【浙江專用】2014金榜生物教師用書配套課件熱點專題系列(五)

熱點專題系列（五）同位素示蹤法的應用及分析 在 近 年 的 高 考 試 題 中 ,同 位 素 示 蹤 法 多 有 涉 及 。 試 題 的 內(nèi) 容 多與 經(jīng) 典 生 物 學 實 驗 聯(lián) 系 ,有 時 也 可 設 置 新 情 境 來 進 行 命 題 ,其 考查 內(nèi) 容 涉 及 細 胞 內(nèi) 的 元 素 或 化 合 物 的 來 源 、 組 成 、 分 布 和 去 向以 及 細 胞 的 結(jié) 構(gòu) 和 功 能 、 化 學 物 質(zhì) 的 變 化 、 反 應 機 理 等 。 在 解 答 同 位 素 示 蹤 法 應 用 問 題 時 ,首 先 分 清 所 標 記 的 化 合 物 ,根據(jù) 示 蹤 元 素 的 移 動 位 置 判 斷 生 化 反 應 的 進 程 ,進 而 了 解 細 胞 的結(jié) 構(gòu) 和 功 能 、 化 學 物 質(zhì) 的 變 化 、 反 應 機 理 等 。 1.標 記 某 元 素 ,追 蹤 其 轉(zhuǎn) 移 途 徑如 用 18O標 記 光 合 作 用 只 產(chǎn) 生 18O2;再 用 18O標 記 C18O2,光 合作 用 只 產(chǎn) 生 O2;證 明 光 合 作 用 產(chǎn) 生 的 氧 氣 中 的 氧 原 子 全 部 來 自于 H2O,而 不 是 來 自 于 CO2。 卡 爾 文 等 用 14C標 記 的 CO2,供 小 球 藻 進行 光 合 作 用 ,追 蹤 檢 測 其 放 射 性 ,證 明 了 CO2中 的 碳 在 光 合 作 用中 轉(zhuǎn) 化 成 有 機 物 中 碳 的 途 徑 。 用 同 位 素 14C標 記 ,研 究 生 長 素 的極 性 運 輸 問 題 等 。182H O, 2.標 記 特 征 元 素 ,探 究 化 合 物 的 作 用如 T2噬 菌 體 侵 染 細 菌 的 實 驗 中 ,用 32P標 記 噬 菌 體 的 DNA,發(fā) 現(xiàn) 大腸 桿 菌 體 內(nèi) 有 放 射 性 物 質(zhì) ;用 35S標 記 蛋 白 質(zhì) ,大 腸 桿 菌 內(nèi) 未 發(fā) 現(xiàn)放 射 性 物 質(zhì) 。 由 此 證 明 了 DNA是 噬 菌 體 的 遺 傳 物 質(zhì) 。3.標 記 特 征 化 合 物 ,探 究 詳 細 生 理 過 程 ,研 究 生 物 學 原 理如 用 3H標 記 亮 氨 酸 ,探 究 分 泌 蛋 白 的 分 泌 過 程 ;用 3H標 記 胸 腺 嘧啶 脫 氧 核 苷 酸 ,研 究 有 絲 分 裂 過 程 中 染 色 體 的 變 化 規(guī) 律 ;用 15N標記 DNA,證 明 了 DNA復 制 的 特 點 是 半 保 留 復 制 。 【 高 考 例 證 】 (2012 山 東 高 考 )假 設 一 個 雙 鏈 均 被 32P標 記 的 噬菌 體 DNA由 5000個 堿 基 對 組 成 ,其 中 腺 嘌 呤 占 全 部 堿 基 的 20%。用 這 個 噬 菌 體 侵 染 只 含 31P的 大 腸 桿 菌 ,共 釋 放 出 100個 子 代 噬 菌體 。 下 列 敘 述 正 確 的 是 ( )A.該 過 程 至 少 需 要 3 105個 鳥 嘌 呤 脫 氧 核 苷 酸B.噬 菌 體 增 殖 需 要 細 菌 提 供 模 板 、 原 料 和 酶 等C.含 32P與 只 含 31P的 子 代 噬 菌 體 的 比 例 為 1 49D.該 DNA發(fā) 生 突 變 ,其 控 制 的 性 狀 即 發(fā) 生 改 變 【 解 析 】 選 C。 A項 錯 誤 ,A=T=5000 2 20%=2000,G=C=50002 30%=3000。 