2021高考生物一輪復(fù)習(xí)教案：第六單元素養(yǎng)提升課7同位素標(biāo)記法及其應(yīng)用含解析

1、學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精2021高考生物一輪復(fù)習(xí)新人教版教案：第六單元素養(yǎng)提升課7同位素標(biāo)記法及其應(yīng)用含解析素養(yǎng)提升課7同位素標(biāo)記法及其應(yīng)用突破點一同位素標(biāo)記法在高中生物實驗中的應(yīng)用歸納(2016全國卷)在有關(guān)dna分子的研究中,常用32p來標(biāo)記dna分子。用、和表示atp或datp(d表示脫氧）上三個磷酸基團(tuán)所處的位置（appp或dappp）.回答下列問題：（1）某種酶可以催化atp的一個磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)移到dna末端上，同時產(chǎn)生adp。若要用該酶把32p標(biāo)記到dna末端上,那么帶有32p的磷酸基團(tuán)應(yīng)在atp的(填“”“”或“)位上.(2)若用帶有32p的datp作為dna生物合成的原料,將 3

2、2p 標(biāo)記到新合成的dna分子上，則帶有32p的磷酸基團(tuán)應(yīng)在datp的(填“”“”或“”)位上。（3）將一個某種噬菌體dna分子的兩條鏈用32p進(jìn)行標(biāo)記，并使其感染大腸桿菌，在不含有32p的培養(yǎng)基中培養(yǎng)一段時間。若得到的所有噬菌體雙鏈dna分子都裝配成噬菌體（n個）并釋放，則其中含有32p的噬菌體所占比例為2/n,原因是 。審題指導(dǎo)(1)弄清atp中帶有32p的磷酸基團(tuán)的三個位置a-ppp.(2)弄清兩個實驗的目的，一個是讓某種酶催化atp的一個磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)移到dna末端上,另一個是用帶有32p的datp作為dna合成的原料。(3）根據(jù)dna分子半保留復(fù)制的特點解釋含有32p的噬菌體所占比例為2

3、/n的原因。解析：（1）atp水解形成adp時遠(yuǎn)離腺苷的高能磷酸鍵斷裂,因此，atp轉(zhuǎn)移到dna末端上的磷酸基團(tuán)位于atp的位上。(2）datp斷裂兩個高能磷酸鍵后形成的dap為組成dna分子的成分之一,因此,若將32p標(biāo)記到新合成的dna分子上,則帶有32p的磷酸基團(tuán)應(yīng)在datp的位上.(3）dna分子復(fù)制具有半保留復(fù)制的特點,故n個子代dna分子中只有2個dna分子帶有標(biāo)記。答案:（1）(2)（3)一個含有32p標(biāo)記的噬菌體雙鏈dna分子經(jīng)半保留復(fù)制后，標(biāo)記的兩條單鏈只能分配到兩個噬菌體的雙鏈dna分子中，因此在得到的n個噬菌體中只有2個帶有標(biāo)記1。同位素標(biāo)記法在高中生物學(xué)實驗中的應(yīng)用（1

4、）探究光合作用中元素（原子）的轉(zhuǎn)移：美國科學(xué)家魯賓和卡門用18o分別標(biāo)記h2o和co2，證明光合作用釋放的氧氣全部來自水。卡爾文等用14c標(biāo)記的14co2供小球藻進(jìn)行光合作用，追蹤檢測其放射性,探明了co2中的碳在光合作用中轉(zhuǎn)化成有機物中碳的途徑。（2)證明dna是遺傳物質(zhì)：赫爾希和蔡斯分別用放射性同位素標(biāo)記蛋白質(zhì)和dna的特征元素,即用32p標(biāo)記噬菌體的dna，用35s標(biāo)記噬菌體的蛋白質(zhì),證明dna是噬菌體的遺傳物質(zhì).（3)研究分泌蛋白的合成和運輸：用3h標(biāo)記亮氨酸，研究分泌蛋白在細(xì)胞中的合成、運輸與分泌途徑,證明分泌蛋白在附著于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的核糖體中合成之后，按照內(nèi)質(zhì)網(wǎng)高爾基體細(xì)胞膜的方向運輸

