科学家开始用放射性同位素14C做实验研究这一问题。
”二、有丝分裂例（必修一第130页）科学家用32P的磷酸盐作为标记物浸泡蚕豆幼苗，追踪蚕豆细胞分裂情况，得到蚕豆根尖分生区细胞连续分裂数据如下。
1）细胞分裂具有周期性，你能在数轴上画出一个细胞周期吗？2）蚕豆根尖细胞分裂时，细胞周期有多少小时？间期是多少小时？分裂期是多少小时？解析：关于有丝分裂中同位素标记法的应用在教科书中没有明确的指出，而在本章自我检测中出现，这表明有丝分裂研究过程中也用到了同位素标记法。
三、噬菌体侵染细菌的实验教科书描述为：“1952年，赫尔希和蔡斯以T2噬菌体为实验材料，利用放射性同位素标记的新技术，完成了另一个更具说服力的实验。
”四、DNA半保留复制教科书描述为：“1958年，科学家以大肠杆菌为实验材料，运用同位素示踪技术，设计了一个巧妙的实验，证实了DNA的确是以并保留的方式复制的。
”五、单克隆抗体的应用例由单克隆抗体研制而成的“生物导弹”由两部分组成，一是“瞄准装置”，二是杀伤性“弹头”，下列对此描述不正确的是（）A.“瞄准装置”是由识别肿瘤的单克隆抗体构成B.“弹头”是由放射性同位素、化学药物和毒素等物质构成C.“弹头”中的药物有杀伤细胞的功能D.“生物导弹”是利用细胞工程制备出来的解析：“生物导弹”有两部分，一是“瞄准装置”，由识别肿瘤的单克隆抗体构成；二是杀伤性“弹头”，由放射性同位素、化学药物和毒素等构成，放射性同位素起到示踪作用，答案C。
高中生物中的同位素标记与荧光标记技术
高中生物中的同位素标记与荧光标记技术同位素标记法是生物学实验和研究中常用的技术手段之一，可用于追踪研究对象的运行和变化规律。
同位素可分为稳定同位素和放射性同位素，其中稳定同位素没有放射性，如H、H、N、O等，而放射性同位素常用的有C、P、S、H等。
放射性同位素能不断地放出特征射线的核物理性质，因此可以用探测器随时追踪它在体内或体外的位置、数量及其转变等。
稳定性同位素作为示踪剂其灵敏度较低，可获得的种类少，价格较昂贵，而用放射性同位素作为示踪剂不仅灵敏度高，测量方法简便易行，能准确地定量和定位。
在高中阶段，同位素标记法的应用非常广泛。
例如，研究分泌蛋白的合成和分泌时，可以标记某一氨基酸如亮氨酸的H，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。
另外，研究光合作用中氧气的来源时，可以用O分别标记H2O和CO2，然后进行两组对比实验，分析出不同组释放的氧气成分，从而证明植物释放的氧气来自于H2O而不是CO2.此外，还可以利用同位素标记法研究光合作用中CO2中的碳原子转移途径等问题。
在20世纪50年代，科学家利用荧光标记技术，将DNA与染色体上的特定区域相结合，从而证明了基因位于染色体上。
这一实验证据为基因遗传的分子机制提供了重要证明。
4、荧光显微镜成像荧光标记技术的应用还包括荧光显微镜成像。
通过将荧光物质标记在特定的生物分子上，可以在荧光显微镜下观察这些分子在细胞内的分布和运动情况，从而深入研究生物分子的功能和相互作用。
5、生物医学研究荧光标记技术在生物医学研究中也有广泛应用。
例如，利用荧光标记技术可以追踪药物在体内的分布和代谢情况，从而为药物研发提供重要信息。
总之，荧光标记技术在生命科学领域中的应用非常广泛，为我们深入了解生物分子的结构和功能提供了强有力的工具。
通过现代分子生物学技术，可以使用荧光标记直观地观察基因在染色体上的线性排列。
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。
新人教生物必修2《遗传与进化》高考总复习：第10讲 同位素标记法在遗传物质研究中的应用
[针对训练]
3．核DNA被32P标记的精子与未被标记的卵细胞受精后，在不含放射性标记
的培养基中连续分裂两次，下列分析正确的是
()
A．放射性细胞数量与所有细胞数量之比逐代减少
B．放射性DNA分子数与所有细胞总DNA分子数之比逐代减少
1．(2020·江苏高考)同位素可用于追踪物质的运行和变化规律。在生物科学
史中，下列科学研究未采用同位素标记法的是
()
A．卡尔文(M.Calvin)等探明CO2中的碳在光合作用中的转化途径 B．赫尔希(A.D.Hershey)等利用T2噬菌体侵染大肠杆菌证明DNA是遗传物质
C．梅塞尔森(M.Meselson)等证明DNA进行半保留复制
15N标记，则减数分裂Ⅱ后期时两个次级精母细胞均含有两条被15N标记的染色体，B正
确；若精原细胞某一对同源染色体中的一条染色体上的DNA双链均被15N标记，经减数
分裂产生的四个精细胞中，只有两个精细胞含有被15N标记的染色体，C错误；若精原
