实验素养提升4-同位素标记法的原理与应用x课件.pptx

1、1创新设计创新设计技能必备技能必备理解理解含义含义同位素标记同位素标记法也叫同位素示踪法，它可以研究细胞内的元素或化合物的来源、组法也叫同位素示踪法，它可以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。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。同位素同位素是具有相同原子序数但质量数不同的核素。同一元素的不同核素之间互称是具有相同原子序数但质量数不同的核素。同一元素的不同核素之间互称为同位素。例如，氢有如为同位素。例如，氢有如1H、2H、3H三种核素互称同位素。同位素可分为稳定性三种核素互称同位素。同位素可

2、分为稳定性同位素和放射性同位素两类，稳定性同位素是原子核结构稳定，不会发生衰变的同位素和放射性同位素两类，稳定性同位素是原子核结构稳定，不会发生衰变的同位素。放射性同位素是原子核不稳定会自发衰变的同位素。同位素。放射性同位素是原子核不稳定会自发衰变的同位素。2创新设计创新设计同位素示踪法即同位素标记法，包括稳定性同位素示踪法和放射性同位素示踪法。放同位素示踪法即同位素标记法，包括稳定性同位素示踪法和放射性同位素示踪法。放射性同位素示踪法在实践中运用较广，因为其灵敏度高，且容易测定。常用的放射性射性同位素示踪法在实践中运用较广，因为其灵敏度高，且容易测定。常用的放射性同位素有同位素有3H、14C

3、、32P、35S、131I、42K等。如对孕妇及儿童某些疾病诊断中，要将食等。如对孕妇及儿童某些疾病诊断中，要将食物或药物成分用示踪剂标记，就不能使用或多或少具有毒副作用的放射性同位素，而物或药物成分用示踪剂标记，就不能使用或多或少具有毒副作用的放射性同位素，而只能使用对人体无害，使用安全的稳定性同位素。常用的稳定同位素有只能使用对人体无害，使用安全的稳定性同位素。常用的稳定同位素有2H、13C、15N和和18O等。高中生物学教材中涉及的鲁宾和卡门研究光合作用氧气来源的实验中，就是等。高中生物学教材中涉及的鲁宾和卡门研究光合作用氧气来源的实验中，就是用用18O分别标记分别标记CO2和和H2O。

4、还有梅塞尔森做的。还有梅塞尔森做的DNA半保留复制实验中，是用半保留复制实验中，是用15N标记标记亲代的亲代的DNA分子。分子。3创新设计创新设计技能提升技能提升1.(2019山师附中模拟山师附中模拟)下列关于同位素示踪法的叙述错误的是下列关于同位素示踪法的叙述错误的是()A.将用将用14N标记了标记了DNA的大肠杆菌在含有的大肠杆菌在含有15N的培养基中繁殖一代，若子代大肠杆菌的培养基中繁殖一代，若子代大肠杆菌的的DNA分子中既有分子中既有14N，又有，又有15N，则可说明，则可说明DNA的半保留复制的半保留复制B.将洋葱根尖培养在含同位素标记的胸腺嘧啶的培养液中，经过一次分裂，子代细将洋葱

5、根尖培养在含同位素标记的胸腺嘧啶的培养液中，经过一次分裂，子代细胞中的放射性会出现在细胞质和细胞核中胞中的放射性会出现在细胞质和细胞核中C.用用DNA探针进行基因鉴定时，如果待测探针进行基因鉴定时，如果待测DNA是双链，则需要采用加热的方法使其是双链，则需要采用加热的方法使其形成单链，才可用于检测形成单链，才可用于检测D.由噬菌体侵染细菌实验可知，进入细菌体内的是噬菌体的由噬菌体侵染细菌实验可知，进入细菌体内的是噬菌体的DNA，而不是噬菌体的，而不是噬菌体的蛋白质，进而证明了蛋白质，进而证明了DNA是噬菌体的遗传物质是噬菌体的遗传物质4创新设计创新设计解析解析将用将用14N标记了标记了DNA的

6、大肠杆菌在含有的大肠杆菌在含有15N的培养基中繁殖一代，无论的培养基中繁殖一代，无论DNA复制复制方式是半保留复制、全保留复制还是混合复制，子一代大肠杆菌的方式是半保留复制、全保留复制还是混合复制，子一代大肠杆菌的DNA分子中都既有分子中都既有14N，又有，又有15N，所以由此不能证明，所以由此不能证明DNA的复制方式是半保留复制，的复制方式是半保留复制，A错误；胸腺嘧啶错误；胸腺嘧啶是合成是合成DNA的原料，而的原料，而DNA主要分布在细胞核中，此外在洋葱根尖细胞的细胞质主要分布在细胞核中，此外在洋葱根尖细胞的细胞质(线线粒体粒体)中也含有少量中也含有少量DNA，所以子代细胞中的放射性会出现

