《2021年高考生物总复习同位素标记法专题讲解与训练》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2021年高考生物总复习同位素标记法专题讲解与训练（26页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、“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。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、教材相关实验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
2、。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用放射性14C取代化合物中同位素12C，形成以14C作为放射性标记的化合物。科学家用含有14C的CO2来追踪光合作用和呼吸作用过程中的碳原子的转移途径。3用同位素14C标记的吲哚乙酸，可研究生长素的极性运输。用标记了14C的脂肪饲喂动物，可研究动物代谢的物质转化。4鲁宾和卡门的实验：“随着技术的进步，人们对同位素有了更多的了解，这为解决氧气来自水还是二氧化碳提供了研究手段。1939年，美国科学家鲁宾和卡门利用同位素标记法进行了探究。他们用氧的同位
3、素18O分别标记h2O和CO2，使它们分别成为H218O和C18O2。然后进行两组实验：第一组向植物提供h2O和C18O2；第二组向同种植物提供H218O和CO2。在其他条件都相同的情况下，他们分析了两组实验释放的氧气。结果表明，第一组释放的氧气全部是O2；第二组释放的氧气全部是18O2。这一实验有力地证明光合作用释放的氧气来自水。”5用18O标记O2，在黑暗中进行呼吸作用，发现在呼吸作用的产物水中出现18O，证明O2在有氧呼吸过程中是与氢结合形成水。6用32P标记噬菌体的DNA分子，与细菌混合培养，离心，检测上清液和沉淀物中放射性元素的含量，证明DNA分子是生物的遗传物质。二、以同位素标记为
4、切入点，对DNA复制与细胞分裂的综合问题的考查(1)有丝分裂与DNA复制过程图解：一般只研究一条染色体。a复制一次(母链被标记，培养液中不含同位素标记)b转至不含放射性的培养液中再培养一个细胞周期规律总结：若只复制一次，产生的子染色体都带有标记；若复制两次，产生的子染色体中只有一半带有标记。(2)减数分裂与DNA复制过程图解：减数分裂一般选取一对同源染色体为研究对象(母链被标记，培养液中不含同位素标记)规律总结：由于减数分裂没有细胞周期，DNA只复制一次，因此产生的子染色体都带有标记。习题：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
5、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。2、：给在温室中生长的玉米植株提供14CO2，光合作用开始很短内，在叶肉细胞中有绝大多数的14C出现在含有4个碳的有机酸（C4）中。一段时间后，叶肉细胞内C4中的14C逐渐减少，而在维管束鞘细胞中C3内的14C逐渐增多。下列对玉米固定CO2过程的叙述正确的是（ ）A通过C4和C3途径，依次在维管束鞘细
6、胞和叶肉细胞的叶绿体中完成B通过C4和C3途径，依次在叶肉细胞和维管束鞘细胞的叶绿体中完成C通过C4途径，在维管束鞘细胞的叶绿体中完成D通过C4途径，在叶肉细胞的叶绿体中完成解析：通过题干描述可知在玉米中发生了如下过程：在叶肉细胞的叶绿体中CO2+C3C4，C4化合物由叶肉细胞的叶绿体进入维管束鞘细胞释放出CO2，CO2+C52C3化合物。答案：b。3、如果将一株绿色植物栽培在密闭的含H218O的完全培养液中，给予充足的光照，经过较长时间后，18O可能存在于下列哪一组物质中（ ）周围空气的氧气中；暗反应过程中产生的ADP中；周围空气水分子中；植物体内合成的葡萄糖中。a只有是正确的 b只有是正确
7、的C除之外都正确 d全部正确解析：植物所吸收的水分绝大部分通过蒸腾作用散失到周围的空气中，另有一小部分参与光合作用。在光反应中，h218O被光解产生氧气，在暗反应中，atp被水解。若参与水解的水分子为H218O，则ADP中会有18O。有氧呼吸第二步，丙酮酸可能和h218O反应，生成C18O2和h， C18O2再参与光合作用生成葡萄糖。答案：D。4、把豌豆幼苗放在含32p的培养液中培养，一段时间后测定表明，幼苗各部分都含32p。然后将该幼苗转移到31p的培养液中，数天后32p分布是（ ）A不在新的茎叶中 B主要在新的茎叶中C主要在老的茎叶中 D主要在老的根中解析：磷可在植物体内形成不稳定的化合物
8、，当外界环境中缺少磷时，植物体缺少磷，老叶中含磷的化合物分解，然后运到幼叶中供新叶合成物质。答案：C。5、用15N标记的一个DNA分子放在含有14N的培养基中让其复制三次，则含有14N的DNA分子占全部DNA分子的比例和含15N的DNA分子占全部DNA单链的比例依次为 ( )A1/9，1/4 B1，1/8 C1/4，1/6 D1/8，1/8解析：根据DNA分子的复制为半保留复制的特点，在复制过程中DNA的两条链均作母链(模板)而形成子链，形成两个DNA分子，子代DNA的两条链中，一条来自母链，一条是新合成的子链。复制三次，共形成8个DNA分子。在8个DNA分子的16条单链中，只有两个DNA分子
