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1、热点专题系列（五） 同位素示踪法的应用及分析,【考查特点】 在近年的高考试题中,同位素示踪法多有涉及。试题的内容多与经典生物学实验联系,有时也可设置新情境来进行命题,其考查内容涉及细胞内的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。,【解题指导】 在解答同位素示踪法应用问题时,首先需分清所标记的化合物,根据示踪元素的移动位置判断生化反应的进程,进而了解细胞的结构和功能、化学物质的变化、反应机理等。,1.标记某元素,追踪其转移途径 如用18O标记H2O,光合作用只产生18O2,再用18O标记CO2,光合作用只产生O2。证明光合作用产生的氧气中的氧原子全部
2、来自于H2O,而不是来自于CO2。卡尔文等用14C标记的14CO2,供小球藻进行光合作用,追踪检测其放射性,证明了CO2中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径。用同位素14C标记,研究生长素的极性运输问题等。,2.标记特征元素,探究化合物的作用 如T2噬菌体侵染细菌的实验中,用32P标记噬菌体的DNA,发现大肠杆菌体内有放射性物质;用35S标记蛋白质,大肠杆菌内未发现放射性物质。由此证明了DNA是噬菌体的遗传物质。 3.标记特征化合物,探究详细生理过程,研究生物学原理 如用3H标记亮氨酸,探究分泌蛋白的分泌过程;用3H标记胸腺嘧啶脱氧核苷酸,研究有丝分裂过程中染色体的变化规律;用15N标记D
3、NA,证明了DNA复制的特点是半保留复制。,【高考例证】(2012山东高考)假设一个双链均被32P标记的噬菌体DNA由5 000个碱基对组成,其中腺嘌呤占全部碱基的20%。用这个噬菌体侵染只含31P的大肠杆菌,共释放出100个子代噬菌体。下列叙述正确的是() A.该过程至少需要3105个鸟嘌呤脱氧核苷酸 B.噬菌体增殖需要细菌提供模板、原料和酶等 C.含32P与只含31P的子代噬菌体的比例为149 D.该DNA发生突变,其控制的性状即发生改变,【解析】选C。A项错误,A=T=5 000220%=2 000,G=C=5 000 230%=3 000。一个DNA复制形成100个子代DNA需要鸟嘌呤
4、脱氧核苷酸的个数=993 000=2.97105;B项错误,噬菌体侵染细菌后,噬菌体的DNA作为模板;C项正确,1个被32P标记的噬菌体经半保留复制形成的100个子代有2个含32P,98个只含31P,所以含32P的子代噬菌体与只含31P的子代噬菌体的比例为298=149; D项错误,由于一种氨基酸可以由多个密码子编码,所以DNA发生基因突变,对应的氨基酸可能不变,控制的性状可能不变。,【热点集训】 1.(2013怀化模拟)某成年雄性小鼠的初级精母细胞中有 20个四分体,如取该小鼠的某种干细胞,放入含3H标记的胸 腺嘧啶脱氧核苷酸的培养液中培养,当该细胞首次进入有丝 分裂后期时() A.被标记的
5、同源染色体移向两极 B.被标记的染色体是80条 C.此时细胞内的基因表达很活跃 D.此时细胞内含有2个染色体组,【解析】选B。一个四分体含2条染色体,4条染色单体,4个DNA 分子。某成年雄性小鼠的初级精母细胞中有20个四分体,说明 其含同源染色体20对。取该小鼠的某种干细胞(体细胞)放入 含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养液中培养,有丝分裂间 期,染色体复制包括DNA复制和有关蛋白质合成,此时细胞内的 基因表达很活跃,有丝分裂后期基因表达不活跃,C错误。由于 复制时每条染色单体均被3H标记,该干细胞首次进入有丝分,裂后期时,被标记的染色体是80条,B正确。有丝分裂后期,着丝点分裂,姐妹染色
6、单体分开,同源染色体不分离,同源染色体的分离应发生在减数第一次分裂后期,A错误。有丝分裂后期,细胞内含有4个染色体组,D错误。,2.在证明DNA是生物遗传物质的实验中,用35S标记的T2噬菌体侵染未标记的大肠杆菌,以下对于沉淀物中含有少量放射性现象的解释,正确的是() A.经搅拌与离心后有少量含35S的T2噬菌体吸附在大肠杆菌上 B.离心速度太快,含35S的T2噬菌体有部分留在沉淀物中 C.T2噬菌体的DNA分子上含有少量的35S D.少量含有35S的蛋白质进入大肠杆菌,【解析】选A。35S标记的是噬菌体的蛋白质外壳,DNA分子中不含35S,噬菌体的蛋白质外壳不能进入大肠杆菌内,但能吸附在大肠
7、杆菌表面,造成一定的实验误差;是否留在沉淀物中,与物质的相对分子质量有关,本题中T2噬菌体蛋白质外壳相对分子质量相同,与转速太快无关。,3.放射性同位素自显影技术可用于研究细胞有丝分裂过程中DNA和RNA的变化。如图表示洋葱根尖细胞处于有丝分裂各阶段细胞中DNA和mRNA的含量变化。试据图回答有关问题。,(1)在放射性同位素标记研究中,为区别DNA和RNA,选择标记的 合成原料依次是。研究中应选择的材料是洋葱根尖 的,你的依据是 。 (2)在细胞分裂的a时期,细胞中的mRNA主要用于指导合成。 试解释处于分裂期的细胞中mRNA含量较低的最可能原因: 。,(3)图示c时期细胞核DNA、染色体与染
8、色单体数目之比为,这种比例将维持到细胞分裂的期才可能开始变化。 (4)依据图示,细胞中核糖体活动旺盛的时期可能是 。 (5)图中细胞核DNA减半的原因是 。,【解析】(1)DNA和RNA的区别之一为碱基的组成不完全相同,DNA和RNA特有的碱基分别为胸腺嘧啶、尿嘧啶,因此需要用放射性同位素依次标记胸腺嘧啶脱氧核苷酸、尿嘧啶核糖核苷酸。(2)a为DNA复制前期,此时期的特点是为DNA复制做好物质准备,此时期转录形成的mRNA,主要用于合成与DNA复制有关的蛋白质。在分裂期细胞核DNA存在于高度螺旋化的染色体中,不能解旋、转录形成mRNA,因此分裂期的细胞中mRNA含量较低。,(3)图示c时期为D
9、NA复制后期,染色体复制完成,每条染色体有两条染色单体,因此细胞核DNA、染色体与染色单体数目比例为212,到分裂后期随着姐妹染色单体分开,这种比例发生变化,三者比例变为110。(4)核糖体是合成蛋白质的场所,所以细胞分裂过程中核糖体功能活跃的时期是a、c。(5)有丝分裂的末期,随着染色体平均分配到两个子细胞中,细胞核中DNA减半。,答案:(1)胸腺嘧啶脱氧核苷酸、尿嘧啶核糖核苷酸 分生区根尖中仅分生区细胞可以分裂 (2)与DNA复制有关的蛋白质 分裂期细胞核DNA存在于高度螺旋化的染色体中,不能解旋、转录形成mRNA (3)212后(4)a、c (5)染色体平均分配到两个子细胞中,素材和资料部分来自网络，如有帮助请下载!,