7、在细胞质和细胞核中，所以子代细胞中的放射性会出现在细胞质和细胞核中，B正正确；确；DNA探针是单链探针是单链DNA，用于检测双链，用于检测双链DNA时，需先将双链时，需先将双链DNA打开形成单链，打开形成单链，才能进行检测，才能进行检测，C正确；噬菌体侵染细菌时，只有正确；噬菌体侵染细菌时，只有DNA进入细菌细胞中，所以噬菌体进入细菌细胞中，所以噬菌体侵染细菌实验证明了侵染细菌实验证明了DNA是遗传物质，但不能证明蛋白质不是遗传物质，是遗传物质，但不能证明蛋白质不是遗传物质，D正确。正确。答案答案A5创新设计创新设计2.(2019山东威海模拟山东威海模拟)下列关于同位素标记法应用的叙述，正确的

8、是下列关于同位素标记法应用的叙述，正确的是()A.用用15N标记的尿嘧啶培养根尖细胞，放射性只出现在分生区细胞中标记的尿嘧啶培养根尖细胞，放射性只出现在分生区细胞中B.若若DNA为半保留复制，则以为半保留复制，则以15N标记的脱氧核苷酸为原料培养未被标记的标记的脱氧核苷酸为原料培养未被标记的DNA，所，所得子一代得子一代DNA离心后，放射性只出现在中带离心后，放射性只出现在中带C.用用3H标记的亮氨酸培养浆细胞，标记元素依次出现的结构为：核糖体标记的亮氨酸培养浆细胞，标记元素依次出现的结构为：核糖体内质网内质网线粒体线粒体高尔基体高尔基体细胞膜细胞膜细胞外细胞外D.用用14CO2供小球藻进行光

9、合作用，供小球藻进行光合作用，14C转移的途径为：转移的途径为：14CO214C5(14CH2O)6创新设计创新设计解析解析根尖细胞都可进行转录过程，需要利用尿嘧啶合成根尖细胞都可进行转录过程，需要利用尿嘧啶合成RNA，因此所有根尖细胞都，因此所有根尖细胞都会出现放射性，会出现放射性，A错误；分泌蛋白的合成和分泌依次经过的结构包括：核糖体错误；分泌蛋白的合成和分泌依次经过的结构包括：核糖体内质内质网网高尔基体高尔基体细胞膜，细胞膜，C错误；光合作用中错误；光合作用中1 4C转移的途径为：转移的途径为：1 4CO2 14C3(14CH2O)，D错误。错误。答案答案B7创新设计创新设计3.(201

10、9北京四中模拟北京四中模拟)下图为科学家设计的下图为科学家设计的DNA合成的同位素示踪实验，利用大肠杆合成的同位素示踪实验，利用大肠杆菌探究菌探究DNA的复制过程，下列叙述正确的是的复制过程，下列叙述正确的是()8创新设计创新设计A.比较试管比较试管和和的结果即可证明的结果即可证明DNA复制为半保留复制复制为半保留复制B.实验中没有采用放射性同位素示踪的研究方法实验中没有采用放射性同位素示踪的研究方法C.可用噬菌体代替大肠杆菌进行上述实验，且提取可用噬菌体代替大肠杆菌进行上述实验，且提取DNA更方便更方便D.大肠杆菌在含有大肠杆菌在含有15NH4Cl的培养液中生长若干代，细胞中只有的培养液中生

11、长若干代，细胞中只有DNA含含15N解析解析比较试管比较试管和和的结果不能证明的结果不能证明DNA复制为半保留复制，复制为半保留复制，A错误；本实验是利错误；本实验是利用密度梯度离心来证明用密度梯度离心来证明DNA的半保留复制，的半保留复制，B正确；噬菌体是病毒，不能用培养液培正确；噬菌体是病毒，不能用培养液培养，可用活细胞培养，养，可用活细胞培养，C错误；大肠杆菌可利用错误；大肠杆菌可利用15NH4Cl中的中的N元素合成含元素合成含N化合物，化合物，如如DNA、ATP等，等，D错误。错误。答案答案B9创新设计创新设计4.(2019山东名校联盟山东名校联盟)回答下列与同位素标记有关的问题。回答

12、下列与同位素标记有关的问题。(1)利用利用15N标记的氨基酸研究唾液腺细胞中的唾液淀粉酶的合成和分泌，则含标记的氨基酸研究唾液腺细胞中的唾液淀粉酶的合成和分泌，则含15N化合物首先出现的具膜细胞器为化合物首先出现的具膜细胞器为_。(2)若动物吸入若动物吸入18O2，含放射性的化合物最先出现在，含放射性的化合物最先出现在_(物质物质)中。中。(3)选择生长状态相同的甲、乙两组根尖细胞，分别用选择生长状态相同的甲、乙两组根尖细胞，分别用3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸和酸和3H标记的尿嘧啶核糖核苷酸的培养基进行短时间培养，理论上分析带有放射标记的尿嘧啶核糖核苷酸的培养基进行短时间