新人教生物必修2《遗传与进化》高考总复习
第10讲 同位素标记法在遗传物质研究中的应用
同位素标记法是生物学实验中经常应用的一种重要方法，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。在近年的高考生物考试中多以选择题的形式考查同 位素标记法在遗传物质研究中的应用，试题常以高中生物学教材中涉及的放射性 同位素应用的实验为载体进行命题，较好地体现了对学生的科学探究、科学思维、 社会责任的考查。
答案：C
2．下列是应用同位素标记法进行的几种研究，其中错误的是
高中生物内容中同位素标记法的应用
新课程教学２０１９年第１６期高中生物内容中同位素标记法的应用云南省曲靖市富源县第六中学 夏荣春 【摘 要】同位素标记法可以用于追踪物质的运行和变化规律，借助同位素原子来研究有机反应历程。
用示踪元素标记的化合物，其化学性质不变。
科学家可以通过追踪用同位素标记的化合物，研究化学反应的详细过程。
同位素标记法能非常准确地显示被标记物在反应过程中的位置，因此有非常广泛的应用，本文研究同位素标记法在高中生物内容中的应用。
【关键词】高中生物 同位素标记法 应用一、蛋白质的合成及其分泌把具有放射性的原子放入合成蛋白质的原料氨基酸中，标记这种氨基酸，再根据放射性元素的运动与迁移就可以知道合成蛋白质原料的移动路径，由此可以知道蛋白质合成以及分泌的过程。
通过这个实验，最终还可以知道蛋白质合成的起点不是内质网，而是核糖体；而在细胞膜结构当中，高尔基体并不是与内质网和细胞膜相连的，它是一个独立的细胞器，它与内质网和细胞膜是通过囊泡相联系的；高尔基体的作用主要是对多肽链进行进一步的加工，并通过形成囊泡的形式把加工成熟的蛋白质分泌到细胞膜外部。
由此实验，最终确定蛋白质的合成及分泌的次序：蛋白质在细胞内合成经过的细胞器依次是核糖体、内质网、高尔基体。
之后高尔基体再通过囊泡运输到细胞膜上，最终分泌到细胞外。
通过同位素标记法，发现在蛋白质合成的过程中，在每个细胞器内经历的时间是不同的。
二、研究光合作用中一些物质的变化过程为了揭示光合作用中，各种物质的变化过程，科学家分别利用放射性同位素１８Ｏ、１４Ｃ、３Ｈ作为显示各种物质的标志性原子。
最终实验结果显示，以被１８Ｏ标记的水为原料进行光合作用，最终产生的氧气全部都具有放射性；以被１８Ｏ标记的二氧化碳为原料进行光合作用，最终的产物中除了葡萄糖这一碳水化合物具有放射性外，氧气不具有放射性；以１８Ｏ以及１４Ｃ标记的二氧化碳为原料进行的光合作用，二氧化碳被固定阶段产生的三碳化合物具有放射性，最终产物中，葡萄糖和氧气都具有放射性。
必修2 第6单元 素养加强课6 同位素标记法及其应用
提升点1同位素标记法在高中生物学实验中的应用归纳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→细胞质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(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)苏教版教材中用到的荧光标记法《必修1》P42“人、鼠细胞的融合实验”。
这一实验很有力地证明了细胞质膜的结构特点是具有一定的流动性。
1．(2022·湖南岳阳一模)科学家利用“同位素标记法”弄清了许多化学反应的详细过程。
下列说法正确的是()A．用15N标记核苷酸弄清了分裂期染色体形态和数目的变化规律B．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C．用14C标记CO2供给小球藻进行光合作用可用于证明碳的转化途径D．用18O分别标记H2O和CO2后同时供给同一植物，可证明光合作用释放的O2来自水C[假设15N标记的是脱氧核苷酸，被标记的染色体只能对数目的变化规律进行研究，而没有办法对染色体形态的变化规律进行研究，A错误；用32P、35S分别标记噬菌体的DNA和蛋白质并以此侵染细菌证明了DNA是遗传物质，B错误；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CO2→C3→(CH2O)，C正确；用18O分别标记H2O和CO2进行两组实验，一组提供H182O和CO2，另一组提供H2O和C18O2供给同种植物，而非同时，D错误。
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。
再谈同位素标记在高中生物学中的应用
再谈同位素标记在高中生物学中的应用生物组俊霞2021年省卷生物试题单科第28题考了一道关于有丝分裂的题。
