熱點專題突破系列(四)同位素標記法的應(yīng)用

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1、熱點專題突破系列（四）同位素標記法的應(yīng)用 【 三 年 考 情 分 析 】 在 近 幾 年 的 高 考 試 題 中 ,同 位 素 標 記 法 多 有 涉 及 。 試 題 的內(nèi) 容 多 與 經(jīng) 典 生 物 學(xué) 實 驗 聯(lián) 系 ,有 時 也 設(shè) 置 新 情 境 來 進 行 命 題 ,考 查 內(nèi) 容 涉 及 細 胞 內(nèi) 的 元 素 或 化 合 物 的 來 源 、 組 成 、 分 布 和 去向 以 及 細 胞 的 結(jié) 構(gòu) 和 功 能 ,化 學(xué) 物 質(zhì) 的 變 化 、 反 應(yīng) 機 理 等 。 對近 三 年 高 考 分 析 如 下 ： 考 查 點 具 體 內(nèi) 容 近 三 年 考情 統(tǒng) 計化 學(xué) 元 素 的轉(zhuǎn)

2、 移 途 徑 光 合 作 用 產(chǎn) 生 的 O2來 自 水 、 暗 反應(yīng) 中 碳 的 去 向 、 細 胞 呼 吸 過 程 中的 物 質(zhì) 轉(zhuǎn) 移 2012北 京T29生 理 過 程 及發(fā) 生 場 所 分 泌 蛋 白 的 分 泌 過 程 、 DNA的 半 保留 復(fù) 制 2012山 東T5、 T24化 合 物的 作 用 噬 菌 體 侵 染 細 菌 實 驗 2011浙 江T31 【 分 類 突 破 通 關(guān) 】類 型 一 元 素 的 轉(zhuǎn) 移 途 徑 通 關(guān) 典 例 (2014 寶 雞 模 擬 )同 位 素 的 發(fā) 現(xiàn) 為 探 明 許 多 生 命 的 奧秘 起 了 很 重 要 的 作 用 。(1)用 18O

3、標 記 二 氧 化 碳 ,使 其 參 與 光 合 作 用 ,再 經(jīng) 有 氧 呼 吸 ,則18O轉(zhuǎn) 移 的 途 徑 是 ( ) (2)如 果 用 含 15N的 蛋 白 質(zhì) 飼 料 飼 養(yǎng) 體 內(nèi) 不 含 15N的 大 白 鼠 ,較 長一 段 時 間 后 ,從 大 白 鼠 的 組 織 中 分 離 出 下 列 物 質(zhì) ,其 中 含 有 15N的是 (多 選 )( )A.脂 肪 酸 B.淀 粉 酶 C.肌 糖 原 D.生 長 激 素(3)植 物 光 合 作 用 產(chǎn) 生 的 O2來 自 H2O,還 是 來 自 CO2?請 寫 出 簡 單 實驗 思 路 證 明 你 的 結(jié) 論 。_ 。 【 解 題 指 南

4、 】 解 答 本 題 需 注 意 以 下 兩 點 ：(1)識 記 CO2中 氧 的 轉(zhuǎn) 移 途 徑 ： CO2 (CH2O) CO2。(2)知 道 哪 些 化 合 物 含 有 N元 素 ,如 氨 基 酸 、 蛋 白 質(zhì) 、 核 苷 酸 、核 酸 、 ATP等 。 【 解 析 】 (1)二 氧 化 碳 在 光 合 作 用 中 參 與 暗 反 應(yīng) ， 生 成 有 機 物(CH2O)， 有 機 物 (葡 萄 糖 )又 在 細 胞 呼 吸 中 首 先 分 解 成 丙 酮 酸 ，丙 酮 酸 在 有 氧 呼 吸 第 二 階 段 分 解 成 CO2， 所 以 二 氧 化 碳 中 18O的轉(zhuǎn) 移 途 徑 是