5、,從而證明了細(xì)胞內(nèi)的各種生物膜在功能上是緊密聯(lián)系的。(4)證明dna分子進(jìn)行半保留復(fù)制：用含有15n標(biāo)記的 15nh4cl 培養(yǎng)液培養(yǎng)大腸桿菌,讓大腸桿菌繁殖幾代,再將大腸桿菌轉(zhuǎn)移到含14n標(biāo)記的14nh4cl的普通培養(yǎng)液中培養(yǎng)，然后在不同時刻收集大腸桿菌并提取dna,再通過密度梯度離心來區(qū)別親代與子代dna，從而證明dna的復(fù)制是以半保留的方式進(jìn)行的。(5）研究生長素的極性運輸:證明植物生長素的極性運輸時，用同位素14c標(biāo)記莖形態(tài)學(xué)上端的生長素（吲哚乙酸）,可在莖的形態(tài)學(xué)下端檢測到放射性同位素14c,而標(biāo)記莖形態(tài)學(xué)下端的生長素，在莖的形態(tài)學(xué)上端檢測不到放射性同位素14c,說明植物生長素只能從

6、形態(tài)學(xué)上端運輸?shù)叫螒B(tài)學(xué)下端。2.與熒光標(biāo)記法的區(qū)別（1）常用的熒光蛋白有綠色和紅色兩種綠色熒光蛋白(gfp)常用的是來源于發(fā)光水母的一種功能獨特的蛋白質(zhì)，藍(lán)光或近紫外光照射，發(fā)射綠色熒光.紅色熒光蛋白來源于珊瑚蟲,是一種與綠色熒光蛋白同源的熒光蛋白,在紫外光的照射下可發(fā)射紅色熒光.（2)人教版教材中用到熒光標(biāo)記法必修1p67“細(xì)胞融合實驗”:這一實驗很有力地證明了細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)特點是具有一定的流動性。必修2p30“基因在染色體上的實驗證據(jù)”：通過現(xiàn)代分子生物學(xué)技術(shù),運用熒光標(biāo)記的手段,可以很直觀地觀察到某一基因在染色體上的位置。1。（2016全國卷）在前人進(jìn)行的下列研究中，采用的核心技術(shù)相同（或

7、相似）的一組是（b)證明光合作用所釋放的氧氣來自水用紫外線等處理青霉菌選育高產(chǎn)青霉素菌株用t2噬菌體侵染大腸桿菌證明dna是遺傳物質(zhì)用甲基綠和吡羅紅對細(xì)胞染色，觀察核酸的分布a。b。c.d.解析：證明光合作用所釋放的氧氣來自水:同位素標(biāo)記法;用紫外線等處理青霉菌選育高產(chǎn)青霉素菌株：物理射線照射法;用t2噬菌體侵染大腸桿菌,證明dna是遺傳物質(zhì):同位素標(biāo)記法;觀察核酸的分布：甲基綠和吡羅紅對細(xì)胞染色法.2.（2019山東濰坊期中)物理學(xué)和化學(xué)方法可用于生物學(xué)的研究。下列有關(guān)敘述錯誤的是(a)a。沃森和克里克利用x射線衍射法研究并推算出了dna的雙螺旋結(jié)構(gòu)b.科學(xué)家通過熒光標(biāo)記的人、鼠細(xì)胞融合實驗

