【苏教版】2014届高考生物一轮复习金榜课件：热点专题系列同位素示踪法的应用及分析

1、热点专题系列（五）同位素示踪法的应用及分析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。向以及细胞的结构和功能、化学物质的变化、反应机理等。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，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

2、位置判断生化反应的进程，进而了解细胞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。的结构和功能、化学物质的变化、反应机理等。1.1.标记某元素，追踪其转移途径标记某元素，追踪其转移途径如用如用1818O O标记标记H H2 2O O，光合作用只产生，光合作用只产生1818O O2 2，再用，再用1818O O标记标记COCO2 2，光合，光合作用只产生作用只产生O O2 2。证明光合作用产生的氧气中的氧原子全部来自。证明光合作用产生的氧气中的氧原子全部来自于于H H2 2O O，而不是来自于，而不是来自于COCO2 2。卡尔文等用。卡尔文等用1

3、414C C标记的标记的1414COCO2 2，供小球，供小球藻进行光合作用，追踪检测其放射性，证明了藻进行光合作用，追踪检测其放射性，证明了COCO2 2中的碳在光中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径。用同位素合作用中转化成有机物中碳的途径。用同位素1414C C标记，研究生标记，研究生长素的极性运输问题等。长素的极性运输问题等。2.2.标记特征元素，探究化合物的作用标记特征元素，探究化合物的作用如如T T2 2噬菌体侵染细菌的实验中，用噬菌体侵染细菌的实验中，用3232P P标记噬菌体的标记噬菌体的DNADNA，发现，发现大肠杆菌体内有放射性物质；用大肠杆菌体内有放射性物质；用3535

4、S S标记蛋白质，大肠杆菌内未标记蛋白质，大肠杆菌内未发现放射性物质。由此证明了发现放射性物质。由此证明了DNADNA是是T T2 2噬菌体的遗传物质。噬菌体的遗传物质。3.3.标记特征化合物，探究详细生理过程，研究生物学原理标记特征化合物，探究详细生理过程，研究生物学原理如用如用3 3H H标记亮氨酸，探究分泌蛋白的分泌过程；用标记亮氨酸，探究分泌蛋白的分泌过程；用3 3H H标记胸腺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1515N N标记标记DNADNA，证明了，证明了DNADNA复制的特点是半保留复制。复制的特

5、点是半保留复制。【高考例证】【高考例证】(2012(2012山东高考山东高考) )假设一个双链均被假设一个双链均被3232P P标记的噬标记的噬菌体菌体DNADNA由由5 0005 000个碱基对组成，其中腺嘌呤占全部碱基的个碱基对组成，其中腺嘌呤占全部碱基的20%20%。用这个噬菌体侵染只含用这个噬菌体侵染只含3131P P的大肠杆菌，共释放出的大肠杆菌，共释放出100100个子代噬个子代噬菌体。下列叙述正确的是菌体。下列叙述正确的是( () )A.A.该过程至少需要该过程至少需要3 310105 5个鸟嘌呤脱氧核苷酸个鸟嘌呤脱氧核苷酸B.B.噬菌体增殖需要细菌提供模板、原料和酶等噬菌体增殖

6、需要细菌提供模板、原料和酶等C.C.含含3232P P与只含与只含3131P P的子代噬菌体的比例为的子代噬菌体的比例为149149D.D.该该DNADNA发生突变，其控制的性状即发生改变发生突变，其控制的性状即发生改变【解析】【解析】选选C C。A A项错误，项错误，A=T=5 000A=T=5 0002 220%=2 00020%=2 000，G=C=G=C=5 0005 0002 230%=3 00030%=3 000。一个。一个DNADNA复制形成复制形成100100个子代个子代DNADNA需要鸟需要鸟嘌呤脱氧核苷酸的个数嘌呤脱氧核苷酸的个数=99=993 000=2.973 000=

7、2.9710105 5；B B项错误，噬项错误，噬菌体侵染细菌后，噬菌体的菌体侵染细菌后，噬菌体的DNADNA作为模板；作为模板；C C项正确，项正确，1 1个被个被3232P P标记的噬菌体经半保留复制形成的标记的噬菌体经半保留复制形成的100100个子代有个子代有2 2个含个含3232P P，9898个个只含只含3131P P，所以含，所以含3232P P的子代噬菌体与只含的子代噬菌体与只含3131P P的子代噬菌体的比的子代噬菌体的比例为例为298=149298=149；D D项错误，由于一种氨基酸可以由多个密码项错误，由于一种氨基酸可以由多个密码子编码，所以子编码，所以DNADNA发生

8、基因突变，对应的氨基酸可能不变，控发生基因突变，对应的氨基酸可能不变，控制的性状可能不变。制的性状可能不变。1.(20131.(2013怀化模拟怀化模拟) )某成年雄性小鼠的初级精母细胞中有某成年雄性小鼠的初级精母细胞中有2020个个四分体，如取该小鼠的某种干细胞，放入含四分体，如取该小鼠的某种干细胞，放入含3 3H H标记的胸腺嘧啶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时( () )A.A.被标记的同源染色体移向两极被标记的同源染色体移向两极B.B.被标记的染色体是被标记的染色体是8080条条C.C.此时细

9、胞内的基因表达很活跃此时细胞内的基因表达很活跃D.D.此时细胞内含有此时细胞内含有2 2个染色体组个染色体组【解析】【解析】选选B B。一个四分体含。一个四分体含2 2条染色体，条染色体，4 4条染色单体，条染色单体，4 4个个DNADNA分子。某成年雄性小鼠的初级精母细胞中有分子。某成年雄性小鼠的初级精母细胞中有2020个四分体，个四分体，说明其含同源染色体说明其含同源染色体2020对。取该小鼠的某种干细胞对。取该小鼠的某种干细胞( (体细胞体细胞) )放放入含入含3 3H H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养液中培养，有丝分裂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

