【蘇教版】2014屆高考生物一輪復(fù)習(xí)金榜課件：熱點(diǎn)專題系列同位素示蹤法的應(yīng)用及分析

1、熱點(diǎn)專題系列（五）同位素示蹤法的應(yīng)用及分析在近年的高考試題中，同位素示蹤法多有涉及。試題的內(nèi)容多在近年的高考試題中，同位素示蹤法多有涉及。試題的內(nèi)容多與經(jīng)典生物學(xué)實(shí)驗(yàn)聯(lián)系，有時也可設(shè)置新情境來進(jìn)行命題，其與經(jīng)典生物學(xué)實(shí)驗(yàn)聯(lián)系，有時也可設(shè)置新情境來進(jìn)行命題，其考查內(nèi)容涉及細(xì)胞內(nèi)的元素或化合物的來源、組成、分布和去考查內(nèi)容涉及細(xì)胞內(nèi)的元素或化合物的來源、組成、分布和去向以及細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能、化學(xué)物質(zhì)的變化、反應(yīng)機(jī)理等。向以及細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能、化學(xué)物質(zhì)的變化、反應(yīng)機(jī)理等。在解答同位素示蹤法應(yīng)用問題時，首先需分清所標(biāo)記的化合物，在解答同位素示蹤法應(yīng)用問題時，首先需分清所標(biāo)記的化合物，根據(jù)示蹤元素的移動

2、位置判斷生化反應(yīng)的進(jìn)程，進(jìn)而了解細(xì)胞根據(jù)示蹤元素的移動位置判斷生化反應(yīng)的進(jìn)程，進(jìn)而了解細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能、化學(xué)物質(zhì)的變化、反應(yīng)機(jī)理等。的結(jié)構(gòu)和功能、化學(xué)物質(zhì)的變化、反應(yīng)機(jī)理等。1.1.標(biāo)記某元素，追蹤其轉(zhuǎn)移途徑標(biāo)記某元素，追蹤其轉(zhuǎn)移途徑如用如用1818O O標(biāo)記標(biāo)記H H2 2O O，光合作用只產(chǎn)生，光合作用只產(chǎn)生1818O O2 2，再用，再用1818O O標(biāo)記標(biāo)記COCO2 2，光合，光合作用只產(chǎn)生作用只產(chǎn)生O O2 2。證明光合作用產(chǎn)生的氧氣中的氧原子全部來自。證明光合作用產(chǎn)生的氧氣中的氧原子全部來自于于H H2 2O O，而不是來自于，而不是來自于COCO2 2?？栁牡扔?。卡爾文等用1

3、414C C標(biāo)記的標(biāo)記的1414COCO2 2，供小球，供小球藻進(jìn)行光合作用，追蹤檢測其放射性，證明了藻進(jìn)行光合作用，追蹤檢測其放射性，證明了COCO2 2中的碳在光中的碳在光合作用中轉(zhuǎn)化成有機(jī)物中碳的途徑。用同位素合作用中轉(zhuǎn)化成有機(jī)物中碳的途徑。用同位素1414C C標(biāo)記，研究生標(biāo)記，研究生長素的極性運(yùn)輸問題等。長素的極性運(yùn)輸問題等。2.2.標(biāo)記特征元素，探究化合物的作用標(biāo)記特征元素，探究化合物的作用如如T T2 2噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)中，用噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)中，用3232P P標(biāo)記噬菌體的標(biāo)記噬菌體的DNADNA，發(fā)現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)大腸桿菌體內(nèi)有放射性物質(zhì)；用大腸桿菌體內(nèi)有放射性物質(zhì)；用3535

4、S S標(biāo)記蛋白質(zhì)，大腸桿菌內(nèi)未標(biāo)記蛋白質(zhì)，大腸桿菌內(nèi)未發(fā)現(xiàn)放射性物質(zhì)。由此證明了發(fā)現(xiàn)放射性物質(zhì)。由此證明了DNADNA是是T T2 2噬菌體的遺傳物質(zhì)。噬菌體的遺傳物質(zhì)。3.3.標(biāo)記特征化合物，探究詳細(xì)生理過程，研究生物學(xué)原理標(biāo)記特征化合物，探究詳細(xì)生理過程，研究生物學(xué)原理如用如用3 3H H標(biāo)記亮氨酸，探究分泌蛋白的分泌過程；用標(biāo)記亮氨酸，探究分泌蛋白的分泌過程；用3 3H H標(biāo)記胸腺標(biāo)記胸腺嘧啶脫氧核苷酸，研究有絲分裂過程中染色體的變化規(guī)律；用嘧啶脫氧核苷酸，研究有絲分裂過程中染色體的變化規(guī)律；用1515N N標(biāo)記標(biāo)記DNADNA，證明了，證明了DNADNA復(fù)制的特點(diǎn)是半保留復(fù)制。復(fù)制的特