8、證明了細(xì)胞膜具有流動性c.赫爾希和蔡斯利用放射性同位素標(biāo)記和離心技術(shù)證明dna是遺傳物質(zhì)d?？茖W(xué)家運用同位素示蹤和離心技術(shù)證實了dna的半保留復(fù)制解析：在遺傳物質(zhì)的研究歷史上,沃森和克里克以威爾金斯和其同事富蘭克林提供的dna衍射圖譜的有關(guān)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),推算出dna分子呈螺旋結(jié)構(gòu)。3.(2019四川成都測試)同位素標(biāo)記法是生物科學(xué)研究中常用的方法。下列敘述錯誤的是（c)a。用14c標(biāo)記的14co2供給小球藻進(jìn)行光合作用可證明碳的轉(zhuǎn)化途徑b。將3h標(biāo)記的亮氨酸注射到胰腺腺泡細(xì)胞中可證明生物膜間有聯(lián)系c。用14c或18o標(biāo)記的噬菌體分別侵染細(xì)菌可證明dna是遺傳物質(zhì)d.將15n標(biāo)記的細(xì)菌轉(zhuǎn)移到14n

9、的培養(yǎng)液中可證明dna的復(fù)制方式解析：用32p或35s標(biāo)記的噬菌體分別侵染細(xì)菌可證明dna是遺傳物質(zhì)。4。通常dna分子復(fù)制從一個復(fù)制起始點開始,有單向復(fù)制和雙向復(fù)制,如圖所示。放射性越高的3h胸腺嘧啶脫氧核糖核苷（3h脫氧胸苷），在放射性自顯影技術(shù)的圖像上，感光還原的銀顆粒密度越高。請利用放射性自顯影技術(shù)、低放射性3h脫氧胸苷和高放射性3h脫氧胸苷，設(shè)計實驗以確定大腸桿菌dna復(fù)制的方向，簡要寫出：(1)實驗思路。（2)預(yù)測實驗結(jié)果和得出結(jié)論.解析:先后分別用不同放射性的脫氧核苷培養(yǎng)液培養(yǎng)大腸桿菌，通過比較低放射性和高放射性的位置，確定dna復(fù)制的方向。答案：（1)實驗思路:復(fù)制開始時,首先

10、用含低放射性 3h脫氧胸苷培養(yǎng)基培養(yǎng)大腸桿菌,一段時間后轉(zhuǎn)移到含有高放射性3h脫氧胸苷的培養(yǎng)基中繼續(xù)培養(yǎng),用放射性自顯影技術(shù)觀察復(fù)制起點和復(fù)制起點兩側(cè)感光還原的銀顆粒密度情況.（其他答案合理即可）（2）預(yù)期實驗結(jié)果和結(jié)論：若復(fù)制起點處感光還原的銀顆粒密度低,一側(cè)感光還原的銀顆粒密度高,則dna分子復(fù)制為單向復(fù)制;若復(fù)制起點處感光還原的銀顆粒密度低,復(fù)制起點的兩側(cè)感光還原的銀顆粒密度高，則dna分子復(fù)制為雙向復(fù)制。（其他答案合理即可）突破點二dna半保留復(fù)制與細(xì)胞分裂綜合中的同位素標(biāo)記法不含放射性標(biāo)記的蠶豆根尖細(xì)胞在含3h標(biāo)記的胸腺嘧啶脫氧核苷酸的培養(yǎng)基中完成一個細(xì)胞周期，然后在不含放射性標(biāo)記的

11、培養(yǎng)基中繼續(xù)分裂至中期,其染色體的放射性標(biāo)記分布情況是（)a。每條染色體中都只有一條單體被標(biāo)記b.每條染色體的兩條單體都被標(biāo)記c。只有半數(shù)的染色體中一條單體被標(biāo)記d。每條染色體的兩條單體都不被標(biāo)記審題指導(dǎo)（1）確定親代dna分子標(biāo)記情況.根據(jù)題干信息和dna半保留復(fù)制的特點，可確定親代dna分子(未被標(biāo)記)放入含3h標(biāo)記的胸腺嘧啶脫氧核苷酸的培養(yǎng)基中完成一個細(xì)胞周期,所得子代dna分子均有一條鏈被標(biāo)記。（2）確定原料的標(biāo)記情況：放入不含放射性標(biāo)記的培養(yǎng)基培養(yǎng)至中期，所得子代dna分子一半未被標(biāo)記,一半只有一條鏈被標(biāo)記。解析：不含放射性標(biāo)記的根尖細(xì)胞在含3h標(biāo)記的胸腺嘧啶脫氧核苷酸培養(yǎng)基上完成一

