高中生物中的同位素标记法及高中生物知识易错整理

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。同位素标记在工业、农业生产、日常生活和科学科研等方面都有着极其广泛的应用。在生物学领域可用来测定生物化石的年代，也可利用其射线进行诱变育种、防治病虫害和临床治癌，还可利用其射线作为示踪原子来研究细胞内的元素或化合物的来源、组成、分布和去向等，进而了解细胞的结构和功能、化学物质的变化、反应机理。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、氢（3H）例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。知识盘点：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。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．研究肝脏细胞中胆固醇的来源时，用3H—胆固醇作静脉注射的示踪实验，结果放射性大部分进入肝脏，再出现在粪便中。3．用3H标记的尿苷或胸腺嘧啶可用来检测转录或复制。二、碳（14C）例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+C3→C4，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+C5→2C3化合物。答案：b。知识盘点：1．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。2．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。三、氧（18O）例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（）①周围空气的氧气中；②暗反应过程中产生的ADP中；③周围空气水分子中；④植物体内合成的葡萄糖中。a．只有①是正确的b．只有①③是正确的C．除④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。知识盘点：1．人教社课标教材是这样叙述鲁宾和卡门的实验的：“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。”2．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。四、磷（32p）例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，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。知识盘点：1．可用于研究矿质元素在植物体内的运输。2．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。3．标记脱氧核苷酸研究证实了DNA分子中碱基排列规律。4．用于基因诊断。五、N（15N）例用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()A．1/9，1/4B．1，1/8C．1/4，1/6D．1/8，1/8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。知识盘点：1.植物对氮元素的利用和分配。2.蛋白质在生物体内的代谢过程。人类的X染色体要比Y染色体长很多果蝇的X染色体要比Y染色体短鸟嘌呤：鸟像鸡，所以鸟嘌呤是G胞嘧啶：细胞CELL尿嘧啶：U像尿兜，所以尿嘧啶是U（RNA特有；AGCU）腺嘌呤：剩下的只有A胸腺嘧啶：T（照胸片CT）（DNA特有；AGCT）3.植物根部4.DNA连接酶作用在两个DNA片段之间形成磷酸二酯键。DNA聚合酶将单个核苷酸加到已存在的核酸片段的3`端的羟基上，形成磷酸二酯键。DNA解旋酶用于DNA的复制，转录或逆转录，解开DNA的双链。5.红绿色盲基因和它的等位基因在X染色体上，Y染色体上是不存在的。