5、： C18O2 (CH218O) C18O2。(2)淀 粉 酶 和 生 長 激 素 是 蛋 白 質(zhì) 類 化 合 物 ， 含 有 N元 素 。(3)本 小 題 的 實 驗 設(shè) 計 可 用 同 位 素 標 記 法 。 分 別 將 用 同 位 素 18O標 記 的 H218O和 C18O2提 供 給 兩 組 植 物 進 行 光 合 作 用 實 驗 ， 分 析 兩組 植 物 光 合 作 用 釋 放 的 氧 氣 ， 18O2僅 在 提 供 H218O的 那 組 植 物 中產(chǎn) 生 ， 即 可 證 明 光 合 作 用 產(chǎn) 生 的 O2來 自 H2O。 答 案 ： (1)B (2)B、 D(3)來 自 H2O

6、。 分 別 將 C18O2和 H218O提 供 給 兩 組 植 物 ， 分 析 兩 組 植物 光 合 作 用 釋 放 的 氧 氣 ， 18O2僅 在 提 供 H218O的 那 組 植 物 中 產(chǎn) 生 ，即 可 證 明 上 述 結(jié) 論 【 通 關(guān) 錦 囊 】 化 學(xué) 元 素 轉(zhuǎn) 移 途 徑 的 實 例 分 析1.光 合 作 用 產(chǎn) 物 中 O元 素 的 來 源 ：(1)若 用 18O標 記 的 H218O和 未 標 記 的 CO2一 起 做 實 驗 ,結(jié) 果 產(chǎn) 生 的氧 氣 全 是 18O2。(2)若 用 18O標 記 的 C18O2和 未 標 記 的 H2O一 起 做 實 驗 ,結(jié) 果 產(chǎn)

7、生 的氧 氣 全 是 16O2。(3)結(jié) 論 ： 光 合 作 用 過 程 中 O2中 的 O全 部 來 自 H2O。2.暗 反 應(yīng) 過 程 中 C元 素 的 去 向 ：(1)標 記 方 法 ： 用 14C標 記 CO2中 的 C。(2)轉(zhuǎn) 移 途 徑 ： 隨 著 14CO2的 固 定 ,14C首 先 出 現(xiàn) 在 C3中 ,然 后 C3被還 原 ,14C進 入 C5和 (CH2O)中 。 3.研 究 細 胞 呼 吸 過 程 中 物 質(zhì) 的 轉(zhuǎn) 移 途 徑 ：(1)用 18O標 記 氧 氣 (18O2)， 生 成 的 水 全 部 有 放 射 性 ， 生 成 的 二 氧化 碳 全 部 無 放 射 性

8、 ， 即 18O2 H218O。(2)用 18O標 記 葡 萄 糖 (C6H1218O6)， 生 成 的 二 氧 化 碳 全 部 有 放 射 性 ，生 成 的 水 全 部 無 放 射 性 ， 即 C6H1218O6 C18O2。 【 通 關(guān) 特 訓(xùn) 】(2014 汕 頭 模 擬 )科 學(xué) 家 利 用 同 位 素 標 記 法 搞 清 了 許 多 化 學(xué) 反應(yīng) 的 詳 細 過 程 。 下 列 說 法 正 確 的 是 ( )A.用 15N標 記 核 苷 酸 搞 清 了 分 裂 期 染 色 體 形 態(tài) 和 數(shù) 目 的 變 化 規(guī) 律B.用 18O標 記 H2O和 CO2有 力 地 證 明 了 CO2是

9、 光 合 作 用 的 原 料C.用 14C標 記 CO2最 終 探 明 了 CO2中 碳 元 素 在 光 合 作 用 中 的 轉(zhuǎn) 移 途徑D.用 35S標 記 噬 菌 體 的 DNA并 以 此 侵 染 細 菌 證 明 了 DNA是 遺 傳 物 質(zhì) 【 解 析 】 選 C。 用 15N標 記 核 苷 酸 只 能 搞 清 核 苷 酸 (或 DNA)的 數(shù) 量變 化 規(guī) 律 ;用 18O標 記 H2O和 CO2可 證 明 光 合 作 用 釋 放 的 氧 全 部 來自 水 ;用 32P標 記 噬 菌 體 的 DNA,用 35S標 記 噬 菌 體 的 蛋 白 質(zhì) ,才 能證 明 DNA是 遺 傳 物 質(zhì)

