2023版高考生物二轮总复习热点专题8同位素标记法242课件

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1．同位素标记法在高中生物学实验中的应用(1)探究光合作用中元素(原子)的转移。①美国科学家鲁宾和卡门用18O分别标记H2O和CO2 证明光合作用释放的氧气全部来自水；②卡尔文等用14C标记的CO2供小球藻进行光合作用，追踪检测其放射性，探明了CO2中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径。
(2)证明DNA是遗传物质。赫尔希和蔡斯分别用放射性同位素标记蛋白质和DNA的特征元素，即用32P标记噬菌体的DNA，用35S标记噬菌体的蛋白质，证明DNA是噬菌体的遗传物质。(3)研究分泌蛋白的合成和运输。用3H标记亮氨酸，研究分泌蛋白在细胞中的合成、运输与分泌途径，证明分泌蛋白在核糖体合成之后，按照内质网→高尔基体→细胞膜的方向运输，从而证明了细胞内的各种生物膜在功能上是紧密联系的。
(4)证明DNA分子进行半保留复制。用含有15N标记的NH4Cl培养液培养大肠杆菌，让大肠杆菌繁殖几代，再将大肠杆菌转移到14N的普通培养液中培养，然后在不同时刻收集大肠杆菌并提取DNA，再通过密度梯度离心来区别亲代与子代DNA，从而证明DNA的复制是以半保留的方式进行的。
(5)研究生长素的极性运输。证明植物生长素的极性运输时，用同位素14C标记茎形态学上端的生长素(吲哚乙酸)，可在茎的形态学下端检测到放射性同位素14C，而标记茎形态学下端的生长素，在茎的形态学上端检测不到放射性同位素14C，说明植物生长素只能从形态学上端运输到形态学下端。
2．与荧光标记法的区别(1)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。(2)运用到荧光标记法的实验：①“细胞融合实验”：这一实验证明了细胞膜的结构特点是具有一定的流动性；②“基因在染色体上的实验证据”：通过现代分子生物学技术，运用荧光标记的手段，直接观察到某一基因在染色体上的位置。
【典例】(2021年河南天一大联考)下列哪项实验或研究成果没有运用同位素示踪技术(　　)A．光合作用过程产生的氧气中的氧来自水B．CO2中的碳经卡尔文循环转化成有机物中的碳C．噬菌体侵染细菌的实验证明DNA是遗传物质D．生物学家研究患者遗传家系推测红绿色盲的遗传方式【答案】D　
【解析】1941年鲁宾和卡门用氧的同位素18O分别标记H2O和CO2，证明光合作用释放的氧气来自水；20世40年代，美国科学家卡尔文利用14C标记CO2，探明了CO2转化成有机物的途径，这一途径就是卡尔文循环；噬菌体侵染细菌的实验中，分别用32P和35S标记噬菌体，跟踪进入细菌内的化学物质是蛋白质还是DNA，从而证明DNA是遗传物质；生物学家研究患者遗传家系推测红绿色盲的遗传方式，没有使用同位素示踪技术。
1．用同位素标记法研究光合作用和有氧呼吸过程中氧原子的来龙去脉，下列结论错误的是(　　)A．光合作用的产物O2中的O全部来自原料中的H2OB．光合作用的产物C6H12O6中的O全部来自原料中的CO2C．有氧呼吸的产物H2O中的O全部来自原料中的O2D．有氧呼吸的产物CO2中的O全部来自原料中的C6H12O6【答案】D　
【解析】光合作用过程中氧气来自光反应过程中水的光解，因此产物O2中的O全部来自原料中的H2O，A正确；光合作用过程中葡萄糖产生于暗反应阶段，其中的O全部来自原料中的CO2，B正确；有氧呼吸的产物H2O是在有氧呼吸的第三阶段由[H]与氧气结合形成的，因此有氧呼吸的产物H2O中的O全部来自原料中的O2，C正确；有氧呼吸过程中二氧化碳是丙酮酸与水反应产生的，丙酮酸是葡萄糖分解产生的，因此有氧呼吸的产物CO2中的O来自原料中的C6H12O6和水，D错误。
2．同位素标记技术在生物科学研究中得到广泛应用。以下运用不恰当的是(　　)A．用15N标记的噬菌体侵染未标记的大肠杆菌，探究控制生物性状的遗传物质是否为DNAB．用15N或32P标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸，研究有丝分裂过程中DNA的复制方式
C．用3H标记的亮氨酸注射到豚鼠的胰腺腺泡细胞中，研究分泌蛋白的合成、加工和分泌过程D．用18O标记H2O、14C标记CO2，分别研究光合作用中O2的来源和C的转移途径【答案】A　
【解析】蛋白质和DNA中都含有N，用15N标记的噬菌体并没有将蛋白质和DNA分开，侵染未标记的大肠杆菌，探究控制生物性状的遗传物质时，不能说明为DNA；胸腺嘧啶脱氧核苷酸只存在于DNA中，用15N或32P标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸，研究有丝分裂过程中DNA的复制方式；用3H标记的亮氨酸注射到豚鼠的胰腺腺泡细胞中，带标记的亮氨酸能参与蛋白质的合成，故能研究分泌蛋白的合成、加工和分泌过程；H2O和CO2是光合作用的原料，用18O标记H2O、14C标记CO2，分别研究光合作用中O2的来源和C的转移途径。
3．如图为T2噬菌体感染大肠杆菌后，大肠杆菌内放射性RNA与T2噬菌体DNA及大肠杆菌DNA的杂交结果。下列叙述错误的是(　　)A．可在培养基中加入3H－尿嘧啶用以标记RNA
B．参与分子杂交的放射性RNA为相应DNA的转录产物C．第0 min时，与DNA杂交的RNA来自T2噬菌体及大肠杆菌的转录D．随着感染时间增加，噬菌体DNA的转录增加，细菌基因活动受到抑制