5、點(diǎn)是半保留復(fù)制?！靖呖祭C】【高考例證】(2012(2012山東高考山東高考) )假設(shè)一個雙鏈均被假設(shè)一個雙鏈均被3232P P標(biāo)記的噬標(biāo)記的噬菌體菌體DNADNA由由5 0005 000個堿基對組成，其中腺嘌呤占全部堿基的個堿基對組成，其中腺嘌呤占全部堿基的20%20%。用這個噬菌體侵染只含用這個噬菌體侵染只含3131P P的大腸桿菌，共釋放出的大腸桿菌，共釋放出100100個子代噬個子代噬菌體。下列敘述正確的是菌體。下列敘述正確的是( () )A.A.該過程至少需要該過程至少需要3 310105 5個鳥嘌呤脫氧核苷酸個鳥嘌呤脫氧核苷酸B.B.噬菌體增殖需要細(xì)菌提供模板、原料和酶等噬菌體增殖

6、需要細(xì)菌提供模板、原料和酶等C.C.含含3232P P與只含與只含3131P P的子代噬菌體的比例為的子代噬菌體的比例為149149D.D.該該DNADNA發(fā)生突變，其控制的性狀即發(fā)生改變發(fā)生突變，其控制的性狀即發(fā)生改變【解析】【解析】選選C C。A A項(xiàng)錯誤，項(xiàng)錯誤，A=T=5 000A=T=5 0002 220%=2 00020%=2 000，G=C=G=C=5 0005 0002 230%=3 00030%=3 000。一個。一個DNADNA復(fù)制形成復(fù)制形成100100個子代個子代DNADNA需要鳥需要鳥嘌呤脫氧核苷酸的個數(shù)嘌呤脫氧核苷酸的個數(shù)=99=993 000=2.973 000=

7、2.9710105 5；B B項(xiàng)錯誤，噬項(xiàng)錯誤，噬菌體侵染細(xì)菌后，噬菌體的菌體侵染細(xì)菌后，噬菌體的DNADNA作為模板；作為模板；C C項(xiàng)正確，項(xiàng)正確，1 1個被個被3232P P標(biāo)記的噬菌體經(jīng)半保留復(fù)制形成的標(biāo)記的噬菌體經(jīng)半保留復(fù)制形成的100100個子代有個子代有2 2個含個含3232P P，9898個個只含只含3131P P，所以含，所以含3232P P的子代噬菌體與只含的子代噬菌體與只含3131P P的子代噬菌體的比的子代噬菌體的比例為例為298=149298=149；D D項(xiàng)錯誤，由于一種氨基酸可以由多個密碼項(xiàng)錯誤，由于一種氨基酸可以由多個密碼子編碼，所以子編碼，所以DNADNA發(fā)生

8、基因突變，對應(yīng)的氨基酸可能不變，控發(fā)生基因突變，對應(yīng)的氨基酸可能不變，控制的性狀可能不變。制的性狀可能不變。1.(20131.(2013懷化模擬懷化模擬) )某成年雄性小鼠的初級精母細(xì)胞中有某成年雄性小鼠的初級精母細(xì)胞中有2020個個四分體，如取該小鼠的某種干細(xì)胞，放入含四分體，如取該小鼠的某種干細(xì)胞，放入含3 3H H標(biāo)記的胸腺嘧啶標(biāo)記的胸腺嘧啶脫氧核苷酸的培養(yǎng)液中培養(yǎng)，當(dāng)該細(xì)胞首次進(jìn)入有絲分裂后期脫氧核苷酸的培養(yǎng)液中培養(yǎng)，當(dāng)該細(xì)胞首次進(jìn)入有絲分裂后期時時( () )A.A.被標(biāo)記的同源染色體移向兩極被標(biāo)記的同源染色體移向兩極B.B.被標(biāo)記的染色體是被標(biāo)記的染色體是8080條條C.C.此時細(xì)