9、两条链含有原来标记的15N。但是在新和成的DNA分子中每条连都含有14N。答案：B。6、 (2010山东，7)蚕豆根尖细胞在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷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分裂至中期，其染色体的放射性标记分布情况是()A每条染色体的两条单体都被标记 B每条染色体中都只有一条单体被标记C只有半数的染色体中一条单体被标记 D每条染色体的两条单体都不被标记答案：B7(2017达州模拟)经32P充分标记的某动物精原细胞置于不含32P的培养液中，在适宜条件下先进行了一次有丝分裂，紧接着再连续进行了两次细胞分裂(第2次和第3次)，若某细胞中含32P的染色体比例、含3
10、2P的核DNA比例均为，则该细胞不可能处于()A第2次分裂(有丝分裂)后期 B第2次分裂(减分裂)后期C第3次分裂(有丝分裂)后期 D第3次分裂(减分裂)后期解析由于经过第一次有丝分裂后，产生的两个子细胞中，每条染色体上的DNA分子均有一条链被标记，因此第2次分裂(有丝分裂)后期，细胞中含32P的染色体比例为，A正确；在第2次分裂(减分裂)后期，只是发生了同源染色体的分离，着丝点并没有分裂，因此此时每条染色体上均有32P标记，B错误；如果在第2次有丝分裂后期含有标记的染色体全部移向细胞的同一极，那么该细胞在第3次分裂(有丝分裂)后期细胞中含32P的染色体比例、含32P的核DNA比例均为，C正确
11、；在第2次(减分裂)分裂时，由于只是发生同源染色体分离，因此产生的次级精母细胞中仍然是每条染色体的DNA分子均有一条链被标记，因此第3次分裂(减分裂)后期含32P的染色体比例、含32P的核DNA比例均为，D正确。8.下图为人体细胞分裂过程示意图,据图分析正确的是()A.具有同源染色体的是AE段与MQ段,孟德尔遗传定律发生于GH段B.若在A点将核DNA用同位素标记,则在GH段可检测到有放射性的脱氧核苷酸链占50%C.在图中的GH段和OP段,细胞中都含有2个染色体组D.若某人的染色体组成为44+XXY,形成该病的原因不可能是其父亲在形成精子时GH段分裂正常,IJ段两条性染色体移向了一极答案 D解析
12、 图中AH段包括有丝分裂的前、中、后、末期和减数第一次分裂的前、中、后期,此区间均具有同源染色体。MQ段是有丝分裂的前、中、后期,此区间也具有同源染色体。孟德尔遗传定律发生在减数第一次分裂的后期,位于GH段中,A项错误。由于DNA分子的半保留复制,若在A点将核DNA用同位素标记,则在CD段(经过一次DNA复制后)可检测到有放射性的脱氧核苷酸链占50%,而在GH段(又经过一次DNA复制后)可检测到有放射性的脱氧核苷酸链占25%,B项错误。在图中的GH段和OP段,细胞中分别含有2和4个染色体组,C项错误。某人的染色体组成为44+XXY,若其父亲在形成精子时GH段分裂正常,IJ段两条性染色体移向了一
13、极,则形成的异常配子的性染色体只能是XX或YY,异常配子受精后不可能产生性染色体组成为XXY的受精卵,D项正确。9.BrdU能替代T与A配对，而渗入新合成的DNA链中，当用姬姆萨染料染色时，不含BrdU的链为深蓝色，含BrdU的链为浅蓝色，现将植物根尖分生组织放在含有BrdU的培养液中进行培养，如图ac依次表示加入BrdU后连续3次细胞分裂中期，来自1条染色体的各染色体的显色情况(阴影表示深蓝色，非阴影为浅蓝色)，有关说法正确的是()A.1个DNA复制3次所产生的DNA在细胞分裂过程中可能位于4条或8条染色体上B.a图每条染色体之所以都是深蓝色，是因为染色单体的所有脱氧核苷酸链都不含BrdUC
14、.若a图中两条染色单体都是浅蓝色，则可以证明DNA复制是全保留复制D.若a图中两条染色单体中，一条是深蓝色，另一条是浅蓝色，则可以证明DNA复制是半保留复制答案：A10、蚕豆根尖细胞在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷培养基中完成一个细胞周期，然后在不含放射性的培养基中继续分裂至中期，其染色体的放射性标记分布情况是（ ）A只有半数的染色体中一条单体被标记 B每条染色体的两条单体都被标记 C每条染色体中都只有一条单体被标记 D每条染色体的两条单体都不被标记答案：C6、如果一个精原细胞核的DNA分子都被15N标记，如只供给该精原细胞含14N的原料，则其减数分裂产生的四个精子中，含有15N、14N标记的D
15、NA分子的精子所占比例依次为（不考虑交叉互换现象）（ ） A100%、0 B50%、50% C50%、100% D100%、100%答案:D3、将含有一对同源染色体、其DNA分子都已用32P标记的精原细胞，在只供给含31P的原料中先进行一次有丝分裂，产生的两个子细胞再各自进行减数分裂。则最终所产生的八个精子中，含31P和32P标记的精子所占的比例分别是 （ ）A50、25 B25、25 C100、50 D100、100答案：C7将某一用3H充分标记的染色体数目为2N的雄性动物精巢细胞，放置于不含3H的培养基中培养，该细胞经过连续分裂后形成四个大小相等的子细胞。下列有关说法正确的是()A若子细胞中染色体数目为N，则其中含3H的染色体数目为N/2B若子细胞中染色体数目为2N，则其中含3H的染色体数目为NC若子细胞中所有染色体都含有3H，则细胞分裂过程中会发生基因重组D若