DNA復 制 n次 后 需 要 加 入 鳥 嘌 呤 脫 氧 核 苷 酸 的 個數(shù) =(2n-1) 1個 DNA中 的 鳥 嘌 呤 脫 氧 核 苷 酸 數(shù) =99 3000=2.97 105;B項 錯 誤 ,噬 菌 體 侵 染 細 菌 時 ,噬 菌 體 的 DNA進 入 作 為模 板 ,不 需 要 細 菌 提 供 ;C項 正 確 ,1個 被 32P標 記 的 噬 菌 體 經(jīng) 半 保留 復 制 形 成 的 100個 子 代 中 有 2個 子 代 噬 菌 體 含 32P,98個 只 含 31P,所 以 含 32P的 子 代 噬 菌 體 與 只 含 31P的 子 代 噬 菌 體 的 比 例 為 2 98=1 49;D項 錯 誤 ,由 于 一 種 氨 基 酸 可 以 由 多 個 密 碼 子 編 碼 ,所 以DNA發(fā) 生 基 因 突 變 對 應 的 氨 基 酸 可 能 不 變 ,控 制 的 性 狀 可 能 不 變 。 1.(2013 懷 化 模 擬 )某 成 年 雄 性 小 鼠 的 初 級 精 母 細 胞 中 有 20個 四分 體 ,如 取 該 小 鼠 的 某 種 干 細 胞 ,放 入 含 3H標 記 的 胸 腺 嘧 啶 脫 氧 核苷 酸 的 培 養(yǎng) 液 中 培 養(yǎng) ,當 該 細 胞 首 次 進 入 有 絲 分 裂 后 期 時 ( )A.被 標 記 的 同 源 染 色 體 移 向 兩 極B.被 標 記 的 染 色 體 是 80條C.此 時 細 胞 內(nèi) 的 基 因 表 達 很 活 躍D.此 時 細 胞 內(nèi) 含 有 2個 染 色 體 組 【 解 析 】 選 B。 一 個 四 分 體 含 2條 染 色 體 ,4條 染 色 單 體 ,4個 DNA分 子 。某 成 年 雄 性 小 鼠 的 初 級 精 母 細 胞 中 有 20個 四 分 體 ,說 明 其 含 同 源 染色 體 20對 。 該 小 鼠 的 某 種 干 細 胞 (體 細 胞 )放 入 含 3H標 記 的 胸 腺 嘧啶 脫 氧 核 苷 酸 的 培 養(yǎng) 液 中 培 養(yǎng) ,有 絲 分 裂 間 期 ,染 色 體 復 制 包 括 DNA復 制 和 有 關 蛋 白 質(zhì) 合 成 ,此 時 細 胞 內(nèi) 的 基 因 表 達 很 活 躍 ,有 絲 分 裂后 期 基 因 表 達 不 活 躍 ,C錯 誤 。 由 于 復 制 時 每 條 染 色 單 體 均 被 3H標記 ,該 干 細 胞 首 次 進 入 有 絲 分 裂 后 期 時 ,被 標 記 的 染 色 體 是 80條 ,B正 確 。 有 絲 分 裂 后 期 ,著 絲 粒 分 裂 ,姐 妹 染 色 單 體 分 開 ,同 源 染 色 體不 分 離 ,同 源 染 色 體 的 分 離 應 發(fā) 生 在 減 數(shù) 第 一 次 分 裂 后 期 ,A錯 誤 。有 絲 分 裂 后 期 ,細 胞 內(nèi) 含 有 4個 染 色 體 組 ,D錯 誤 。 2.在 證 明 DNA是 生 物 遺 傳 物 質(zhì) 的 實 驗 中 ,用 35S標 記 的 T2噬 菌 體 侵染 未 標 記 的 大 腸 桿 菌 ,以 下 對 于 沉 淀 物 中 含 有 少 量 放 射 性 現(xiàn) 象的 解 釋 ,正 確 的 是 ( )A.經(jīng) 攪 拌 與 離 心 后 有 少 量 含 35S的 T2噬 菌 體 吸 附 在 大 腸 桿 菌 上B.離 心 速 度 太 快 ,含 35S的 T2噬 菌 體 有 部 分 留 在 沉 淀 物 中C.T2噬 菌 體 的 DNA分 子 上 含 有 少 量 的 35SD.少 量 含 有 35S的 蛋 白 質(zhì) 進 入 大 腸 桿 菌 【 解 析 】 選 A。 