10、 。 【 加 固 訓(xùn) 練 】 (2014 南 京 模 擬 )光 合 作 用 是 地 球 上 最 重 要 的 化學(xué) 反 應(yīng) 。 同 位 素 標 記 法 的 引 入 ,為 探 尋 和 建 立 光 合 作 用 的 化 學(xué)反 應(yīng) 過 程 ,做 出 了 巨 大 的 貢 獻 。(1)1941年 ,魯 賓 用 同 位 素 標 記 法 追 蹤 光 合 作 用 中 O2的 來 源 。 魯 賓 用 H218O和 普 通 的 CO2進 行 小 球 藻 光 合 作 用 實 驗 (見 圖 A),結(jié) 果 放 出 的 O2具 有 放 射 性 。 若 用 C18O2和 普 通 的 H2O進 行 光 合 作 用實 驗 (見 圖

11、 B),結(jié) 果 產(chǎn) 生 的 O2不 具 有 放 射 性 。 綜 合 實 驗 ,可 獲 得 的 結(jié) 論 是 。(2)美 國 科 學(xué) 家 卡 爾 文 用 同 位 素 標 記 法 來 追 蹤 CO2是 如 何 轉(zhuǎn) 變 成碳 水 化 合 物 的 。 卡 爾 文 給 小 球 藻 懸 浮 液 通 入 14CO2,光 照 一 定 時 間 (從 1秒 到 數(shù)分 鐘 )后 殺 死 小 球 藻 ,同 時 提 取 產(chǎn) 物 并 分 析 。 實 驗 發(fā) 現(xiàn) ,僅 僅 30秒 的 時 間 ,CO 2已 經(jīng) 轉(zhuǎn) 化 為 許 多 種 類 的 化 合 物 。 想 要 探 究 CO2轉(zhuǎn) 化成 的 第 一 個 產(chǎn) 物 是 什 么

12、,可 能 的 實 驗 思 路 是 _ 。 實 驗 發(fā) 現(xiàn) ,在 光 照 下 物 質(zhì) A和 物 質(zhì) B的 濃 度 很 快 達 到 飽 和 并 保持 穩(wěn) 定 。 此 時 突 然 中 斷 CO2的 供 應(yīng) ,A、 B物 質(zhì) 的 變 化 如 圖 C所 示 。以 上 實 驗 說 明 ,固 定 CO2的 化 合 物 是 ,CO2轉(zhuǎn) 化 成 的 第一 個 產(chǎn) 物 是 。 【 解 析 】 (1)由 圖 A中 CO2+H218O 18O2和 圖 B中 C18O2+H2O O2可 知 ,光 合 作 用 釋 放 的 O2來 源 于 H2O。(2) 卡 爾 文 實 驗 中 僅 30秒 的 時 間 ,CO2已 經(jīng) 轉(zhuǎn)

13、化 為 許 多 種 類 的化 合 物 ,無 法 判 斷 哪 種 化 合 物 是 第 一 個 產(chǎn) 物 ,因 此 要 探 究 CO2轉(zhuǎn)化 成 的 第 一 個 產(chǎn) 物 ,只 有 盡 可 能 縮 短 光 照 時 間 ,然 后 殺 死 小 球 藻 ,同 時 提 取 產(chǎn) 物 分 析 ,當(dāng) 檢 測 到 的 產(chǎn) 物 只 有 一 種 時 ,該 化 合 物 就 是第 一 個 產(chǎn) 物 。 突 然 中 斷 CO2供 應(yīng) ,固 定 CO2的 化 合 物 的 消 耗 將 減少 ,其 含 量 將 逐 漸 增 多 (如 物 質(zhì) B),而 CO 2轉(zhuǎn) 化 成 的 第 一 個 產(chǎn) 物 將開 始 減 少 (如 物 質(zhì) A)。 答

14、案 ： (1)光 合 作 用 釋 放 的 O2來 源 于 H2O,而 不 是 CO2(2) 縮 短 光 照 時 間 ,當(dāng) 檢 測 到 的 產(chǎn) 物 只 有 一 種 時 ,這 個 化 合 物就 是 第 一 個 產(chǎn) 物 B A 類 型 二 生 理 過 程 及 發(fā) 生 場 所 通 關(guān) 典 例 (2012 山 東 高 考 )假 設(shè) 一 個 雙 鏈 均 被 32P標 記 的 噬 菌 體DNA由 5 000個 堿 基 對 組 成 ,其 中 腺 嘌 呤 占 全 部 堿 基 的 20%。 用 這個 噬 菌 體 侵 染 只 含 31P的 大 腸 桿 菌 ,共 釋 放 出 100個 子 代 噬 菌 體 。下 列 敘