细胞周期包括分裂间期〔分为G1期、S期和G2期〕和分裂期〔M期〕。
以下列图标注了甲动物〔体细胞染色体数为12〕肠上皮细胞的细胞周期各阶段的时长及DNA含量。
请答复以下问题：〔1〕假设用含放射性同位素的胸苷〔DNA复制的原料之一〕短期培养甲动物上皮细胞后，处于S期的细胞都会被标记。
洗脱含放射性同位素的胸苷，用无放射性的新鲜培养液培养，定期检测。
预计最快约h后会检测到被标记的细胞。
〔G2期时长：2.2h〕〔2〕从被标记M期细胞开场出现到其所占M期细胞总数的比例到达最大值时，所经历的时间为期的时间。
〔M期：1.8h〕上述题中用的是同位素标记方法来检测时间的长短，下面再谈一下同位素〔或同位素示踪技术〕在高中生物学的应用。
同位素示踪技术是研究生物学实验的一项重要技术。
同位素示踪技术实验的创立者是Hevesy.Hevesy于1923年首先用天然放射性212Pb研究铅盐在豆科植物体的分布和转移。
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，与自然界存在的普遍元素及其化合物的化学性质和生物学性质是一样的，只是具有不同的核物理性质。
利用放射性同位素不断放出特征射性的核物理性质，就可以用核探测器追踪它在体或体外的位置、数量及其转变。
稳定性同位素虽不释放射性，但可以利用它与普通相应同位素的质量之间，用一定的仪器也可以测定。
在高中生物所涉及的实验中上述两种同位素都有用到。
1、用放射性同位素3H标识亮氨酸研究蛋白质的合成过程。
新课标〔人教版〕必修1在资料分析中介绍了科学家研究蛋白质的合成过程。
帕拉德及其同事把用放射性同位素3H标记的亮氨酸注入到豚鼠的胰腺腺泡细胞中，发现3min后被3H标记的亮氨酸出现在质网中；17min后出现在高尔基体中；117min后，出现在靠近细胞膜侧的运输蛋白质的囊泡中，以及释放剂细胞外的分泌物中，由此可以看出，分泌蛋白最先由质网上的核糖体形成，然后转移到质网加工，再通过出芽方式形成囊泡，到高尔基体进一步加工，最后通过细胞膜的胞吐作用运输到细胞外。
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同位素标记法在高中生物的应用：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。
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。
将转基因生物的基因组DNA提取出来，在含有目的基因的DNA片段上用放射性同位素作标记，以此为探针使之与基因组DNA 杂交，如果显示出杂交带，就表明目的基因已导入受体细胞中。
另外，还可采用同样方法检测目的基因是否转录出了mRNA，不同的是从转基因生物中提取的是mRNA。
7．基因诊断
基因诊断是用放射性同位素（如32P）、荧光分子等标记的DNA分子作探针，依据DNA分子杂交原理，鉴定被检测样本上的遗传信息，从而达到检测疾病的目的。
另外，还可以用在植物有机物的运输研究过程中。
示踪原子不仅用于科学研究，还用于疾病的诊断和治疗。
例如，射线能破坏甲状腺细胞，使甲状腺肿大得到缓解。
因此，碘的放射性同位素就可用于治疗甲状腺肿大。
利用到同位素示踪的实验有：
1.光合作用中释放出的氧来自水还是二氧化碳：美国科学家鲁宾和卡门采用同位素标记法研究了这个问题，证明得到氧全部来自水而不是二氧化碳。
2.噬菌体侵染细菌的实验：1952年赫尔希和蔡斯用大肠杆菌T2噬菌体作为试验材料，分别含有放射性同位素S35和放射性同位素P32的培养基中培养细菌。
然后用T2噬菌体分别浸染上述细菌，从而制备出DNA中含有P32或蛋白质中还有S35的噬菌体。
接着，他们分别用被P32或S35标记的T2噬菌体去感染未被标记的细菌，经过短时间的保温，用搅拌器搅拌，离心，这时，离心管的上清液中就会析出重量较轻的T2噬菌体颗粒，而离心管的沉淀物中则含有被感染的细菌。
从而证明DNA才是真正的遗传物质！
3.光合作用中固定CO2的途径标记的C的放射性同位素，从而证实C4植物光合作用中的C4途径发生在叶肉细胞的叶绿体内，C3途径发生在维管束鞘细胞的叶绿体内，两者共同完成二氧化碳的固定。
4.各种生物膜在功能上的联系：科学家在豚鼠的胰脏腺细胞中注射H3标记的亮氨酸结果别标记的氨基酸分别出现在附着于内质网上的核糖体，高尔基体，细胞膜。
从而证明各种生物膜在功能上是有联系的
5.还有一个就是用含有15N标记的NH4CL培养液培养大肠杆菌，让它繁殖几代，再将它转移到14N普通培养液中。
然后在不同时刻收集它并提取DNA,再将DNA进行密度梯度离心，记录DNA位置。
这个是来证明DNA复制是半保留复制。