【这类遗传性疾病是由位于X染色体上的隐性致病基因引起的，女子的两条X染色体上必须都有致病的等位基因才会发病。但男子因为只有一条X染色体，由于Y染色体很小，没有同X染色体上红绿色盲相对应的等位基因】6.性别是由Y染色体上的性别基因决定。进一步说，Y染色体上的SRY基因决定了性别的分化。具有SRY基因，则发育成男孩，不具有SRY基因，则发育成女孩。性染色体上也是有不控制性别的基因的7.所谓高度分化，就是指不再分裂，功能形态特定化的细胞。分化是过程。一个细胞随着分裂的进行，就在不断的分化，分化程度不断增加，当不能再分裂时就可以说是高度分化了。不过，如果在外界因素的干扰下，高度分化的细胞发生了癌变，形成癌细胞就会无限增殖。细胞分裂能力越强，分化程度越低。8.DNA高度螺旋化时期动植物细胞有丝分裂前、中、后、末期，不包括间期；动植物细胞减数第一次分裂前前、中、后、末期与减数第二次分裂全过程，依然不包括间期。因为DNA很长，如果不螺旋化，遗传物质分配的时候DNA很容易缠绕，打结，甚至弄断，因此为了分裂的正常进行，DNA需要高度螺旋化。9.原核生物的基因突变主要是发生在拟核。当然，质粒上也会发生基因突变。拟核处的基因远远多于质粒，基因突变的数量也多一些。10.骨骼不是器官。常见的单细胞生物有绿藻，变形虫，酵母菌，草履虫。肺结核病原体为细菌：结核杆菌原核生物只有核糖体一种细胞器，无染色体不能进行有丝分裂，有胞膜，无核膜。若显微镜中呈逆时针游动，实际上也是一样的，因为显微镜中的情况和实际是旋转180°的关系11.调节作用蛋白质（类激素）为细胞分泌产物，不是被膜固定的蛋白质12.细胞分化是一种持久性的变化，它发生在生物体的整个生命进程中，但是在胚胎时期达到最大限度。13.多基因遗传病受两对以上的等位基因控制的，如果基因分布在同一条染色体上，并且没有连锁互换的话，就符合孟德尔遗传定律，如果多基因分布在两条或两条以上染色体并且考虑连锁互换的话，就不遵循。孟德尔遗传规律只适用于单基因遗传病，因为孟德尔遗传规律的现代解释：分离定律的实质是；在杂合体的细胞中，位于一对同源染色体上的等位基因……所以多基因遗传病不一定遵循孟德尔遗传规律。而染色体遗传病完全不遵循。14.构成烟草的核酸共8种，但构成其核酸的碱基种类共5种。15.DNA分子复制2次后，复制到第三代。注意数字区别。16.谈到化学组成，即分子层次，而非小单位层次如：RNA和DNA化学组成区别：五碳糖+含氮碱基，而非核苷酸。17.细胞分化就意味着一些基因的特异性表达，而多细胞生物的一个细胞不可能表达所有的基因，所以必须要关闭原来的一些基因，而如果关闭的是有关生殖的，那么也就失去增殖的能力。所以高度分化的细胞有可能永远失去增殖的能力。18.①杂种自交后代的性状分离比=9：3：3：1；②杂种产生配子类别的比例=1：1：1：1；③杂种测交后代的表现型比例=1：1：1：1；④杂种自交后代的基因型比例=1：2：1：2：4：2：1：2：1；⑤杂种测交后代的基因型比例=1：1：1：1孟德尔的两对相对性状的遗传实验中，F1为AaBb，自交。19.普通小麦的六倍体，共有42条染色体，所以生殖细胞中有三个染色体组，21条染色体。胚乳细胞是由受精极核发育来的，一个受精极核是由一个极核和两个精子结合形成的，含三个核，所以含9个染色体组和63个染色体。20.性状组合即表现型，而性状是单一的。切勿混淆。21.判断：基因全部在染色体上错。在细胞质中，就有游离存在的基因，而线粒体叶绿体中也有DNA，所以在受精卵内，细胞质中的DNA是全部来自于卵细胞的。22.造成同卵双生姐妹间性状上差异的主要原因是基因突变。23.判断：染色体上DNA碱基对的增添或缺失属于染色体变异。错。染色体变异是在基因为单位的基础上变化的。而不是基因内部。例如某个基因片段上的碱基对全部缺失，就是这个基因片段缺失。这已经属于基因水平的上变化了。所以属于染色体变异。24.判断：某二倍体花粉进行花药离体培养后，共获得n株个体，其中基因型为aabbccdd个体占十六分之一。错。花药离体培养出的植株为单倍体，且只有一个染色体组。25.使用秋水仙素时请注意。单倍体育种，不存在萌发种子（见下），所以只能处理幼苗；多倍体育种皆可。