15、 述 正 確 的 是 ( )A.該 過 程 至 少 需 要 3 105個 鳥 嘌 呤 脫 氧 核 苷 酸B.噬 菌 體 增 殖 需 要 細 菌 提 供 模 板 、 原 料 和 酶 等C.含 32P與 只 含 31P的 子 代 噬 菌 體 的 比 例 為 1 49D.該 DNA發(fā) 生 突 變 ,其 控 制 的 性 狀 即 發(fā) 生 改 變 【 解 題 指 南 】 解 答 本 題 的 關(guān) 鍵 是 ：(1)題 干 中 的 關(guān) 鍵 信 息 ： 1個 被 32P標 記 的 噬 菌 體 ;共 釋 放 出 100個子 代 噬 菌 體 。(2)DNA復(fù) 制 n次 后 需 要 加 入 某 種 脫 氧 核 苷 酸

16、的 個 數(shù) =(2n-1) 1個 DNA中 的 某 種 脫 氧 核 苷 酸 數(shù) 。(3)1種 氨 基 酸 可 以 由 多 個 密 碼 子 編 碼 ,所 以 DNA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 。 【 解 析 】 選 C。 具 體 分 析 如 下 ： A項 錯 誤 ,A=T=5 000 2 20%=2 000個 ,G=C=5 000 2 30%=3 000個 。 DNA復(fù) 制 n次 后 需 要加 入 鳥 嘌 呤 脫 氧 核 苷 酸 的 個 數(shù) 為 (2n-1) 1個 ,DNA中 的 鳥 嘌 呤脫 氧 核 苷 酸 數(shù) 為 99

17、3 000=2.97 105。 B項 錯 誤 ,噬 菌 體 侵 染細 菌 時 ,噬 菌 體 的 DNA進 入 作 為 模 板 ,不 需 要 細 菌 提 供 。 C項 正確 ,1個 被 32P標 記 的 噬 菌 體 經(jīng) 半 保 留 復(fù) 制 形 成 的 100個 子 代 中 有2個 子 代 噬 菌 體 含 32P,98個 只 含 31P,所 以 含 32P的 子 代 噬 菌 體 與只 含 31P的 子 代 噬 菌 體 的 比 例 為 2 98=1 49。 D項 錯 誤 ,由 于 一種 氨 基 酸 可 以 由 多 個 密 碼 子 編 碼 ,所 以 DNA發(fā) 生 基 因 突 變 對 應(yīng)的 氨 基 酸

18、可 能 不 變 ,控 制 的 性 狀 可 能 不 變 。 【 通 關(guān) 錦 囊 】 同 位 素 標 記 法 示 蹤 生 理 過 程 及 發(fā) 生 場 所 的 分 析1.研 究 分 泌 蛋 白 的 合 成 和 運 輸 ：(1)目 的 ： 用 3H標 記 亮 氨 酸 ,探 究 分 泌 蛋 白 在 細 胞 中 的 合 成 、 運輸 與 分 泌 途 徑 。(2)方 法 ： 在 一 次 性 給 予 放 射 性 標 記 的 氨 基 酸 的 前 提 下 ,通 過 觀察 細 胞 中 放 射 性 物 質(zhì) 在 不 同 時 間 出 現(xiàn) 的 位 置 ,就 可 以 明 確 地 看出 細 胞 器 在 分 泌 蛋 白 合 成

19、和 運 輸 中 的 作 用 。(3)轉(zhuǎn) 移 途 徑 ： 通 過 實 驗 說 明 分 泌 蛋 白 在 附 著 于 內(nèi) 質(zhì) 網(wǎng) 上 的 核糖 體 上 合 成 之 后 ,是 按 照 內(nèi) 質(zhì) 網(wǎng) 高 爾 基 體 細 胞 膜 的 方 向 運輸 的 ,從 而 證 明 了 細 胞 內(nèi) 的 各 種 膜 結(jié) 構(gòu) 在 功 能 上 是 緊 密 聯(lián) 系 的 。 2.探 究 DNA分 子 半 保 留 復(fù) 制 的 特 點 ：(1)DNA分 子 復(fù) 制 n次 后 ,計 算 子 代 DNA分 子 數(shù) 、 子 代 DNA分 子 的 脫氧 核 苷 酸 鏈 數(shù) 所 占 比 例 。 原 理 ： DNA分 子 復(fù) 制 過 程 的 特

