届《世纪金榜》高考一轮生物复习热点专题突破系列四

热点专题突破系列（四）同位素标记法的应用【三年考情分析】在近几年的高考试题中，同位素标记法多有涉及。试题的内容多与经典生物学实验联系，有时也设置新情境来进行命题，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。对近三年高考分析如下：考查点具体内容近三年考情统计化学元素的转移途径光合作用产生的O2来自水2012北京T29暗反应中碳的去向细胞呼吸过程中的物质转移生长素的极性运输生理过程及发生场所分泌蛋白的分泌过程2012山东T5、T24DNA的半保留复制化合物的作用噬菌体侵染细菌实验2011浙江T31【分类突破通关】类型一元素的转移途径【通关典例】(2014·安庆模拟)同位素的发现为探明许多生命的奥秘起了很重要的作用。(1)用18O标记二氧化碳，使其参与光合作用，再经有氧呼吸，则18O转移的途径是()A.C18O2→(CH218O)→H218O

B.C18O2→(CH218O)→C18O2C.D.C18O2→18O2(2)如果用含15N的蛋白质饲料饲养体内不含15N的大白鼠，较长一段时间后，从大白鼠的组织中分离出下列物质，其中含有15N的是(多选)()A.脂肪酸B.淀粉酶C.肌糖原D.生长激素(3)植物光合作用产生的O2来自H2O，还是来自CO2？请写出简单实验思路证明你的结论。__________________________________________________

。【解题指南】解答本题需注意以下两点：(1)识记CO2中氧的转移途径：CO2→(CH2O)→CO2。(2)知道哪些化合物含有N元素，如氨基酸、蛋白质、核苷酸、核酸、ATP等。【解析】(1)二氧化碳在光合作用中参与暗反应，生成有机物(CH2O)，有机物(葡萄糖)又在细胞呼吸中首先分解成丙酮酸，丙酮酸在有氧呼吸第二阶段分解成CO2，所以二氧化碳中18O的转移途径是：C18O2→(CH218O)→C18O2。(2)淀粉酶和生长激素是蛋白质类化合物，含有N元素。(3)本小题的实验设计可用同位素标记法。分别将用同位素18O标记的H218O和C18O2提供给两组植物进行光合作用实验，分析两组植物光合作用释放的氧气，18O2仅在提供H218O的那组植物中产生，即可证明光合作用产生的O2来自H2O。答案：(1)B(2)B、D(3)来自H2O。分别将C18O2和H218O提供给两组植物，分析两组植物光合作用释放的氧气，18O2仅在提供H218O的那组植物中产生，即可证明上述结论【通关锦囊】化学元素转移途径的实例分析1.光合作用产物中O元素的来源：(1)若用18O标记的H218O和未标记的CO2一起做实验，结果产生的氧气全是18O2。(2)若用18O标记的C18O2和未标记的H2O一起做实验，结果产生的氧气全是16O2。(3)结论：光合作用过程中O2中的O全部来自H2O。2.暗反应过程中C元素的去向：(1)标记方法：用14C标记CO2中的C。(2)转移途径：随着14CO2的固定，14C首先出现在C3中，然后C3被还原，14C进入C5和(CH2O)中。3.研究细胞呼吸过程中物质的转移途径：(1)用18O标记氧气(18O2)，生成的水全部有放射性，生成的二氧化碳全部无放射性，即18O2→H218O。(2)用18O标记葡萄糖(C6H1218O6)，生成的二氧化碳全部有放射性，生成的水全部无放射性，即C6H1218O6→C18O2。4.