13、培养，理论上分析带有放射性标记的细胞比例较大的是性标记的细胞比例较大的是_组，原因是组，原因是_。(4)T2噬菌体侵染细菌的实验中，用噬菌体侵染细菌的实验中，用35S标记标记T2噬菌体的蛋白质，搅拌的目的噬菌体的蛋白质，搅拌的目的是是_，搅拌搅拌不充分带来的结果是不充分带来的结果是_。10创新设计创新设计(5)假定染色体条数为假定染色体条数为10(不含不含3H)的某生物体细胞，在含的某生物体细胞，在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸培养基中完成一个细胞周期，然后在不含放射性标记的培养基中继续培养至后期，一培养基中完成一个细胞周期，然后在不含放射性标记的培养基中继续培养至后期

14、，一个细胞内移向某一极的染色体有个细胞内移向某一极的染色体有_条，其中带有条，其中带有3H标记的有标记的有_条。条。解析解析(1)唾液淀粉酶属于分泌蛋白质，分泌蛋白质合成与分泌过程为：核糖体合成蛋唾液淀粉酶属于分泌蛋白质，分泌蛋白质合成与分泌过程为：核糖体合成蛋白质白质内质网进行粗加工内质网进行粗加工内质网内质网“出芽出芽”形成囊泡形成囊泡高尔基体进行再加工形成成熟高尔基体进行再加工形成成熟的蛋白质的蛋白质高尔基体高尔基体“出芽出芽”形成囊泡形成囊泡细胞膜。利用细胞膜。利用15N标记氨基酸则标记氨基酸则15N首先出现首先出现的具膜细胞器是内质网，最终含的具膜细胞器是内质网，最终含15N的唾液淀

15、粉酶以胞吐方式从细胞中分泌出去。的唾液淀粉酶以胞吐方式从细胞中分泌出去。11创新设计创新设计(3)只有进行有丝分裂的细胞在间期进行只有进行有丝分裂的细胞在间期进行DNA的复制时才需要胸腺嘧啶脱氧核苷酸，但的复制时才需要胸腺嘧啶脱氧核苷酸，但所有细胞都要合成蛋白质，合成蛋白质时需转录所有细胞都要合成蛋白质，合成蛋白质时需转录RNA，需要尿嘧啶核糖核苷酸作为原，需要尿嘧啶核糖核苷酸作为原料，所以乙组的放射性较大。料，所以乙组的放射性较大。(4)T2噬菌体侵染细菌的实验中，用噬菌体侵染细菌的实验中，用35S标记标记T2噬菌体的蛋白质，搅拌的目的使吸附在细噬菌体的蛋白质，搅拌的目的使吸附在细菌上的噬菌

16、体菌上的噬菌体(外壳外壳)与细菌分离，搅拌不充分会使少量噬菌体的蛋白质外壳吸附在大与细菌分离，搅拌不充分会使少量噬菌体的蛋白质外壳吸附在大肠杆菌表面，随大肠杆菌离心到沉淀物中，使沉淀物中也会出现少量的放射性。肠杆菌表面，随大肠杆菌离心到沉淀物中，使沉淀物中也会出现少量的放射性。(5)根据根据DNA半保留复制的特点，半保留复制的特点，DNA双链不被双链不被3H标记，在含由标记，在含由3H标记的培养液中完标记的培养液中完成第一次分裂后，每条染色体的成第一次分裂后，每条染色体的DNA中一条链有中一条链有3H标记，另一条链没有标记。在不含标记，另一条链没有标记。在不含3H标记的培养液中进行第二次分裂，

17、后期一半染色体被标记，一半染色体没有被标记，标记的培养液中进行第二次分裂，后期一半染色体被标记，一半染色体没有被标记，由于一条染色体上的两条姐妹染色单体分开后移向某一极是随机的，因此带有由于一条染色体上的两条姐妹染色单体分开后移向某一极是随机的，因此带有3H标记标记的有的有0到到10条。条。12创新设计创新设计答案答案(1)内质网内质网(2)(3)乙组所有活细胞都可以进行转录，都会利用乙组所有活细胞都可以进行转录，都会利用3H标记标记的尿嘧啶核糖核苷酸，而利用的尿嘧啶核糖核苷酸，而利用3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的细胞只有分裂的细胞标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的细胞只有分裂的细胞(4)使吸附在细菌上的噬菌体使吸附在细菌上的噬菌体(外壳外壳)与细菌分离沉淀物中放射性偏高与细菌分离沉淀物中放射性偏高(5)1001013本节内容结束