20、點 是 半 保 留 復(fù) 制 。 過 程 ： 將 全 部 N原 子 被 15N標 記 的 DNA分 子 (0代 )轉(zhuǎn) 移 到 含 14N的培 養(yǎng) 基 中 培 養(yǎng) (復(fù) 制 )n代 后 ,子 代 DNA分 子 總 數(shù) 為 2n個 ,脫 氧 核 苷酸 鏈 總 數(shù) 為 2n+1個 。a.不 同 DNA分 子 占 全 部 DNA分 子 之 比 不 同 ：只 含 15N的 DNA分 子 所 占 比 例 為 0;含 15N和 14N的 DNA分 子 所 占 比 例 為 2/2n(或 1/2n-1);只 含 14N的 DNA分 子 所 占 比 例 為 (2n-2)/2n=1-2/2n。 b.不 同 脫 氧 核

21、 苷 酸 鏈 占 全 部 脫 氧 核 苷 酸 鏈 之 比 也 不 同 ：含 15N的 脫 氧 核 苷 酸 鏈 所 占 比 例 為 2/2n+1=1/2n;含 14N的 脫 氧 核 苷 酸 鏈 所 占 比 例 為 (2n+1-2)/2n+1=1-1/2n。(2)研 究 DNA半 保 留 復(fù) 制 的 具 體 過 程 。 原 理 ： 通 過 放 射 性 標 記 來 “ 區(qū) 別 ” 親 代 與 子 代 的 DNA。 判 斷 依 據(jù) ： 放 射 性 物 質(zhì) 15N的 原 子 量 和 14N的 原 子 量 不 同 ,因 此由 15N組 成 的 DNA與 由 14N組 成 的 DNA的 相 對 分 子 質(zhì)

22、量 不 同 。 結(jié) 果 。a.兩 條 鏈 都 含 15N的 DNA,離 心 時 為 重 帶 。b.一 條 鏈 含 15N、 一 條 鏈 含 14N的 DNA,離 心 時 為 中 帶 。c.兩 條 鏈 都 含 14N的 DNA,離 心 時 為 輕 帶 。 意 義 ： 根 據(jù) 重 帶 、 中 帶 、 輕 帶 DNA出 現(xiàn) 的 比 例 可 判 斷 DNA復(fù) 制是 全 保 留 復(fù) 制 還 是 半 保 留 復(fù) 制 。 【 通 關(guān) 特 訓(xùn) 】1.科 學(xué) 家 用 3H標 記 的 氨 基 酸 培 養(yǎng) 哺 乳動 物 的 乳 腺 細 胞 ,測 量 細 胞 合 成 并 分泌 乳 腺 蛋 白 過 程 中 各 種 膜

23、結(jié) 構(gòu) 的 面 積變 化 ,結(jié) 果 如 右 圖 。 下 列 選 項 表 示 a、b、 c所 代 表 的 膜 結(jié) 構(gòu) 名 稱 以 及 放 射 性 標 記 出 現(xiàn) 的 先 后 順 序 ,正確 的 是 ( )A.a核 糖 體 b內(nèi) 質(zhì) 網(wǎng) c高 爾 基 體B.a內(nèi) 質(zhì) 網(wǎng) b高 爾 基 體 c細 胞 膜C.a高 爾 基 體 c內(nèi) 質(zhì) 網(wǎng) b細 胞 膜 D.a內(nèi) 質(zhì) 網(wǎng) c高 爾 基 體 b細 胞 膜 【 解 析 】 選 D。 乳 腺 細 胞 是 分 泌 細 胞 ,能 進 行 蛋 白 質(zhì) 的 合 成 、 加工 和 分 泌 過 程 ,蛋 白 質(zhì) 在 核 糖 體 上 合 成 后 ,將 依 次 經(jīng) 過 內(nèi)

