二单元解题指导

单元命题指导同位素示踪法在高中生物学实验中的应用同位素示踪法是生物学实验中经常应用的一项重要方法，它可以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、反应机理等。在近几年的高考理综生物考试中多以选择题的形式考查同位素示踪法的应用。试题常以高中生物学教材中有多处涉及到放射性同位素应用的实验为载体进行命题。1．方法应用用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、反应机理等。一般常用的标记元素如3H、14C、15N、18O、32P、35S。3．应用归类分析(1)标记某元素，追踪其转移途径。如用18O标记H218O，光合作用只产生18O2；再用18O标记C18O2，光合作用只产生O2；证明光合作用产生的氧气中的氧原子全部来自于H2O，而不是来自CO2。如2012北京T29等(2)标记特征元素，探究化合物的作用。如T2噬菌体侵染细菌的实验中，用32P标记噬菌体的DNA，大肠杆菌内发现放射性物质；35S标记蛋白质，大肠杆菌内未发现放射性物质；证明了DNA是噬菌体的遗传物质。如2011浙江T31(3)标记特征化合物，探究详细生理过程，研究生物学原理。如用3H标记亮氨酸，探究分泌蛋白的分泌过程；用3H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15N标记DNA，证明了DNA复制的特点是半保留复制。如2011山东T5等(2015·南京市高三模拟)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，二氧化碳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实验发现，在光照下物质A和物质B的浓度很快达到饱和并保持稳定。此时突然中断CO2的供应，A、B物质的变化如图C所示。以上实验说明，固定二氧化碳的化合物是________，二氧化碳转化的第一个产物是________。[研析]

本题以同位素标记法为切入点，通过O、C元素的来源、去向考查光合作用的原理、应用及考生的识图能力。具体解答过程如下：审题图示信息1：由图ACO2＋H218O→18O2和图BC18O2＋H2O→O2—可知，光合作用释放的O2来源于H2O文字信息2：由“仅仅30秒的时间，二氧化碳已经转化为许多种类的化合物”—只有尽可能缩短光照时间，才有可能在提取的产物中检测到有放射性的第一个光合作用产物图示信息3：由图C停止CO2供应时B的量升高，A的量下降—可知固定CO2的化合物为B，CO2转化的第一个产物为A。破题思考1：熟练标出光合作用反应式中产物O2中氧元素的来源思考2：准确表述光合作用暗反应的具体过程思考3：条件骤变(如停止CO2供应)对光合产物含量变化的分析答题(1)忽略设问(2)中的关键信息“仅仅30秒”，造成答实验思路时没有从缩短光照时间的角度答题(2)设问(2)②中“中断CO2的供应”可延伸理解为突然停止CO2供应时，与CO2发生反应的化合物的含量由于不被消耗而导致含量升高。[答案]

(1)光合作用释放的O2来源于H2O，而不是CO2

(2)①缩短光照时间，当检测到有放射性的化合物只有一种时，这个化合物就是第一个产物②B

A若含18O的氨基酸在甲状腺细胞内的代谢过程中产生了H182O，那么水中的18O最可能来自于氨基酸的(

)A．—R

B．—OHC．—COOH D．—CH3[解析]

此题考查氨基酸脱水

缩合过程，两个氨基酸的结合产生水，其中的氢来自氨基和羟基，氧只来自羧基。[答案]

C2．(2014·河北蓟县二中高三一模)科学家利用同位素标记法，弄清了许多发生在生物体内的化学反应的详细过程，下列说法正确的是(

)A．用15N标记核苷酸弄清了分裂期染色体的数量变化B．用18O标记H2O和CO2有力的证明了CO2是光合作用的原料C．用14C标记CO2探明了CO2中碳元素在光合作用中的转移途径D．用35S标记噬菌体的DNA，并以此噬菌体去侵染细菌，证明了DNA是遗传物质[解析]

用15N标记核苷酸弄清了分裂期DNA的数量变化；用18O标记H2O，探明了光合作用中产生的O2来自于H2O；美国科学家卡尔文等用小球藻做实验：用14C标记CO2探明了CO2中碳元素在光合作用中的转移途径；用35S标记噬菌体的蛋白质，DNA中不含S，并以此噬菌体去侵染细菌，证明蛋白质不是遗传物质。[答案]

C3．(2015·福州期末统测改编)如图为某同学利用同位素标记法研究变形虫细胞核功能的实验，据此推断不正确的是(

)A．RNA首先在细胞核中合成，然后释放到细胞质当中B．细胞核可能通过控制RNA的合成间接控制细胞的代谢C．若核质分离较长时间后进行移植，则B组实验细胞质中无15N的RNAD．A组培养液换用15N标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸进行实验，可得到相同的实验结果[解析]

15N标记的尿嘧啶是合成RNA的原料，由图可知，在细胞核中首先发现被15N标记的RNA，后再在重组细胞的细胞质中发现被15N标记的RNA，说明RNA首先在细胞核中合成，然后释放到细胞质当中，故A正确；细胞核可以通过控制RNA的合成来控制蛋白质的合成，进而控制细胞的代谢，故B正确；若核质分离较长时间后进行移植，则被15N标记的RNA就会进入A组的细胞质中，这样导致B组实验细胞质中无15N的RNA，故C错误；

15N标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸是合成DNA的原料，A组培养液换用15N标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸进行实验，在细胞核中首先发现被15N标记的DNA，但DNA不进入细胞质，所以在细胞质中没有被15N标记的DNA，故D错误。[答案]

D4．用噬菌体去感染体内含大量3H的细菌，待细菌解体后(

)A．仅子代噬菌体的DNA含3HB．仅子代噬菌体的蛋白质外壳含3HC．子代噬菌体的蛋白质外壳和DNA中均能发现3HD．子代噬菌体的DNA和蛋白质外壳均不含3H[解析]

3H标记的是细菌的DNA和蛋白质及所有含H的化合物，而噬菌体蛋白质外壳合成的原料和DNA复制的原料均来自细菌体内。[答案]

C5．(2012·北京高考改编)研究者推测“细胞分裂素能够引起营养物质向细胞分裂素所在部位运输”。为证明此推测，用下图所示插条去除B叶后进行实验，实验组应选择的操作最少包括(

)a．用细胞分裂素溶液涂抹A1叶b．用细胞分裂素溶液涂抹A2叶c．用14C－淀粉溶液涂抹A1叶d．用14C－淀粉溶液涂抹A2叶e．用14C－氨基酸溶液涂抹A2叶f．用14C－细胞分裂素溶液涂抹A2叶g．检测A1叶的放射性强度A．a、d、e