生长素的极性运输：(1)实验过程：用同位素14C标记植物组织的形态学上端的生长素(吲哚乙酸)，可在形态学下端探测到放射性同位素14C，而标记形态学下端的生长素，则在形态学上端探测不到放射性同位素。(2)结论：植物生长素只能从形态学的上端运输到形态学的下端。【通关特训】1.(2014·淮北模拟)用18O标记葡萄糖中的氧，经有氧呼吸后，下列物质中可能有18O的是()A.H2OB.CO2C.C2H5OHD.C3H6O3【解析】选B。有氧呼吸过程中不会产生C2H5OH和C3H6O3，用18O标记葡萄糖中的氧，经有氧呼吸第一阶段，氧进入丙酮酸，丙酮酸进入第二阶段产生CO2，所以CO2中含18O，而H2O中的氧来自空气中的O2。2.(2014·南京模拟)光合作用是地球上最重要的化学反应。同位素标记法的引入，为探寻和建立光合作用的化学反应过程，做出了巨大的贡献。(1)1941年，鲁宾用同位素标记法追踪光合作用中O2的来源。鲁宾用H218O和普通的CO2进行小球藻光合作用实验①(见图A)，结果放出的O2具有放射性。若用C18O2和普通的H2O进行光合作用实验②(见图B)，结果产生的O2不具有放射性。综合实验①②，可获得的结论是

。(2)美国科学家卡尔文用同位素标记法来追踪CO2是如何转变成碳水化合物的。①卡尔文给小球藻悬浮液通入14CO2，光照一定时间(从1秒到数分钟)后杀死小球藻，同时提取产物并分析。实验发现，仅仅30秒的时间，CO2已经转化为许多种类的化合物。想要探究CO2转化成的第一个产物是什么，可能的实验思路是__________

。②实验开发现厚，在色光照详下物辆质A和物宝质B的浓顽度很阀快达多到饱督和并葡保持歇稳定锤。此昆时突稼然中表断CO2的供唱应，A、B物质该的变怒化如逆图C所示盼。以脾上实坝验说数明，长固定CO2的化心合物输是，CO2转化咸成的田第一见个产祖物是。【解析】(1搂)由图A中CO2+H218O→18O2和图B中C18O2+H2O→禽O2可知选，光炎合作歪用释沈放的O2来源鸡于H2O。(2衡)①卡尔许文实立验中释仅30秒的蛇时间脱，CO2已经厨转化走为许指多种修类的尝化合原物，寄无法余判断顾哪种昏化合咱物是怪第一财个产您物，疯因此钢要探降究CO2转化新成的震第一葬个产愿物，据只有漫尽可肿能缩泡短光销照时嘉间，傅然后挣杀死扔小球亿藻，怎同时虽提取支产物婚分析摄，当别检测返到的志产物导只有不一种捷时，银该化雅合物君就是庄第一常个产俊物。救②突拴然中新断CO2供应犬，固晴定CO2的化墙合物卵的消喂耗将话减少烂，其唱含量汪将逐讨渐增嫌多(如物锁质B)，而CO2转化震成的势第一渴个产却物将够开始脂减少(如物括质A)。答案夏：(1皮)光合么作用滥释放彩的O2来源赏于H2O，而穗不是CO2(2禁)①缩短龙光照涉时间胞，当添检测愈到的徒产物聪只有辞一种层时，初这个协化合歌物就渐是第并一个戚产物棕②BA类型羡二生理睡过程果及发忍生场待所【通关子典例】(2核01怪2·山东购高考)假设给一个述双链慨均被32P标记引的噬涝菌体DN秒A由5斯00残0个碱敏基对悟组成师，其退中腺待嘌呤培占全摊部碱窗基的20向%。用搞这个堂噬菌猫体侵宏染只积含31P的大轰肠杆板菌，娃共释启放出10教0个子顾代噬躺菌体当。下富列叙匆述正链确的岗是()A.该过侦程至省少需答要3×笔105个鸟荡嘌呤居脱氧领核苷皂酸B.噬菌洲体增沸殖需么要细获菌提翅供模僚板、窝原料权和酶永等C.含32P与只句含31P的子晶代噬霞菌体避的比惹例为1∶店49D.该DN浆A发生夕突变可，其辈控制幸的性故状即赏发生安改变【解题骨指南】解答突本题趣的关评键是慎：(1宪)题干秃中的壶关键回信息枯：1个被32P标记适的噬烦菌体妙；共慕释放登出10多0个子护代噬丑菌体很。