24、質(zhì) 網(wǎng) 、高 爾 基 體 、 細 胞 膜 等 具 膜 的 細 胞 結(jié) 構(gòu) ,所 以 內(nèi) 質(zhì) 網(wǎng) 膜 面 積 在 此過 程 中 會 減 小 ,細 胞 膜 面 積 將 增 大 ,而 高 爾 基 體 膜 面 積 將 基 本 不變 ,所 以 a是 內(nèi) 質(zhì) 網(wǎng) 、 b是 細 胞 膜 、 c是 高 爾 基 體 。 2.(2013 濱 州 模 擬 )蠶 豆 體 細 胞 染 色 體 數(shù) 目 2n=12,科 學(xué) 家 用 3H標 記 蠶 豆 根 尖 細 胞 的 DNA,可 以 在 染 色 體 水 平 上 研 究 真 核 生 物 的DNA復(fù) 制 方 式 。 實 驗 的 基 本 過 程 如 下 ： .將 蠶 豆 幼

25、苗 培 養(yǎng) 在 含 有 3H的 胸 腺 嘧 啶 脫 氧 核 苷 酸 的 培 養(yǎng) 基中 ,培 養(yǎng) 一 段 時 間 后 ,探 測 細 胞 分 裂 中 期 染 色 體 的 放 射 性 情 況 。 .當(dāng) DNA分 子 雙 鏈 都 被 3H標 記 后 ,再 將 幼 苗 移 到 含 有 秋 水 仙 素的 無 放 射 性 的 培 養(yǎng) 基 中 ,培 養(yǎng) 一 段 時 間 后 ,探 測 細 胞 分 裂 中 期 染色 體 的 放 射 性 情 況 。 請 回 答 相 關(guān) 問 題 ：(1)蠶 豆 根 尖 細 胞 進 行 的 分 裂 方 式 是 ;秋 水 仙 素 能 使 部分 細 胞 的 染 色 體 數(shù) 目 加 倍 ,其

26、 作 用 的 機 理 是 _ 。(2) 中 ,在 根 尖 細 胞 進 行 第 一 次 分 裂 時 ,每 條 染 色 體 上 帶 有 放射 性 的 染 色 單 體 有 條 ,每 個 DNA分 子 中 ,有 條 鏈 帶 有 放射 性 。 中 ,若 觀 察 到 一 個 細 胞 中 有 24條 染 色 體 ,且 二 分 之 一 的染 色 單 體 具 有 放 射 性 ,則 表 明 該 細 胞 的 DNA在 無 放 射 性 的 培 養(yǎng) 基中 復(fù) 制 了 次 ,該 細 胞 含 有 個 染 色 體 組 。(3)上 述 實 驗 表 明 ,DNA分 子 的 復(fù) 制 方 式 是 。 【 解 析 】 (1)蠶 豆 根

27、 尖 細 胞 為 體 細 胞 ,其 分 裂 方 式 為 有 絲 分 裂 。秋 水 仙 素 使 細 胞 內(nèi) 染 色 體 數(shù) 目 加 倍 的 原 理 是 體 細 胞 在 有 絲 分 裂過 程 中 ,染 色 體 完 成 了 復(fù) 制 ,紡 錘 體 的 形 成 受 到 抑 制 ,以 致 染 色體 不 能 被 拉 向 兩 極 ,于 是 形 成 了 染 色 體 數(shù) 目 加 倍 的 細 胞 。(2) 中 ,第 一 次 有 絲 分 裂 中 期 時 ,每 個 DNA分 子 中 都 有 一 條 鏈 被3H標 記 ,每 條 染 色 體 上 有 2條 染 色 單 體 被 3H標 記 。 中 ,第 一 次 分裂 中 期

28、時 ,每 個 DNA分 子 中 都 有 一 條 鏈 具 有 放 射 性 ,故 所 有 染 色單 體 都 具 有 放 射 性 ;第 二 次 分 裂 中 期 時 ,二 分 之 一 的 染 色 單 體 具有 放 射 性 ,此 時 ,該 細 胞 含 有 4個 染 色 體 組 。(3)該 實 驗 表 明 DNA分 子 的 復(fù) 制 方 式 是 半 保 留 復(fù) 制 。 答 案 ： (1)有 絲 分 裂 抑 制 紡 錘 體 的 形 成(2)2 1 2 4 (3)半 保 留 復(fù) 制 類 型 三 化 合 物 的 作 用 通 關(guān) 典 例 (2011 浙 江 高 考 )為 了 探 究 某 物 質(zhì) (X)的 作 用 ,