10、间期，染色体复制包括DNADNA复制和有关蛋白质合成，此时细胞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，内的基因表达很活跃，有丝分裂后期基因表达不活跃，C C错误。错误。由于复制时每条染色单体均被由于复制时每条染色单体均被3 3H H标记，该干细胞首次进入有丝标记，该干细胞首次进入有丝分裂后期时，被标记的染色体是分裂后期时，被标记的染色体是8080条，条，B B正确。有丝分裂后期，正确。有丝分裂后期，着丝粒分裂，姐妹染色单体分开，同源染色体不分离，同源染着丝粒分裂，姐妹染色单体分开，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，色体的分离应发

11、生在减数第一次分裂后期，A A错误。有丝分裂错误。有丝分裂后期，细胞内含有后期，细胞内含有4 4个染色体组，个染色体组，D D错误。错误。2.2.在证明在证明DNADNA是生物遗传物质的实验中，用是生物遗传物质的实验中，用3535S S标记的标记的T T2 2噬菌体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，正确的是象的解释，正确的是( () )A.A.经搅拌与离心后有少量含经搅拌与离心后有少量含3535S S的的T T2 2噬菌体吸附在大肠杆菌上噬菌体吸附在大肠杆菌上B.B.离心速度太快，含离心速度太快，含353

12、5S S的的T T2 2噬菌体有部分留在沉淀物中噬菌体有部分留在沉淀物中C.TC.T2 2噬菌体的噬菌体的DNADNA分子上含有少量的分子上含有少量的3535S SD.D.少量含有少量含有3535S S的蛋白质进入大肠杆菌的蛋白质进入大肠杆菌【解析】【解析】选选A A。3535S S标记的是噬菌体的蛋白质外壳，标记的是噬菌体的蛋白质外壳，DNADNA分子中不分子中不含含3535S S，T T2 2噬菌体的蛋白质外壳不能进入大肠杆菌内，但能吸附噬菌体的蛋白质外壳不能进入大肠杆菌内，但能吸附在大肠杆菌表面，造成一定的实验误差；是否留在沉淀物中，在大肠杆菌表面，造成一定的实验误差；是否留在沉淀物中，

13、与物质的相对分子质量有关，本题中与物质的相对分子质量有关，本题中T T2 2噬菌体蛋白质外壳相对噬菌体蛋白质外壳相对分子质量相同，与转速太快无关。分子质量相同，与转速太快无关。3.3.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DNADNA和和RNARNA的变化。下图表示洋葱根尖细胞处于有丝分裂各阶段的变化。下图表示洋葱根尖细胞处于有丝分裂各阶段细胞中细胞中DNADNA和和mRNAmRNA的含量变化。试据图回答有关问题。的含量变化。试据图回答有关问题。(1)(1)在放射性同位素标记研究中，为区别在放射性同位素标记研究中，为区别DNADNA

14、和和RNARNA，选择标记，选择标记的合成原料依次是的合成原料依次是。研究中应选择的材料是。研究中应选择的材料是洋葱根尖的洋葱根尖的 ，你的依据是，你的依据是 。(2)(2)在细胞分裂的在细胞分裂的a a时期，细胞中的时期，细胞中的mRNAmRNA主要用于指导合成主要用于指导合成 。试解释处于分裂期的细胞中。试解释处于分裂期的细胞中mRNAmRNA含量较低的最可含量较低的最可能原因：能原因： 。(3)(3)图示图示c c时期细胞核时期细胞核DNADNA、染色体与染色单体数目之比为、染色体与染色单体数目之比为 ，这种比例将维持到细胞分裂的这种比例将维持到细胞分裂的期才可能开始变化。期才可能开始变

15、化。(4)(4)依据图示，细胞中核糖体活动旺盛的时期可能是依据图示，细胞中核糖体活动旺盛的时期可能是。(5)(5)图中细胞核图中细胞核DNADNA减半的原因是减半的原因是。【解析】【解析】(1)DNA(1)DNA和和RNARNA的区别之一为碱基的组成不完全相同，的区别之一为碱基的组成不完全相同，DNADNA和和RNARNA特有的碱基分别为胸腺嘧啶、尿嘧啶，因此需要用放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。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(2)a为为DNADNA复制前期，此时期的特点是为复制前期，此时

16、期的特点是为DNADNA复制做好物质准复制做好物质准备，此时期转录形成的备，此时期转录形成的mRNAmRNA，主要用于合成与，主要用于合成与DNADNA复制有关的复制有关的蛋白质。在分裂期细胞核蛋白质。在分裂期细胞核DNADNA存在于高度螺旋化的染色体中，存在于高度螺旋化的染色体中，不能解旋、转录形成不能解旋、转录形成mRNAmRNA，因此分裂期的细胞中，因此分裂期的细胞中mRNAmRNA含量较低。含量较低。(3)(3)图示图示c c时期为时期为DNADNA复制后期，染色体复制完成，每条染色体复制后期，染色体复制完成，每条染色体有两条染色单体，因此细胞核有两条染色单体，因此细胞核DNADNA、染色体与染色单体数目比、染色体与染色单体数目比例为例为212212，到分裂后期随着姐妹染色单体分开，这种比例，到分裂后期随着姐妹染色单体分开，这种比例发生变化，三者比例变为发生变化，三者比例变为110110。(4)(4)核糖体是合成蛋白质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的场所，所以细胞分裂过程中核糖体功能活跃的时期是a a、c c。(5)(5)有丝分裂的末期，随着染色体平均分配到两个子细胞中，有丝分裂的末期，随着染色体平均分配到两个子细胞中，细胞核中细胞核中DNADNA