(2烂)D集NA复制n次后姐需要男加入泽某种虫脱氧规核苷堵酸的询个数=(船2n-1饱)×搂1个DN龄A中的右某种系脱氧篇核苷凭酸数役。(3拖)1种氨晋基酸缝可以荐由多奇个密侧码子磨编码舟，所幸以DN谊A发生侄基因脾突变罗对应钟的氨保基酸拐可能将不变标，控浅制的各性状符可能壮不变阿。【解析】选C。具效体分峰析如划下：A项错栏误，A=很T=炒5福00最0×宋2×闪20饲%=屿2毅0骗00个，G=刷C=素5葵00健0×桨2×丧30扯%=戒3市00布0个。DN劳A复制n次后俩需要扮加入卸鸟嘌巾呤脱春氧核秃苷酸巧的个惑数为(2n-1社)×盘1个，DN稿A中的陕鸟嘌仿呤脱帽氧核背苷酸剃数为99故×3旗0录00榨=2芝.9匀7×博105。B项错英误，革噬菌席体侵计染细茧菌时身，噬流菌体鸣的DN怖A进入对作为展模板狡，不视需要瞎细菌掏提供坚。C项正啄确，1个被32P标记晨的噬生菌体压经半耗保留库复制街形成功的10喇0个子何代中毅有2个子天代噬理菌体居含32P，98个只陈含31P，所宁以含32P的子顾代噬签菌体垂与只蹦含31P的子擦代噬摄菌体盾的比最例为2∶足98陵=1粪∶4逗9。D项错堤误，接由于垒一种厉氨基仓酸可史以由锹多个取密码救子编赛码，缸所以DN然A发生双基因滔突变膨对应垃的氨宿基酸闯可能乔不变讯，控明制的荷性状杯可能师不变议。【通关惭锦囊】同位武素标肿记法毯示踪粗生理卸过程项及发及生场缴所的祸分析1.研究胜分泌惰蛋白茫的合戴成和息运输星：(1慈)目的档：用3H标记中亮氨祖酸，举探究纺分泌着蛋白粥在细宁胞中泳的合坚成、列运输缺与分牙泌途地径。(2絮)方法址：在找一次没性给衬予放蹦射性要标记循的氨汗基酸虽的前她提下侨，通塞过观遇察细敞胞中扎放射婆性物虏质在粘不同棚时间悦出现鸣的位君置，锄就可饶以明忍确地加看出雀细胞舍器在赢分泌贱蛋白莫合成嘱和运满输中葱的作犬用。(3钢)转移状途径应：通券过实辽验说誉明分够泌蛋驼白在芝附着裤于内闭质网调上的点核糖胖体上努合成筐之后阵，是击按照民内质糖网→译高尔和基体保→细桥胞膜辞的方电向运悉输的壁，从息而证燃明了稠细胞签内的织各种透膜结早构在迈功能脚上是债紧密浮联系短的。2.探究DN采A分子圾半保刻留复吐制的坦特点价：(1销)D为NA分子创复制n次后旋，计功算子竞代DN讽A分子倦数、赔子代DN俭A分子甘的脱瞧氧核渡苷酸贵链数请所占刘比例烟。①原流理：DN肉A分子夹复制锐过程拾的特迁点是或半保捐留复直制。②过猜程：拾将全奥部N原子坦被15N标记亩的DN刺A分子(0代)转移旋到含14N的培沸养基认中培恶养(复制)n代后馋，子款代DN备A分子漆总数暂为2n个，午脱氧荡核苷摔酸链凳总数唉为2n+阴1个。a.不同DN樱A分子越占全才部DN衫A分子误之比色不同均：只含15N的DN煌A分子内所占锯比例估为0；含15N和14N的DN线A分子体所占补比例船为2/谋2n(或1/修2n-昌1)；只含14N的DN炮A分子孔所占申比例壤为(2n-2省)/贼2n=1里-2童/2n。b.不同叔脱氧串核苷蜓酸链汗占全姑部脱评氧核删苷酸蝇链之完比也姻不同贵：含15N的脱疏氧核垦苷酸论链所安占比朝例为2/待2n+稻1=1势/2n；含14N的脱圈氧核敌苷酸向链所谅占比孙例为(2n+安1-2楚)/饼2n+摇1=1搅-1目/2n。(2兰)研究DN盾A半保概留复架制的暑具体眯过程视。①原墓理：属通过锤放射概性标光记来版“区桨别”尤亲代目与子两代的DN亿A。②判旗断依异据：弄放射咽性物漏质15N的原她子量饺和14N的原当子量劣不同尊，因更此由15N组成尚的DN曲A与由14N组成估的DN充A的相茅对分险子质秘量不蔑同。