26.单倍体育种①原理：染色体变异②方法：花药离体培养获得单倍体植株，再人工诱导染色体数目加倍。多倍体育种①原理：染色体变异②方法：用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，从而使细胞内染色体数目加倍，染色体数目加倍的细胞继续进行正常的有丝分裂，即可发育成多倍体植株。27.豌豆是严格的自花传粉，闭花授粉植物，所以自然状态下豌豆是自交产生后代。而玉米是雌雄同株但异花，受粉时既有同株间的异花传粉，又有异株间的异花传粉28.判断是细胞质还是细胞核遗传，主要方法是正交反交，结果不同为细胞质遗传。29.DNA连接酶：主要是连接DNA片段之间的磷酸二酯键，起连接作用，在基因工程中起作用。DNA聚合酶：主要是连接DNA片段与单个脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键，在DNA复制中起做用。区别：①DNA聚合酶只能将单个核苷酸加到已有的核酸片段的3′末端的羟基上，形成磷酸二酯键；而DNA连接酶是在两个DNA片段之间形成磷酸二酯键，不是在单个核苷酸与DNA片段之间形成磷酸二酯键。②DNA聚合酶是以一条DNA链为模板，将单个核苷酸通过磷酸二酯键形成一条与模板链互补的DNA链；而DNA连接酶是将DNA双链上的两个缺口同时连接起来。因此DNA连接酶不需要模板。RNA聚合酶（又称RNA复制酶、RNA合成酶）的催化活性：RNA聚合酶以完整的双链DNA为模板，转录时DNA的双链结构部分解开，转录后DNA仍然保持双链的结构。真核生物RNA聚合酶：真核生物的转录机制要复杂得多，有三种细胞核内的RNA聚合酶：RNA聚合酶I转录rRNA，RNA聚合酶II转录mRNA，RNA聚合酶III转录tRNA和其它小分子RNA。在RNA复制和转录中起作用。反转录酶：RNA指导的DNA聚合酶，具有三种酶活性，即RNA指导的DNA聚合酶，RNA酶，DNA指导的DNA聚合酶。在分子生物学技术中，作为重要的工具酶被广泛用于建立基因文库、获得目的基因等工作。在基因工程中起作用。解旋酶：是一类解开氢键的酶，由水解ATP来供给能量它们常常依赖于单链的存在，并能识别复制叉的单链结构。在细菌中类似的解旋酶很多，都具有ATP酶的活性。大部分的移动方向是5'→3'，但也有3'→5'移到的情况，如n'蛋白在φχ174以正链为模板合成复制形的过程中，就是按3'→5'移动。在DNA复制中起做用。DNA限制酶作用于磷酸二酯键DNA连接酶作用于磷酸二酯键DNA聚合酶作用于磷酸二酯键DNA解旋酶作用于氢键酶大部分是蛋白质，有的是RNA30.P、S分别是噬菌体DNA和蛋白质特有元素，因为噬菌体是DNA病毒。一种病毒核酸只有一种，非DNA即RNA。31.非等位基因自由组合，存在相互作用。例如：互补基因，若干非等位基因只有同时存在时才出现某一性状，其中任何一个发生突变时都会导致同一突变型性状，这些基因称为互补基因。32.减数分裂和有丝分裂本质区别，即子细胞染色体数目是否减半。33.单倍体育种优点是明显缩短育种年限（一般两到三年），缺点是技术复杂，成本大。多倍体育种优点是果实大，茎秆粗壮，有机物含量高，缺点是一般晚熟。植物组织培养优点是快速繁殖、培育无病毒植物，通过大规模的植物细胞培养来生产药物、食品添加剂、香料、色素和杀虫剂等。缺点是成本较大，有一定规模。34.孟德尔选用豌豆做遗传实验，成功原因不包括“一般都是纯种”。因为纯种现在后代结果，并不是选材原因。35.还原糖+斐林试剂＝转红色沉淀脂肪+苏丹红Ⅲ染液=橘黄色脂肪+苏丹红Ⅳ染液=红色蛋白质+双缩脲试剂=紫色补充：①用苏丹红Ⅲ染液时要立即观察，因为染液中的酒精会溶解脂肪（有机物）②还原糖：葡萄糖，果糖，麦芽糖，半乳糖，木糖，核糖等36.生物大分子：核糖，蛋白质，多糖37.与光合作用有关的酶分布在叶绿体内膜、基质和基粒上。38.葡萄糖分解为丙酮酸后才能进入线粒体。39.观察叶绿体实验应采用菠菜叶的下表皮并稍带叶肉细胞，因为大而少，便于观察。40.厌氧生物如蛔虫无线粒体。41.参与分泌蛋白合成的核糖体，应答“附在内质网上的核糖体”。而游离的核糖体上合成的是本细胞所用的蛋白质。