12、個細(xì)胞周期后,子細(xì)胞中的核dna分子都是一條鏈被3h標(biāo)記,另一條鏈未被標(biāo)記;然后子細(xì)胞在不含放射性標(biāo)記的培養(yǎng)基中繼續(xù)分裂至中期，每個核dna分子復(fù)制形成的兩個dna分子（其中一個被標(biāo)記,另一個未被標(biāo)記)分別位于一條染色體的兩條姐妹染色單體上，故a正確。答案：a1。有絲分裂與dna復(fù)制的關(guān)系如果用15n標(biāo)記細(xì)胞中的核dna分子，然后將細(xì)胞放在正常環(huán)境(含14n）中培養(yǎng)，讓其進(jìn)行兩次有絲分裂,結(jié)果染色體中的dna標(biāo)記情況如圖所示：這樣來看，最后形成的4個子細(xì)胞有3種情況:第1種情況是4個細(xì)胞都是；第2種情況是2個細(xì)胞是，1個細(xì)胞是，1個細(xì)胞是;第3種情況是2個細(xì)胞是，另外2個細(xì)胞是。2。減數(shù)分裂與

13、dna復(fù)制的關(guān)系如果用15n標(biāo)記細(xì)胞中的核dna分子,然后將細(xì)胞放在正常環(huán)境(含14n)中培養(yǎng)，讓其進(jìn)行減數(shù)分裂,結(jié)果染色體中的dna標(biāo)記情況如圖所示:由圖可以看出,減數(shù)分裂過程中細(xì)胞雖然連續(xù)分裂2次,但dna只復(fù)制1次，所以四個子細(xì)胞均為，細(xì)胞中所有dna分子均呈雜合狀態(tài)。1。(2019河北衡水金卷）用3h標(biāo)記蠶豆根尖分生區(qū)細(xì)胞的dna分子雙鏈，再將這些細(xì)胞轉(zhuǎn)入含秋水仙素但不含3h的普通培養(yǎng)基中培養(yǎng)。若秋水仙素對細(xì)胞連續(xù)發(fā)揮作用,則相關(guān)敘述錯誤的是（d）a.秋水仙素可抑制紡錘體的形成，但不影響著絲點的正常分裂b.通過對細(xì)胞中不含染色單體時的染色體計數(shù)，可推測dna分子復(fù)制的次數(shù)c.通過檢測d

14、na分子鏈上3h標(biāo)記出現(xiàn)的情況，可推測dna分子的復(fù)制方式d.細(xì)胞中dna分子第二次復(fù)制完成時,每條染色單體均帶有3h標(biāo)記解析：秋水仙素可抑制紡錘體形成,使著絲點分裂后染色體不能移向細(xì)胞兩極，從而使細(xì)胞中染色體數(shù)目加倍；1個dna分子復(fù)制n次后的dna分子數(shù)目為2n個，細(xì)胞中不含染色單體時的染色體數(shù)目等于dna分子數(shù)目，所以通過對細(xì)胞中不含染色單體時的染色體計數(shù)，可推測dna分子復(fù)制的次數(shù)；dna分子復(fù)制一次，所有的dna分子都有一條單鏈含3h標(biāo)記,dna分子第二次復(fù)制完成后,一半的dna分子沒有3h標(biāo)記,由此可以推測dna分子的復(fù)制方式為半保留復(fù)制；細(xì)胞中dna分子第二次復(fù)制完成時,染色體中

