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深度探究同位素标记法在高中实验中的应用

主讲贺桂林一、同位素标记法有放射性的同位素:14C、32P、3H、35S无放射性的同位素:15N、18O二、教材回顾仔细回忆教材实验,思考在我们已学的生物学知识中哪些实验使用了同位素标记法?(1)必修一P48——分泌蛋白的合成和运输(2)必修一P102——光合作用中H2O的O光合作用中CO2的C的去向(4)必修二P45——噬菌体侵染细菌的实验(5)必修二P53——DNA半保留复制的实验证据三、提出问题在这些实验中的同位素标记可以替换成其他元素的同位素吗?如果不能,为什么?(1)必修一P48——分泌蛋白的合成和运输(2)必修一P102——光合作用中H2O的O合作用中CO2的C的去向(4)必修二P45——噬菌体侵染细菌的实验(5)必修二P53——DNA半保留复制的实验证据四、思维拓展你能尝试利用下列材料设计实验验证DNA的复制为半保留复制方式吗?现提供普通大肠杆菌、被15N标记的大肠杆菌、含15N的培养基、含14N的普通培养基、含14C的培养基、含3H培养基,离心机等各种所需的器材。(要求:说出简要实验思路即可)实验设计1:取被15N标记的大肠杆菌置于普通培养基中培养,在不同时刻收集大肠杆菌并提取DNA,再对DNA进行密度梯度离心,记录DNA的位置。实验设计2(3、4):取普通大肠杆菌置于含15N(14C、3H)培养基中培养,在不同时刻收集大肠杆菌并提取DNA,再对DNA进行密度梯度离心,记录DNA的位置。(2017全国卷1)根据遗传物质的化学组成,可将病毒分为RNA病毒和DNA病毒两种类型。有些病毒对人类健康会造成很大危害。通常,一种新病毒出现后需要确定该病毒的类型。假设在宿主细胞内不发生碱基之间的相互转换。请利用放射性同位素标记的方法,以体外培养的宿主细胞等为材料,设计实验以确定一种新病毒的类型。简要写出:(1)实验思路:(2)预期实验结果及结论即可。(要求:实验包含可相互印证的甲、乙两个组)五、应战高考(2017全国卷1)根据遗传物质的化学组成,可将病毒分为RNA病毒和DNA病毒两种类型。有些病毒对人类健康会造成很大危害。通常,一种新病毒出现后需要确定该病毒的类型。假设在宿主细胞内不发生碱基之间的相互转换。请利用放射性同位素标记的方法,以体外培养的宿主细胞等为材料,设计实验以确定一种新病毒的类型。简要写出:(1)实验思路:(2)预期实验结果及结论即可。(要求:实验包含可相互印证的甲、乙两个组)解题关键点:1、含放射性同位素标记的培养基→培养宿主细胞→新病毒分别侵染宿主细胞→检测子代病毒的放射性。2、DNA、RNA中组成两者的核糖不同;组成两者的碱基不同,但核糖与脱氧核糖可以进行相互转化。3、设计甲、乙两组相互对照的实验,才能将DNA和RNA的区分开,进而准确判定病毒的类型。(2017全国卷1)根据遗传物质的化学组成,可将病毒分为RNA病毒和DNA病毒两种类型。有些病毒对人类健康会造成很大危害。通常,一种新病毒出现后需要确定该病毒的类型。假设在宿主细胞内不发生碱基之间的相互转换。请利用放射性同位素标记的方法,以体外培养的宿主细胞等为材料,设计实验以确定一种新病毒的类型。简要写出:(1)实验思路:(2)预期实验结果及结论即可。(要求:实验包含可相互印证的甲、乙两个组)错误示例1标记对象不合理:将等量的宿主细胞分为两组,分别在甲、乙两组的培养基中培养,且甲组培养基中含有被放射性同位素标记的核糖核苷酸;乙组含有被放射性同位素标记的脱氧核苷酸,分别用等量相同的病毒侵染宿主细胞,观察子代病毒的放射性。应明确是标记尿嘧啶核苷酸或胸腺嘧啶核苷酸上的U和T,除此之外,标记核苷酸上的核糖、其他碱基、磷酸等都不能将DNA和RNA分别开。如果标记核糖,核糖核苷酸可以转化为脱氧核苷酸。(2017全国卷1)根据遗传物质的化学组成,可将病毒分为RNA病毒和DNA病毒两种类型。有些病毒对人类健康会造成很大危害。通常,一种新病毒出现后需要确定该病毒的类型。假设在宿主细胞内不发生碱基之间的相互转换。请利用放射性同位素标记的方法,以体外培养的宿主细胞等为材料,设计实验以确定一种新病毒的类型。简要写出:(1)实验思路:(2)预期实验结果及结论即可。(要求:实验包含可相互印证的甲、乙两个组)错误示例2放射性同位素书写及种类选择不科学:用含放射性同位素32P标记的U、T的培养基分别培养宿主细胞,分为两组,再用病毒去侵染培养基中的宿主细胞,培养一段时间后,检查子代病毒32P的放射性。1、标记元素分子量书写不规范。2、标记元素种类不准确。由于碱基中不含P,故不能用P元素作标记;核苷酸中不含S,也不能作为标记元素。(1)实验思路:

甲组:将宿主细胞培养在含有放射性标记尿嘧啶的培养基中,之后接种新病毒.培养一段时间后收集病毒并监测其放射性.乙组:将宿主细胞培养在含有放射性标记胸腺嘧啶的培养基中,之后接种新病毒.培养一段时间后收集病毒并监测其放射性.

(2)结果及结论:若甲组收集的病毒有放射性,乙组无,即为RNA病毒;反之为DNA病毒(2017全国卷1)根据遗传物质的化学组成,可将病毒分为RNA病毒和DNA病毒两种类型。有些病毒对人类健康会造成很大危害。通常,一种新病毒出现后需要确定该病毒的类型。假设在

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