【知识精讲精研】高三生物一轮复习课件-实验技术在生物学实验中的应用

第六单元基因的本质和表达实验探究系列4.实验技术在生物学实验中的应用探究1同位素标记技术1.相关原理

同位素标记法是用示踪元素标记化合物，以确定物质的转移途径或对有关的化学反应进行追踪，也称为同位素示踪法。生物学上经常使用的同位素是C、H、O、N、P和S等的同位素，其中18O、15N没有放射性。正确选取上述相关元素用同位素加以标记，让它们一起运动、迁移，再用探测仪器进行追踪，就可知道示踪元素通过什么路径、运动到哪里以及分布如何。2.同位素标记法在高中生物学中的应用（1）分泌蛋白的合成和分泌（2）光合作用中元素(原子)的转移（2）光合作用中元素(原子)的转移（3）噬菌体侵染细菌的实验实验技术在生物学实验中的应用同位素标记法在高中生物学中的应用15N14N14N14N15N14NP:F1:F2:细胞再

分裂一次15N15N转移到含14NH4Cl的培养液中细胞分裂一次提出DNA离心提出DNA离心提出DNA离心高密度带中密度带低密度带中密度带（4）DNA复制方式结果：证明DNA的复制是以半保留的方式进行的转基因生物的DNA探针15N15N检测转基因生物的DNA上是否插入了目的基因基因探针：指用放射性同位素标记的含有目的基因的DNA片段方法——DNA分子杂交技术变性变性待测：转基因生物的基因组DNA复性结果：若出现杂交带，则说明目的基因已插入受体细胞（5）基因工程中目的基因的检测与鉴定变性方法——分子杂交技术②检测目的基因是否转录出了mRNA探针15N15N转基因生物的mRNA待测：转基因生物的mRNA结果：若出现杂交带，则说明目的基因已转录复性基因探针：指用放射性同位素标记的含有目的基因的DNA片段（5）基因工程中目的基因的检测与鉴定同位素标记放射性同位素稳定同位素3H标记亮氨酸，研究分泌蛋白的合成与运输过程。14C标记CO2，研究暗反应中碳的转移途径。标记DNA3H14C32P35S标记蛋白质噬菌体的遗传物质18O15N标记H2O、CO2研究光合产物O2中氧原子的来源。标记DNA研究DNA复制方式。检测放射性检测密度或相对分子质量归纳总结(2020·山东等级考模拟)双脱氧核苷三磷酸(ddNTP)与脱氧核苷三磷酸(dNTP)的结构如图所示。已知ddNTP按碱基互补配对的方式加到正在复制的子链中后，子链的延伸立即终止。某同学要通过PCR技术获得被32P标记且以碱基“C”为末端的、不同长度的子链DNA片段。在反应管中已经有单链模板、引物、DNA聚合酶和相应的缓冲液等，还需要加入下列哪些原料()①dGTP、dATP、dTTP、dCTP②dGTP、dATP、dTTP③α位32P标记的ddCTP④γ位32P标记的ddCTPA．①③ B．①④C．②③ D．②④

A典例示范2．(2021·福建厦门双十中学检测)14N和15N是N元素的两种稳定同位素，含15N的DNA比含14N的DNA密度大。为探究DNA复制的方式，科学家先用含有15NH4Cl的培养液培养大肠杆菌，繁殖若干代得到的大肠杆菌，其DNA几乎都被15N标记；再将大肠杆菌转移到含有14NH4Cl的普通培养液中培养。收集不同时期的大肠杆菌，提取DNA并进行离心处理，离心后试管中DNA的位置如图所示。下列推测不合理的是()

A．子代DNA的两条链可能都含有15NB．1号带中的DNA的氮元素都是14NC．实验结果证明DNA的复制方式为半保留复制D．3号带的DNA为亲代大肠杆菌的DNAA典例示范探究2离心技术

离心技术是现代生物学技术中常用的一种方法，常用于细胞、血清、蛋白质、核酸及细胞亚显微结构的分离、提纯或浓缩等。(1)差速离心法。差速离心法常用于分离细胞匀浆中的各种细胞器。一般先将细胞(组织)打碎，然后在低温下离心，随着离心速度的增加，越来越小的颗粒就会沉淀下来。(2)密度梯度区带离心法。密度梯度区带离心法是将样品加在惰性梯度介质中进行离心沉降或沉降平衡，在一定的离心力下把颗粒分配到梯度中的某些特定位置上，形成不同区带的分离方法。高中生物学教材中几处涉及离心技术的内容(1)分离细胞匀浆中的各种细胞成分。(2)噬菌体侵染细菌的实验和研究。(3)证明DNA的半保留复制的实验需要将同位素示踪法与离心技术相结合。（利用高速离心机在不同的离心速度下将各种细胞器分离开）（离心速率较低，让较大的颗粒沉降到管底，小的颗粒仍然悬浮在上清液中；