35S標 記 的 是 噬 菌 體 的 蛋 白 質(zhì) 外 殼 ,DNA分 子 中 不含 有 35S,噬 菌 體 的 蛋 白 質(zhì) 外 殼 不 能 進 入 大 腸 桿 菌 內(nèi) ,但 能 吸 附 在大 腸 桿 菌 表 面 ,造 成 一 定 的 實 驗 誤 差 ;是 否 留 在 沉 淀 物 中 ,與 物質(zhì) 的 相 對 分 子 質(zhì) 量 有 關 ,與 轉(zhuǎn) 速 太 快 無 關 。 3.放 射 性 同 位 素 自 顯 影 技 術 可 用 于 研 究 細 胞 有 絲 分 裂 過 程 中DNA和 RNA的 變 化 。 如 圖 表 示 洋 蔥 根 尖 細 胞 處 于 有 絲 分 裂 各 階 段細 胞 中 DNA和 mRNA的 含 量 變 化 。 試 據(jù) 圖 回 答 有 關 問 題 。 (1)在 放 射 性 同 位 素 標 記 研 究 中 ,為 區(qū) 別 DNA和 RNA,選 擇 標 記 的合 成 原 料 依 次 是 。 研 究中 應 選 擇 的 材 料 是 洋 蔥 根 尖 的 ,你 的 依 據(jù) 是 。(2)在 細 胞 分 裂 的 a時 期 ,細 胞 中 的 mRNA主 要 用 于 指 導 合 成 。 試 解 釋 處 于 分 裂 期 的 細 胞 中 mRNA含 量 較 低 的 最可 能 原 因 : 。(3)圖 示 c時 期 細 胞 核 DNA、 染 色 體 與 染 色 單 體 數(shù) 目 之 比 為 ,這 種 比 例 將 維 持 到 細 胞 分 裂 的 期 才 可能 開 始 變 化 。(4)依 據(jù) 圖 示 ,細 胞 中 核 糖 體 活 動 旺 盛 的 時 期 可 能 是 。 (5)圖 中 細 胞 核 DNA減 半 的 原 因 是 。 【 解 析 】 (1)DNA和 RNA的 區(qū) 別 之 一 為 堿 基 的 組 成 不 完 全 相 同 ,DNA和 RNA特 有 的 核 苷 酸 分 別 為 胸 腺 嘧 啶 脫 氧 核 苷 酸 、 尿 嘧 啶 核糖 核 苷 酸 ,因 此 需 要 用 放 射 性 同 位 素 依 次 標 記 這 兩 種 物 質(zhì) 。(2)a為 DNA復 制 前 期 ,此 時 期 的 特 點 是 為 DNA復 制 做 好 物 質(zhì) 準 備 ,此 時 期 轉(zhuǎn) 錄 形 成 的 mRNA,主 要 用 于 合 成 與 DNA復 制 有 關 的 蛋 白 質(zhì) 。在 分 裂 期 細 胞 核 DNA存 在 于 高 度 螺 旋 化 的 染 色 體 中 ,不 能 解 旋 、轉(zhuǎn) 錄 形 成 mRNA,因 此 分 裂 期 的 細 胞 中 mRNA含 量 較 低 。 (3)圖 示 c 時 期 為 DNA復 制 后 期 ,染 色 體 復 制 完 成 ,每 條 染 色 體 有 兩 條 染 色單 體 ,因 此 細 胞 核 DNA、 染 色 體 與 染 色 單 體 數(shù) 目 比 例 為 2 1 2,到 分 裂 后 期 隨 著 姐 妹 染 色 單 體 分 開 ,這 種 比 例 發(fā) 生 變 化 ,三 者 比例 為 1 1 0。 (4)核 糖 體 是 合 成 蛋 白 質(zhì) 的 場 所 ,所 以 細 胞 分 裂過 程 中 核 糖 體 功 能 活 躍 的 時 期 是 a、 c。 (5)有 絲 分 裂 的 末 期 ,隨著 染 色 體 平 均 分 配 到 兩 個 子 細 胞 中 ,細 胞 核 中 DNA減 半 。 答 案 :(1)胸 腺 嘧 啶 脫 氧 核 苷 酸 、 尿 嘧 啶 核 糖 核 苷 酸分 生 區(qū) 根 尖 中 僅 分 生 區(qū) 細 胞 可 能 分 裂(2)與 DNA復 制 有 關 的 蛋 白 質(zhì) 分 裂 期 細 胞 核 DNA存 在 于 高 度螺 旋 化 的 染 色 體 中 ,不 能 解 旋 、 轉(zhuǎn) 錄 形 成 mRNA(3)2 1 2 后 (4)a、 c(5)染 色 體 平 均 分 配 到 兩 個 子 細 胞 中