15、只有一條姐妹染色單體帶有3h標(biāo)記。2。(2019北京大興期末測試)將果蠅精原細(xì)胞(2n=8)的dna分子用15n標(biāo)記后，置于含14n的培養(yǎng)基中培養(yǎng),經(jīng)過連續(xù)兩次分裂后，下列推斷正確的是(d)a.若進(jìn)行有絲分裂，則第二次分裂中期的細(xì)胞中有8條染色單體含14nb。若進(jìn)行有絲分裂,則兩次分裂結(jié)束后含15n的子細(xì)胞所占比例為1/2c。若進(jìn)行減數(shù)分裂,則第二次分裂中期的細(xì)胞中有4條染色單體含14nd。若進(jìn)行減數(shù)分裂，則兩次分裂結(jié)束后所有子細(xì)胞的染色體均含有15n解析：如果進(jìn)行有絲分裂，經(jīng)過一次細(xì)胞分裂后,形成的2個子細(xì)胞中的dna分子都是15n-14n，再復(fù)制一次形成2個dna分子分別是15n-14n、

16、14n14n，中期時dna存在于2條染色單體上，則第二次分裂中期含14n的染色單體有16條;若進(jìn)行兩次有絲分裂，第一次分裂得到的子細(xì)胞所有的染色體中dna都是15n14n，第二次分裂中期時單體上的dna分子分別是15n14n、14n-14n，因此兩次分裂結(jié)束后含15n的子細(xì)胞所占比例至少為1/2；若進(jìn)行減數(shù)分裂，第一次分裂中期的染色體組成都是 15n14n，則第二次分裂中期的細(xì)胞中有4條染色體、8條姐妹染色單體，每條單體都含14n;如果進(jìn)行減數(shù)分裂，形成的子細(xì)胞都有15n染色體。3。(2019湖北八校聯(lián)考）將全部核dna分子雙鏈經(jīng)32p標(biāo)記的1個果蠅精原細(xì)胞置于不含32p標(biāo)記的培養(yǎng)基培養(yǎng)，先經(jīng)

17、過一次有絲分裂，再經(jīng)過一次減數(shù)分裂，產(chǎn)生了8個精細(xì)胞。下列說法錯誤的是（d）a。有絲分裂中期和1個減中期細(xì)胞內(nèi)染色體數(shù)相同，標(biāo)記的染色單體數(shù)不同b。有絲分裂后期和1個減后期細(xì)胞內(nèi)染色體數(shù)不同,標(biāo)記的染色體數(shù)也不同c。1個減后期和1個減后期細(xì)胞內(nèi)染色體數(shù)相同,標(biāo)記的染色體數(shù)不同d.產(chǎn)生的8個精細(xì)胞,每個細(xì)胞內(nèi)含有4條染色體，均有2條被標(biāo)記解析：果蠅的精原細(xì)胞含有8條染色體,若進(jìn)行有絲分裂,由于dna的半保留復(fù)制，每個dna均有一條鏈帶有標(biāo)記，一條鏈不帶標(biāo)記，故進(jìn)行有絲分裂時前期帶有標(biāo)記的染色體為8條、帶有標(biāo)記的染色單體為16條,有絲分裂后期帶有標(biāo)記的染色體數(shù)是16條，有絲分裂結(jié)束后,子細(xì)胞中每個dna分子只有一條鏈有標(biāo)記，細(xì)胞中含有標(biāo)記的染色體數(shù)是8條；子細(xì)胞中dna進(jìn)行再次復(fù)制進(jìn)行減數(shù)分裂,由于dna分子的半保留復(fù)制，每條染色體上只有一條染色單體有標(biāo)記,故減數(shù)第一次分裂時細(xì)胞中含有8條有標(biāo)記的染色體、8條有標(biāo)記的染色單體，由于減數(shù)第一次分裂同源染色體分離，故減數(shù)第二次分裂的前期、中期細(xì)胞中含有4條染色體有標(biāo)記，有標(biāo)記的染色單體數(shù)也為4條,減數(shù)第二次分裂后期，姐妹染色單體分離，細(xì)胞中含有標(biāo)