收集沉淀，改用较高的离心速率离心上清液，将较小的颗粒沉降）（离心使上清液中析出重量较轻的T2噬菌体颗粒，

而离心管的沉淀物中留下被感染的大肠杆菌。）将细胞膜破坏后形成匀浆，将匀浆放入离心管中，用高速离心机进行差速离心，分离细胞核与线粒体的正确方法应是()A．首先是高速离心，分离出细胞核，然后是低速离心，分离出线粒体B．首先是低速离心，分离出细胞核，然后是高速离心，分离出线粒体C．首先是高速离心，分离出线粒体，然后是低速离心，分离出细胞核D．离心速度不变，线粒体在沉淀物中，细胞核在上清液中B典例示范1．将鼠的肝细胞磨碎，进行差速离心(即将细胞匀浆放在离心管中，先进行低速离心，使较大颗粒形成沉淀；再用高速离心沉淀上清液中的小颗粒物质，从而将细胞不同的结构逐级分开)，结果如下图所示。在S1～S4及P1～P4中，进行有氧呼吸的细胞器应分布在()A．S2 B．S3C．P2 D．P4C典例示范探究3电泳技术

电泳是指带电粒子在电场作用下，向与其携带电荷相反的电极迁移的过程。琼脂糖是从红色海藻中提取的多糖聚合物，加热熔化后再冷却能凝结形成凝胶。

在凝胶中DNA分子的迁移速率与凝胶的浓度、DNA分子的大小和构象等有关。凝胶中的DNA分子通过染色，可以在波长为300纳米的紫外灯下被检测出来。核酸是带有负电的生物大分子，在电场作用下会向正电极迁移。在电场强度一定时，核酸分子越大，迁移速率越慢。凝胶电泳是分离、鉴定、纯化核酸和蛋白质的常用方法。DNA标准溶液(marker)是一组已知长度和含量的标准DNA片段混合物，在电泳中用作确定DNA片段长度的参照物。(2020·山东卷改编)下图表示甲、乙两种单基因遗传病的家系图和各家庭成员基因检测的结果。检测过程中用限制酶处理相关基因得到大小不同的片段后进行电泳，电泳结果中的条带表示检出的特定长度的酶切片段，数字表示碱基对的数目。下列说法错误的是()A．甲病的致病基因位于常染色体上，乙病的致病基因位于X染色体上B．甲病可能由正常基因发生碱基对的替换导致，替换后的序列不能被MstⅡ识别C．乙病可能由正常基因上的两个BamHⅠ识别序列之间发生碱基对的缺失导致D．Ⅱ4不携带致病基因、Ⅱ8携带致病基因，两者均不患待测遗传病A典例示范2．(2021·湖北十堰检测)两个家庭中出现的甲、乙两种单基因遗传病中有一种为伴性遗传病，Ⅱ9患病情况未知。对相关个体的DNA酶切后再进行电泳，可以将不同类型的基因分离。现对部分个体进行检测，结果如下图。下列叙述错误的是(

)A．乙病一定为伴X染色体显性遗传病B．若对Ⅰ2的DNA进行酶切和电泳，结果和Ⅰ4一样C．若Ⅱ6与Ⅱ7婚配，后代同时患两种遗传病的概率为1/36D．若对Ⅱ9的DNA进行酶切和电泳，可得到3种或4种条带C

典例示范探究4荧光标记法1.荧光标记法的区别常用的荧光蛋白有绿色和红色两种：(1)绿色荧光蛋白(GFP)常用的是来源于发光水母的一种功能独特的蛋白质，蓝光或近紫外光照射，发射绿色荧光。(2)红色荧光蛋白来源于珊瑚虫，是一种与绿色荧光蛋白同源的荧光蛋白，在紫外光的照射下可发射红色荧光。高中生物学教材中用到的荧光标记法(1)“荧光标记的小鼠细胞和人细胞融合实验”：

这一实验有力地证明了细胞膜具有一定流动性的结构特点。(2)通过现代分子生物学技术，运用荧光标记的手段，可以很直观地观察到某一基因在染色体上的位置。(2021·重庆南开中学质量检测)某雄蝗虫的基因型为AaXBY，用3种不同颜色的荧光素分别标记该蝗虫一个初级精母细胞中的A、a、B基因，再检测减数分裂各时期细胞的荧光标记。下列判断不正确的是()A．减数分裂Ⅰ后期细胞中存在3种颜色荧光点B．减数分裂Ⅰ产生的两个子细胞中均有3个荧光点C．减数分裂Ⅱ后期一个细胞中的荧光点数可能有2和4两种情况D．减数分裂Ⅱ后期可能出现一个细胞中有3种颜色荧光点B典例示范1．(2021·湖北十堰期末)T/t和B/b基因分别位于果蝇的常染色体和X染色体上，现已知基因tt纯合时雌果蝇会性逆转成雄果蝇。为了区分某雄果蝇是否由性逆转形成，研究小组用黄色荧光标记T/t，用绿色荧光标记B/b，在显微镜下观察。下列所选观察时期及其对应的荧光数量正确且能够达到目的的是(

)A．观察减数分裂Ⅰ