同位素示踪与荧光标记技术.doc

1、同位素示踪与荧光标记技术 1同位素示踪法 (1)同位素示踪法：用示踪元素标记的化合物， 可以根据这种化合物的放射性，对有关的 一系列化学反应进行追踪。这种科学的研究方法叫做同位素示踪法，也叫同位素标记法。 (2)应用：可用于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。 还可用于疾病的诊断和治疗，如碘的放射性 同位素可以用来治疗甲状腺肿大。 (3)使用注意事项：一次只能使用一种同位素标记 2荧光标记法 荧光标记法(Fluorescent Labeling)是利用荧光蛋白或荧光蛋白基因作为标志物对研究对象进 行标记的分析方法。 (1)

2、常用的荧光蛋白为绿色和红色两种 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，分子量为 27 kD， 具有 238 个氨基酸，蓝光或近紫外光照射，发射绿色荧光。 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，有着广泛的应用前景。 (2)人教版教材中用到荧光标记法的地方 必修 1P66“细胞融合实验”：这一实验很有力地证明了细胞膜的结构特点是具有一定 的流动性。 必修 2P30“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，可以很直观地观察到某一基因在染色体上的位置。 (3)荧光标记法特别是在免疫

3、学研究中也有重要的作用，例如免疫荧光抗体标记法。将已知的 抗体或抗原分子标记上荧光素，当与其相对应的抗原或抗体起反应时，在形成的复合物上就 带有一定量的荧光素，在荧光显微镜下就可以看见发出荧光的抗原抗体结合部位，检测出抗 原或抗体。 命题设计 1 (2018 山东青岛一模)同位素标记法常用于追踪物质运行和变化规律的研究， 下列相关叙述 不正确的是( ) A给小鼠供应 18O 2，其呼出气体中可能含有 C 18O 2 B用含 3H 标记的尿嘧啶核糖核苷酸的营养液培养洋葱根尖，只能在分生区细胞中检测到放 射性 C用 15N 标记 DNA 分子，可用于研究 DNA 分子的半保留复制 D用 32P 标

4、记的噬菌体侵染大肠杆菌，保温、搅拌、离心后可检测到沉淀物中放射性很高 解析：选 B。给小鼠供应 18O 2，参与有氧呼吸的第三阶段生成 H 18 2O，H 18 2O 再参与有氧呼吸 的第二阶段生成 C18O2，因此其呼出气体中可能含有 C18O2，A 正确；3H 标记的尿嘧啶核糖 核苷酸是合成 RNA 的原料，由于所有细胞都能合成 RNA，因此用含 3H 标记的尿嘧啶核糖 核苷酸的营养液培养洋葱根尖，不仅能在分生区细胞中检测到放射性，在其他细胞中也能检 测到放射性，B 错误；用 15N 标记 DNA 分子，可用于研究 DNA 分子的半保留复制，C 正确； 32P 标记的是噬菌体的 DNA，噬

5、菌体侵染细菌时，只有 DNA 进入细菌并随着细菌离心到沉 淀物中，因此用 32P 标记的噬菌体侵染大肠杆菌，保温、搅拌、离心后可检测到沉淀物中放 射性很高，D 正确。 2下列生物学研究中，应用同位素标记法能实现研究目的的是( ) A15N 标记脱氧核苷酸，证明 DNA 的分子结构为规则的双螺旋 B35S 标记蛋白质，证明 DNA 是一切生物的主要遗传物质 C18O 标记 CO2，观察光合作用吸收的 CO2中 O 元素的去向 D3H 标记胸腺嘧啶，证明通过转录过程合成 RNA 解析：选 C。15N 标记 DNA 分子，证明了 DNA 分子的复制方式是半保留复制，A 错误；噬 菌体的 DNA 中不

6、含 S 元素，但其蛋白质外壳中含有 S 元素，因此本实验只能说明噬菌体侵 染细菌时蛋白质外壳没有进入细菌内，B 错误；18O 标记 CO2，可以用于观察光合作用吸收 的 CO2中 O 元素的去向，C 正确；转录过程利用的原料是四种核糖核苷酸，不会利用胸腺嘧 啶，D 错误。 3 荧光显微技术是用荧光显微镜观察被荧光染料处理的生物样品， 由于能观察细胞内动态变 化，且效果良好，现在得到了广泛的应用。请回答下列问题： (1)1970 年，科学家分别用绿色和红色荧光染料，标记小鼠和人体细胞膜上的蛋白质，然后将 人、鼠细胞融合，并分为两组。开始时，融合细胞的一半发红色荧光，另一半发绿色荧光， 将其中一组

7、置于 37 下处理 40 min，两种颜色的荧光均匀分布；将另一组置于 0 下处理 40 min，融合细胞仍一半发红色荧光，一半发绿色荧光。该实验说明，细胞膜具有流动性， 且流动性的大小与_有关。 (2)如果用黄色荧光染料标记染色体上的端粒，在细胞分裂的分裂期(分裂未完成)，一个果蝇 体细胞中共有_个黄色荧光点，一个大肠杆菌细胞中共有_个黄色荧光点。 (3)如果在一对同源染色体上，用相同颜色的荧光染料标记相同或等位基因，用不同颜色的荧 光染料标记非等位基因，在四分体时期，一个初级精母细胞中相同颜色的荧光点有_ 个，并可观察到不同颜色的荧光点在染色体上呈_排列，从而用现代分子生物学技术 证明了基

8、因位于染色体上。 解析： (1)在两种细胞刚融合时， 融合细胞一半发红色荧光， 一半发绿色荧光， 其中一组经 37 处理 40 min 后两种颜色的荧光均匀分布，这说明细胞膜具有流动性；而另一组经 0 处理 40 min 后，融合细胞仍是一半发红色荧光，一半发绿色荧光，说明细胞膜的流动性与温度有 关。(2)端粒是每条染色体两端的一段特殊序列的 DNA。未复制的染色体有 2 个端粒，则已 复制的染色体有 4 个端粒，一个果蝇体细胞中共有 8 条染色体，所以该细胞在分裂期(分裂未 完成)共有 32 个端粒。大肠杆菌为原核生物，原核细胞中没有染色体，DNA 呈环状，没有端 粒。(3)在四分体时期，染色体已复制，一对同源染色体上的相同或等位基因有 4 个，故该初 级精母细胞中相同颜色的荧光点有 4 个。因基因在染色体上呈线性排列，所以可观察到不同 颜色的荧光点在染色体上呈线性排列。 答案：(1)温度 (2)32 0 (3)4 线性