9、胞內(nèi)的基因表達(dá)很活躍此時細(xì)胞內(nèi)的基因表達(dá)很活躍D.D.此時細(xì)胞內(nèi)含有此時細(xì)胞內(nèi)含有2 2個染色體組個染色體組【解析】【解析】選選B B。一個四分體含。一個四分體含2 2條染色體，條染色體，4 4條染色單體，條染色單體，4 4個個DNADNA分子。某成年雄性小鼠的初級精母細(xì)胞中有分子。某成年雄性小鼠的初級精母細(xì)胞中有2020個四分體，個四分體，說明其含同源染色體說明其含同源染色體2020對。取該小鼠的某種干細(xì)胞對。取該小鼠的某種干細(xì)胞( (體細(xì)胞體細(xì)胞) )放放入含入含3 3H H標(biāo)記的胸腺嘧啶脫氧核苷酸的培養(yǎng)液中培養(yǎng)，有絲分裂標(biāo)記的胸腺嘧啶脫氧核苷酸的培養(yǎng)液中培養(yǎng)，有絲分裂間期，染色體復(fù)制包括

10、間期，染色體復(fù)制包括DNADNA復(fù)制和有關(guān)蛋白質(zhì)合成，此時細(xì)胞復(fù)制和有關(guān)蛋白質(zhì)合成，此時細(xì)胞內(nèi)的基因表達(dá)很活躍，有絲分裂后期基因表達(dá)不活躍，內(nèi)的基因表達(dá)很活躍，有絲分裂后期基因表達(dá)不活躍，C C錯誤。錯誤。由于復(fù)制時每條染色單體均被由于復(fù)制時每條染色單體均被3 3H H標(biāo)記，該干細(xì)胞首次進(jìn)入有絲標(biāo)記，該干細(xì)胞首次進(jìn)入有絲分裂后期時，被標(biāo)記的染色體是分裂后期時，被標(biāo)記的染色體是8080條，條，B B正確。有絲分裂后期，正確。有絲分裂后期，著絲粒分裂，姐妹染色單體分開，同源染色體不分離，同源染著絲粒分裂，姐妹染色單體分開，同源染色體不分離，同源染色體的分離應(yīng)發(fā)生在減數(shù)第一次分裂后期，色體的分離應(yīng)發(fā)

11、生在減數(shù)第一次分裂后期，A A錯誤。有絲分裂錯誤。有絲分裂后期，細(xì)胞內(nèi)含有后期，細(xì)胞內(nèi)含有4 4個染色體組，個染色體組，D D錯誤。錯誤。2.2.在證明在證明DNADNA是生物遺傳物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)中，用是生物遺傳物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)中，用3535S S標(biāo)記的標(biāo)記的T T2 2噬菌體噬菌體侵染未標(biāo)記的大腸桿菌，以下對于沉淀物中含有少量放射性現(xiàn)侵染未標(biāo)記的大腸桿菌，以下對于沉淀物中含有少量放射性現(xiàn)象的解釋，正確的是象的解釋，正確的是( () )A.A.經(jīng)攪拌與離心后有少量含經(jīng)攪拌與離心后有少量含3535S S的的T T2 2噬菌體吸附在大腸桿菌上噬菌體吸附在大腸桿菌上B.B.離心速度太快，含離心速度太快，含353

12、5S S的的T T2 2噬菌體有部分留在沉淀物中噬菌體有部分留在沉淀物中C.TC.T2 2噬菌體的噬菌體的DNADNA分子上含有少量的分子上含有少量的3535S SD.D.少量含有少量含有3535S S的蛋白質(zhì)進(jìn)入大腸桿菌的蛋白質(zhì)進(jìn)入大腸桿菌【解析】【解析】選選A A。3535S S標(biāo)記的是噬菌體的蛋白質(zhì)外殼，標(biāo)記的是噬菌體的蛋白質(zhì)外殼，DNADNA分子中不分子中不含含3535S S，T T2 2噬菌體的蛋白質(zhì)外殼不能進(jìn)入大腸桿菌內(nèi)，但能吸附噬菌體的蛋白質(zhì)外殼不能進(jìn)入大腸桿菌內(nèi)，但能吸附在大腸桿菌表面，造成一定的實(shí)驗(yàn)誤差；是否留在沉淀物中，在大腸桿菌表面，造成一定的實(shí)驗(yàn)誤差；是否留在沉淀物中，

13、與物質(zhì)的相對分子質(zhì)量有關(guān)，本題中與物質(zhì)的相對分子質(zhì)量有關(guān)，本題中T T2 2噬菌體蛋白質(zhì)外殼相對噬菌體蛋白質(zhì)外殼相對分子質(zhì)量相同，與轉(zhuǎn)速太快無關(guān)。分子質(zhì)量相同，與轉(zhuǎn)速太快無關(guān)。3.3.放射性同位素自顯影技術(shù)可用于研究細(xì)胞有絲分裂過程中放射性同位素自顯影技術(shù)可用于研究細(xì)胞有絲分裂過程中DNADNA和和RNARNA的變化。下圖表示洋蔥根尖細(xì)胞處于有絲分裂各階段的變化。下圖表示洋蔥根尖細(xì)胞處于有絲分裂各階段細(xì)胞中細(xì)胞中DNADNA和和mRNAmRNA的含量變化。試據(jù)圖回答有關(guān)問題。的含量變化。試據(jù)圖回答有關(guān)問題。(1)(1)在放射性同位素標(biāo)記研究中，為區(qū)別在放射性同位素標(biāo)記研究中，為區(qū)別DNADNA