29、研 究 者提 出 了 以 下 實 驗 思 路 ：(1)實 驗 分 組 。甲 組 ： 培 養(yǎng) 液 +Y細 胞 +3H-TdR(3H標 記 的 胸 腺 嘧 啶 脫 氧 核 苷 )+生理 鹽 水乙 組 ： 培 養(yǎng) 液 +Y細 胞 +3H-TdR+X(用 生 理 鹽 水 配 制 )每 組 設(shè) 置 若 干 個 重 復(fù) 樣 品 。(2)分 別 測 定 兩 組 的 CRD(細 胞 內(nèi) 的 放 射 性 強 度 ),求 每 組 的 平 均值 。 (3)將 各 樣 品 在 適 宜 條 件 下 培 養(yǎng) 合 適 時 間 后 ,測 定 其 CRD,求 每 組平 均 值 并 進 行 統(tǒng) 計 分 析 。(提 示 與 說 明

30、 ,答 題 時 用 X、 CRD、 3H-TdR表 示 相 關(guān) 名 詞 ;Y細 胞 是能 增 殖 的 高 等 動 物 體 細 胞 ) 請 回 答 ：(1)實 驗 目 的 ： 。(2)預(yù) 測 實 驗 結(jié) 果 及 結(jié) 論 ： _ 。(3)實 驗 中 采 用 3H-TdR的 原 因 是 ： _ 。 【 解 題 指 南 】 (1)理 論 基 礎(chǔ) ： 胸 腺 嘧 啶 脫 氧 核 苷 是 合 成 DNA分 子的 原 料 。(2)分 析 細 胞 內(nèi) 放 射 性 強 度 不 同 的 原 因 ： 若 細 胞 內(nèi) 放 射 性 強 度較 大 ,說 明 有 大 量 的 3H標 記 的 胸 腺 嘧 啶 脫 氧 核 苷

31、合 成 了 DNA,通過 甲 、 乙 兩 組 放 射 性 強 度 的 比 較 ,確 定 物 質(zhì) X對 DNA分 子 復(fù) 制 的作 用 是 促 進 、 抑 制 還 是 無 影 響 。 【 解 析 】 本 題 考 查 實 驗 分 析 與 探 究 能 力 。(1)(2)實 驗 目 的 是 探 究 物 質(zhì) X對 Y細 胞 增 殖 (DNA合 成 )的 影 響 。影 響 可 能 有 三 個 方 面 ： 促 進 作 用 、 抑 制 作 用 和 無 影 響 。 通 過 比較 甲 、 乙 兩 組 放 射 性 的 強 度 來 判 定 ： 如 果 乙 組 CRD明 顯 高 于 甲組 ,說 明 物 質(zhì) X對 Y細

32、胞 增 殖 (DNA合 成 )有 促 進 作 用 ;如 果 乙 組 CRD與 甲 組 基 本 相 同 ,說 明 物 質(zhì) X對 Y細 胞 增 殖 (DNA合 成 )無 影 響 ;如果 乙 組 CRD明 顯 低 于 甲 組 ,說 明 物 質(zhì) X對 Y細 胞 增 殖 (DNA合 成 )有抑 制 作 用 。(3)由 于 3H-TdR是 合 成 DNA的 原 料 ,所 以 兩 組 的 CRD(細 胞 內(nèi) 的 放射 性 強 度 )表 示 細 胞 增 殖 程 度 。 答 案 ： (1)探 究 物 質(zhì) X對 Y細 胞 增 殖 (DNA合 成 )的 影 響(2)如 果 乙 組 CRD明 顯 高 于 甲 組 ,說

33、 明 物 質(zhì) X對 Y細 胞 增 殖 (DNA合成 )有 促 進 作 用 ;如 果 乙 組 CRD與 甲 組 基 本 相 同 ,說 明 物 質(zhì) X對 Y細胞 增 殖 (DNA合 成 )無 影 響 ;如 果 乙 組 CRD明 顯 低 于 甲 組 ,說 明 物 質(zhì)X對 Y細 胞 增 殖 (DNA合 成 )有 抑 制 作 用(3)3H-TdR是 合 成 DNA的 原 料 之 一 ,可 根 據(jù) CRD變 化 來 判 斷 細 胞 增殖 (DNA合 成 )的 情 況 【 通 關(guān) 錦 囊 】 運 用 同 位 素 標 記 法 研 究 化 合 物 的 作 用1.用 3H標 記 胸 腺 嘧 啶 脫 氧 核 苷 酸