③结绑果。a.两条逮链都桃含15N的DN厘A，离笼心时丑为重鸦带。b.一条月链含15N、一瞎条链肺含14N的DN稼A，离巩心时漆为中推带。c.两条矮链都循含14N的DN伏A，离园心时练为轻佣带。④意堪义：旧根据铅重带狭、中吐带、胞轻带DN等A出现停的比虽例可卖判断DN拖A复制楚是全粱保留盐复制匪还是舱半保量留复沸制。【通关帐特训】1.科学爬家用3H标记让的氨阴基酸葡培养胀哺乳端动物的岭乳腺黄细胞先，测掉量细蝴胞合斧成并鲁分泌荒乳腺蛋寄白过利程中驶各种喜膜结席构的览面积俱变化巾，结果累如右惜图。薄下列细选项余表示a、b、c所代表锹的膜篇结构岁名称搅以及剂放射杠性标搭记出姻现的先枪后顺玩序，暗正确莫的是()A.毙a核糖姥体→b内质影网→c高尔颂基体B.翻a内质句网→b高尔拣基体母→c细胞江膜C.头a高尔滋基体妨→c内质耐网→b细胞垃膜D.瓦a内质呆网→c高尔龙基体倒→b细胞猛膜【解析】选D。乳晕腺细翁胞是例分泌万细胞乌，能固进行钳蛋白巴质的围合成府、加忧工和遇分泌疮过程疼，蛋绝白质烤在核雅糖体壳上合历成后柏，将规依次语经过馒内质妈网、棕高尔障基体竿、细捉胞膜惩等具跳膜的葬细胞旬结构探，所辅以内尺质网称膜面漂积在买此过果程中抱会减袍小，虑细胞碎膜面答积将惊增大鲁，而枣高尔晋基体跨膜面缎积将扬基本还不变溪，所正以a是内笔质网归、b是细歌胞膜筛、c是高今尔基欲体。2.妇(2膜01铲4·宿州中模拟)蚕豆天体细毫胞染榆色体身数目2n相=1扣2，科界学家得用3H标记颤蚕豆仍根尖济细胞雪的DN会A，可之以在馒染色纪体水从平上朗研究拨真核否生物斑的DN鸣A复制喜方式僵。实辽验的摧基本写过程言如下酬：Ⅰ.将蚕弹豆幼体苗培划养在显含有3H的胸想腺嘧蹦啶脱今氧核贯苷酸缝的培烧养基鞭中，份培养桑一段巷时间扰后，妨探测莲细胞虏分裂艳中期梯染色疯体的菌放射傲性情本况。Ⅱ.当DN肝A分子惠双链丧都被3H标记刮后，伸再将到幼苗悟移到户含有因秋水景仙素序的无筋放射鬼性的也培养陡基中潮，培备养一飞段时绞间后陈，探专测细构胞分第裂中肢期染期色体伶的放餐射性罚情况诊。请回逼答相叨关问袄题：(1藏)蚕豆驴根尖热细胞闲进行替的分穴裂方每式是；秋随水仙左素能旋使部篮分细妹胞的钩染色钱体数堪目加莫倍，辰其作房诚用的晶机理掠是。(2谦)Ⅰ中，盘在根痰尖细辉胞进哥行第梳一次瞒分裂籍时，压每条足染色浴体上碍带有史放射代性的乳染色零单体拨有条，涌每个DN默A分子仍中，绪有条链针带有扮放射递性。Ⅱ中，关若观存察到烘一个逢细胞询中有24条染葡色体粉，且蜂二分滔之一础的染址色单敞体具清有放陷射性逃，则豪表明岂该细州胞的DN校A在无化放射巡寿性的评培养吗基中卷复制菠了次，赚该细杀胞含声有个染督色体齐组。(3塌)上述气实验可表明唇，DN匆A分子挡的复岗制方亭式是。【解析】(1洞)蚕豆饲根尖触细胞沫为体吃细胞需，其遇分裂被方式酒为有突丝分叼裂。恼秋水刺仙素亩使细供胞内非染色葡体数概目加桑倍的移原理猾是体闭细胞添在有奔丝分爱裂过罗程中巷，染牲色体计完成苏了复秀制，稠纺锤均体的盯形成危受到耀抑制筒，以研致染返色体肥不能柿被拉赔向两覆极，夜于是省形成送了染但色体泄数目漆加倍并的细季胞。(2洋)Ⅰ中，率第一绞次有植丝分讯裂中锤期时潜，每悦个DN淋A分子斤中都碧有一乏条链配被3H标记允，每轧条染联色体康上有2条染晚色单货体被3H标记巧。Ⅱ中，量第一笨次分呆裂中唯期时辞，每阿个DN光A分子东中都持有一咏条链无具有践放射抖性，牲故所找有染粮色单师体都烈具有晃放射批性；棕第二慈次分萝裂中寒期时蜂，二瓦分之叫一的把染色拖单体身具有舅放射欺性，都此时矮，该老细胞死含有4个染岂色体荒组。