14、和和RNARNA，選擇標(biāo)記，選擇標(biāo)記的合成原料依次是的合成原料依次是。研究中應(yīng)選擇的材料是。研究中應(yīng)選擇的材料是洋蔥根尖的洋蔥根尖的 ，你的依據(jù)是，你的依據(jù)是 。(2)(2)在細(xì)胞分裂的在細(xì)胞分裂的a a時期，細(xì)胞中的時期，細(xì)胞中的mRNAmRNA主要用于指導(dǎo)合成主要用于指導(dǎo)合成 。試解釋處于分裂期的細(xì)胞中。試解釋處于分裂期的細(xì)胞中mRNAmRNA含量較低的最可含量較低的最可能原因：能原因： 。(3)(3)圖示圖示c c時期細(xì)胞核時期細(xì)胞核DNADNA、染色體與染色單體數(shù)目之比為、染色體與染色單體數(shù)目之比為 ，這種比例將維持到細(xì)胞分裂的這種比例將維持到細(xì)胞分裂的期才可能開始變化。期才可能開始變

15、化。(4)(4)依據(jù)圖示，細(xì)胞中核糖體活動旺盛的時期可能是依據(jù)圖示，細(xì)胞中核糖體活動旺盛的時期可能是。(5)(5)圖中細(xì)胞核圖中細(xì)胞核DNADNA減半的原因是減半的原因是?！窘馕觥俊窘馕觥?1)DNA(1)DNA和和RNARNA的區(qū)別之一為堿基的組成不完全相同，的區(qū)別之一為堿基的組成不完全相同，DNADNA和和RNARNA特有的堿基分別為胸腺嘧啶、尿嘧啶，因此需要用放特有的堿基分別為胸腺嘧啶、尿嘧啶，因此需要用放射性同位素依次標(biāo)記胸腺嘧啶脫氧核苷酸、尿嘧啶核糖核苷酸。射性同位素依次標(biāo)記胸腺嘧啶脫氧核苷酸、尿嘧啶核糖核苷酸。(2)a(2)a為為DNADNA復(fù)制前期，此時期的特點(diǎn)是為復(fù)制前期，此時

16、期的特點(diǎn)是為DNADNA復(fù)制做好物質(zhì)準(zhǔn)復(fù)制做好物質(zhì)準(zhǔn)備，此時期轉(zhuǎn)錄形成的備，此時期轉(zhuǎn)錄形成的mRNAmRNA，主要用于合成與，主要用于合成與DNADNA復(fù)制有關(guān)的復(fù)制有關(guān)的蛋白質(zhì)。在分裂期細(xì)胞核蛋白質(zhì)。在分裂期細(xì)胞核DNADNA存在于高度螺旋化的染色體中，存在于高度螺旋化的染色體中，不能解旋、轉(zhuǎn)錄形成不能解旋、轉(zhuǎn)錄形成mRNAmRNA，因此分裂期的細(xì)胞中，因此分裂期的細(xì)胞中mRNAmRNA含量較低。含量較低。(3)(3)圖示圖示c c時期為時期為DNADNA復(fù)制后期，染色體復(fù)制完成，每條染色體復(fù)制后期，染色體復(fù)制完成，每條染色體有兩條染色單體，因此細(xì)胞核有兩條染色單體，因此細(xì)胞核DNADNA、染色體與染色單體數(shù)目比、染色體與染色單體數(shù)目比例為例為212212，到分裂后期隨著姐妹染色單體分開，這種比例，到分裂后期隨著姐妹染色單體分開，這種比例發(fā)生變化，三者比例變?yōu)榘l(fā)生變化，三者比例變?yōu)?10110。(4)(4)核糖體是合成蛋白質(zhì)核糖體是合成蛋白質(zhì)的場所，所以細(xì)胞分裂過程中核糖體功能活躍的時期是的場所，所以細(xì)胞分裂過程中核糖體功能活躍的時期是a a、c c。(5)(5)有絲分裂的末期，隨著染色體平均分配到兩個子細(xì)胞中，有絲分裂的末期，隨著染色體平均分配到兩個子細(xì)胞中，細(xì)胞核中細(xì)胞核中DNADNA