34、 ,研 究 有 絲 分 裂 過 程 中 染 色 體的 變 化 規(guī) 律 ：(1)標 記 方 法 ： 在 處 于 連 續(xù) 分 裂 的 細 胞 的 分 裂 期 加 入 3H標 記 的胸 腺 嘧 啶 脫 氧 核 苷 酸 。(2)目 的 ： 根 據(jù) 胸 腺 嘧 啶 被 利 用 情 況 ,確 定 DNA合 成 期 的 起 始 點和 持 續(xù) 時 間 。(3)判 斷 依 據(jù) ： 根 據(jù) 放 射 性 元 素 3H在 DNA中 出 現(xiàn) 的 時 間 確 定 合 成期 的 起 點 ;根 據(jù) 放 射 性 元 素 積 累 量 的 最 大 值 的 終 止 時 間 和 起 始時 間 來 確 定 DNA分 子 復(fù) 制 的 持

35、續(xù) 時 間 。 2.35S、 32P在 證 明 DNA是 遺 傳 物 質(zhì) 中 的 作 用 ：(1)標 記 方 法 ： 在 研 究 蛋 白 質(zhì) 和 DNA在 遺 傳 中 的 作 用 時 ,分 別 用放 射 性 元 素 標 記 蛋 白 質(zhì) 和 DNA的 特 征 元 素 ,如 用 32P標 記 噬 菌 體 的DNA,在 大 腸 桿 菌 內(nèi) 發(fā) 現(xiàn) 放 射 性 物 質(zhì) ,用 35S標 記 噬 菌 體 的 蛋 白 質(zhì) ,在 大 腸 桿 菌 內(nèi) 未 發(fā) 現(xiàn) 放 射 性 物 質(zhì) 。(2)結(jié) 論 ： 驗 證 噬 菌 體 在 侵 染 細 菌 的 過 程 中 ,進 入 細 菌 體 內(nèi) 的 是噬 菌 體 的 DNA

36、,而 不 是 噬 菌 體 的 蛋 白 質(zhì) ,進 而 證 明 了 DNA是 噬 菌 體的 遺 傳 物 質(zhì) 。 【 通 關(guān) 特 訓(xùn) 】(2013 嘉 興 模 擬 )在 證 明 DNA是 遺 傳 物 質(zhì) 的 T2噬 菌 體 侵 染 大 腸桿 菌 的 實 驗 中 ,正 確 的 技 術(shù) 手 段 是 ( )A.用 化 學(xué) 方 法 把 DNA和 蛋 白 質(zhì) 分 開B.用 32P和 35S分 別 標 記 T2噬 菌 體 和 大 腸 桿 菌C.用 32P和 35S同 時 標 記 T2噬 菌 體D.用 標 記 過 的 大 腸 桿 菌 培 養(yǎng) T2噬 菌 體 【 解 析 】 選 D。 T2噬 菌 體 是 專 門 寄

37、 生 在 細 菌 中 的 病 毒 ,無 獨 立 的代 謝 能 力 ,只 由 蛋 白 質(zhì) 外 殼 和 中 心 的 核 酸 組 成 ,應(yīng) 利 用 其 侵 染 性 ,分 別 在 含 放 射 性 32P和 35S的 培 養(yǎng) 基 中 培 養(yǎng) 大 腸 桿 菌 ,然 后 用 標 記過 的 大 腸 桿 菌 再 去 培 養(yǎng) T2噬 菌 體 ,從 而 將 DNA和 蛋 白 質(zhì) 區(qū) 分 開 ,但 是 并 沒 有 用 化 學(xué) 方 法 真 正 地 將 DNA和 蛋 白 質(zhì) 分 開 ;不 能 用 32P和35S同 時 標 記 T2噬 菌 體 ,否 則 區(qū) 分 不 開 是 DNA發(fā) 揮 作 用 ,還 是 蛋 白質(zhì) 發(fā) 揮 作 用 。