内质网上的核糖体合成的蛋白质分泌到细胞外，游离核糖体合成的蛋白质不分泌到细胞外。42.形成二硫键脱去两个氢43.血红蛋白和呼吸酶是在细胞内发挥作用，不会分泌到细胞外面去，所以不属于分泌蛋白。44.是否能进行有氧呼吸关键取决于有无相关酶。如醋酸菌无线粒体，进行有氧呼吸。45.氨基酸+aa+aa+……化学本质：n肽非蛋白质（无空间结构）46.细胞膜外表面有糖蛋白（即糖被：由多糖和多肽构成），具有识别、润滑、信息传递等作用。细胞器膜无此结构和功能。∴模型不同47.对于绿色植物，决定如何吸收离子的直接因素是载体。48.最佳储存条件：低温低氧高CO2，注意非无氧！！49.细胞呼吸能量转化准确回答：化学能转化为有机物中稳定的化学能和热能。50.常染色体显性遗传软骨发育不全，并指伴X染色体显性遗传抗维D佝偻病常染色体隐性遗传白化病，苯丙酮尿症，先天性聋哑Ⅰ/Ⅱ型伴X染色体隐性遗传血友病，红绿色盲，进行性肌营养不良51.辨析：玉米体细胞中有10对染色体，经过减数分裂后，卵细胞中染色体数目为5对。错。减数分裂后无同源染色体，只能说10条。52.一个精原细胞只能产生2种精子，一个人能产生4种精子。53.DNA和RNA在化学组成上的区别主要在于五碳糖和碱基的不同。54.组成mRNA分子的4种核苷酸能组成64种密码子，但决定氨基酸的只有61种。55.Xb雄配子致死，即XbY的精子花粉不存在，不代表XbY的个体不存在。56.杂合子之所以表现显性性状，是因为显性基因效应掩盖了隐性基因效应。57.算子代基因型频率时，注意是否为自花传粉（自交）。58.注意辨析：可遗传变异：由遗传物质引起的变异，且可传给下一代。如果是皮肤细胞的遗传物质变异，同样属于可遗传变异。只是如果要进行有性生殖遗传，必须发生在生殖细胞。潜台词为，植物组织培养等无性繁殖技术仍能做到“可传给下一代”。哈迪-温伯格定律条件：①种群足够大；②种群个体间的交配是随机的；③没有突变产生；④没有新基因加入；⑤没有自然选择应用：如题：某地区每10000人中有一个白化病患者，求该地区一对正常夫妇生下一个白化病小孩的几率。该题就必须应用遗传平衡公式，否则无法求解。解答过程如下：由题意可知白化病的基因型频率aa=q2=0.0001，得q=0.01，则p=0.99，AA的基因型频率p2=0.9801，Aa的基因型频率2pq=0.0198，正常夫妇中是携带者概率为：2pq/(p2+2pq)=2/101，则后代为aa的概率为：2/101×2/101×1/4=1/10201。解毕。60.原生生物中大部分都是单细胞生物,但是有少部分也是多细胞的生物如:一些藻类(紫菜等)原生生物,包括藻类、原生动物类、原生菌类,草履虫是属于原生动物类,也是原生生物里面相当典型的一种。61.毛细淋巴管通透性较大，组织液中的大分子物质、病毒、细菌等能渗入。62.肌酐、血清葡萄糖和甘油三酯超过正常标准，可能出现尿糖及肾功能障碍。63.过多注射生理盐水同样会影响细胞正常功能。因为生理盐水中，氯化物水平明显高于血浆；缺少正常血浆中的多种物质（如钾、钙、镁）和葡萄糖；缺少缓冲剂64.正反馈：受控部分发出反馈信息，其方向与控制信息一致，可以促进或加强控制部分的活动。如：排便，排尿，分娩，凝血，射精负反馈：使输出起到与输入相反的作用，使系统输出与系统目标的误差减小，系统趋于稳定。65.细胞分裂素促进细胞分裂的效应只有在生长素存在的前提下才能表现出来。66.1、细胞分裂素高、生长素低：愈伤组织只长茎叶，不长根2、细胞分裂素低、生长素高：愈伤组织只长根，不长茎叶3、细胞分裂素、生长素都适中：愈伤组织根茎叶都长4、细胞分裂素中等、生长素很少：愈伤组织只分裂不分化67.活细胞能产生酶。但有例外：早幼红细胞、中幼红细胞、晚幼红细胞都能产生酶，成熟红细胞没有核糖体、内质网等细胞器及细胞核，不能产生酶。它的寿命只有120天左右。激素是由内分泌系统的分泌细胞产生的。能产生激素的细胞一定能产生酶，能产生酶的细胞不一定能产生激素。免疫系统1.区别一些概念外毒素：活细菌代谢过程中合成并扩散的有害蛋白质类物质。不稳定。类毒素：外毒素加入甲醛处理，变为无毒、但仍有免疫性的制剂，一般做疫苗。抗毒素：机体受感染产生的抗体。一般不适用于预防（消退快），用于治疗。凝集素：一类蛋白或糖蛋白，实质