(3妈)该实忌验表错明DN电A分子规的复春制方时式是阻半保捐留复下制。答案库：(1蛛)有丝嘴分裂久抑淘制纺您锤体即的形巨成(2殊)2124(3勤)半保抛留复仅制类型化合惭物的偏作用【通关耐典例】(2菊01资1·浙江逢高考)为了腐探究粮某物组质(X继)的作千用，廉研究轮者提笼出了道以下数实验盾思路比：(1晶)实验请分组版。甲组粪：培哥养液+Y细胞+3H-钳Td标R(3H标记车的胸妨腺嘧怒啶脱洪氧核击苷)+生理跟盐水乙组辞：培才养液+Y细胞+3H-谅Td位R+透X(用生律理盐残水配嚷制)每组皂设置芹若干庄个重葵复样捉品。(2跨)分别慨测定工两组窑的CR折D(细胞就内的劳放射火性强刮度)，求幕每组长的平写均值者。(3统)将各屡样品盆在适批宜条确件下指培养纤合适芹时间恨后，愚测定藏其CR务D，求混每组丽平均星值并巧进行病统计切分析湾。(提示金与说遗明，纯答题括时用X、CR裂D、3H-膨Td榆R表示替相关谢名词冠；Y细胞劲是能剑增殖延的高语等动撤物体闲细胞)请回触答：(1柳)实验侨目的熟：。(2肺)预测炼实验匆结果惜及结祖论：。(3料)实验耍中采瓣用3H-陵Td迟R的原仅因是肝：。【解题拦指南】(1罗)理论垮基础名：胸规腺嘧催啶脱你氧核英苷是指合成DN里A分子捐的原厚料。(2中)分析与细胞叠内放游射性母强度周不同羊的原紫因：币若细弃胞内狠放射他性强院度较汇大，概说明弹有大燃量的3H标记驶的胸状腺嘧并啶脱决氧核粘苷合毛成了DN册A，通院过甲佩、乙缴两组需放射扑性强洗度的钢比较芳，确挪定物础质X对DN制A分子替复制炎的作岛用是爆促进去、抑淡制还居是无宋影响偏。【解析】本题屡考查茧实验念分析撞与探仪究能按力。(1页)(须2)实验倾目的合是探督究物浪质X对Y细胞帐增殖(D环NA合成)的影蛮响。成影响顽可能妹有三计个方毁面：膨促进者作用乒、抑吓制作迫用和棵无影杆响。俗通过膜比较食甲、机乙两岁组放晚射性浇的强碗度来育判定趋：如符果乙危组CR参D明显馅高于榨甲组结，说留明物过质X对Y细胞螺增殖(D朝NA合成)有促讽进作隐用；佣如果镰乙组CR糊D与甲阿组基群本相蜡同，篇说明项物质X对Y细胞执增殖(D君NA合成)无影叉响；希如果凶乙组CR弯D明显裕低于浮甲组是，说副明物猾质X对Y细胞帖增殖(D者NA合成)有抑擦制作肠用。(3伪)由于3H-揉Td太R是合搁成DN苗A的原嘴料，磨所以胡两组屋的CR牲D(细胞苍内的舰放射赤性强荒度)表示翠细胞沟增殖棕程度壁。答案叔：(1内)探究妄物质X对Y细胞血增殖(D祝NA合成)的影钥响(2妄)如果致乙组CR唉D明显开高于程甲组注，说叨明物白质X对Y细胞觉增殖(D甲NA合成)有促步进作寇用；唐如果扰乙组CR预D与甲脚组基走本相宋同，狐说明丢物质X对Y细胞烫增殖(D呜NA合成)无影诉响；潮如果火乙组CR薄D明显呆低于忧甲组谊，说幕明物哄质X对Y细胞色增殖(D玻NA合成)有抑勤制作能用(3滴)3H-沸Td会R是合览成DN战A的原乌料之甜一，垮可根航据CR借D变化尝来判替断细跃胞增横殖(D充NA合成)的情摄况【通关偷锦囊】运用坏同位挂素标剥记法掌研究类化合椅物的毙作用1.用3H标记凝胸腺牧嘧啶考脱氧说核苷摘酸，慨研究苏有丝纯分裂盯过程痒中染览色体汁的变矿化规掘律：(1虽)标记利方法建：在瘦处于烈连续篇分裂稼的细低胞的缴分裂忍期加速入3H标记待的胸壳腺嘧惨啶脱妖氧核弟苷酸减。(2摸)目的资：根疏据胸晚腺嘧停啶被掌利用积情况扣，确洲定DN笔A合成逆期的帅起始离点和闪持续选时间阶。(3布)判断宵依据爸：根第据放表射性顷元素3H在DN螺A中出幕现的