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微專題13　同位素標(biāo)記法
[專題整合]
同位素標(biāo)記法(也稱同位素示蹤法)包括放射性同位素標(biāo)記法和穩(wěn)定性同位素標(biāo)記法，是用示蹤元素標(biāo)記化合物(其化學(xué)性質(zhì)不變)，通過化合物的放射性分析或質(zhì)量特征分析，確定物質(zhì)的轉(zhuǎn)移途徑或?qū)τ嘘P(guān)的化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行追蹤的方法。常用的放射性同位素有3H、14C、32P、35S、131I等，常用的穩(wěn)定性同位素有15N、18O等?！?br/>1．親、子代T2噬菌體與細(xì)菌之間的同位素標(biāo)記關(guān)系
項(xiàng)目 DNA 蛋白質(zhì) DNA和蛋白質(zhì)
親代T2噬菌體 32P 35S 14C、3H、18O、15N
細(xì)菌 31P 32S 12C、1H、16O、14N
子代T2噬菌體 32P、31P 32S 12C、14C、1H、3H、16O、18O、14N、15N
(1)C、H、O、N為DNA和蛋白質(zhì)的共有元素，不能通過標(biāo)記C、H、O、N來(lái)區(qū)分DNA和蛋白質(zhì)。
(2)研究T2噬菌體的遺傳物質(zhì)時(shí)，不能用35S(標(biāo)記蛋白質(zhì))和32P(標(biāo)記DNA)同時(shí)標(biāo)記同一T2噬菌體，因?yàn)榉派湫詸z測(cè)只能檢測(cè)放射性存在的部位，不能確定是何種元素的放射性。
2．其他實(shí)驗(yàn)中同位素標(biāo)記法的應(yīng)用舉例
示蹤元素 標(biāo)記物質(zhì) 研究?jī)?nèi)容 結(jié)論(結(jié)果)
14C CO2 暗反應(yīng)中碳的轉(zhuǎn)移途徑 發(fā)現(xiàn)卡爾文循環(huán)
3H 亮氨酸 分泌蛋白的合成和運(yùn)輸過程 核糖體→內(nèi)質(zhì)網(wǎng)→高爾基體→細(xì)胞外
18O H2O和CO2 光合作用中O2的來(lái)源 光合作用產(chǎn)生的O2全部來(lái)自H2O，而不是CO2　　　　
15N DNA DNA的復(fù)制 DNA以半保留的方式復(fù)制　　　　
[專題集訓(xùn)]
1．(2020·高考江蘇卷)同位素可用于追蹤物質(zhì)的運(yùn)行和變化規(guī)律。在生物科學(xué)史中，下列科學(xué)研究未采用同位素標(biāo)記法的是(　　)
A．卡爾文(M. Calvin)等探明CO2中的碳在光合作用中的轉(zhuǎn)化途徑
B．赫爾希(A. D． Hershey)等利用T2噬菌體侵染大腸桿菌證明DNA是遺傳物質(zhì)
C．梅塞爾森(M. Meselson)等證明DNA進(jìn)行半保留復(fù)制
D．溫特(F. W. Went)證明胚芽鞘產(chǎn)生促進(jìn)生長(zhǎng)的化學(xué)物質(zhì)
2．下列有關(guān)放射性同位素示蹤實(shí)驗(yàn)的敘述，正確的有(　　)
A．35S標(biāo)記甲硫氨酸，附著在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的核糖體與游離的核糖體都可能出現(xiàn)放射性
B．用35S標(biāo)記的T2噬菌體侵染未被標(biāo)記的大腸桿菌，經(jīng)保溫、攪拌、離心后，沉淀物中放射性高
C．小鼠吸入18O2，則在其尿液中可以檢測(cè)到HO，呼出的CO2也可能含有C18O2
D．光照下給水稻提供14CO2，細(xì)胞內(nèi)存在的14C轉(zhuǎn)移途徑有14CO2→14C5→14C3→(14CH2O)
3．如果用 3H、15N、35S標(biāo)記T2噬菌體后，讓其侵染細(xì)菌(未被標(biāo)記)，下列分析正確的是(　　)
A．只有T2噬菌體的蛋白質(zhì)被標(biāo)記了，DNA沒有被標(biāo)記
B．子代T2噬菌體的外殼中含3H、15N、35S
C．子代T2噬菌體的DNA分子中部分含有3H、15N
D．子代T2噬菌體的DNA分子中部分含有3H、15N、35S
4．某研究人員分別進(jìn)行了如下三組實(shí)驗(yàn)：①35S標(biāo)記的T2噬菌體＋不含放射性的細(xì)菌；②32P標(biāo)記的T2噬菌體＋不含放射性的細(xì)菌；③14C標(biāo)記的T2 噬菌體＋不含放射性的細(xì)菌。下列相關(guān)分析正確的是(　　)
A．T2噬菌體在含 35S、32P和14C的培養(yǎng)基中培養(yǎng)可獲取含放射性標(biāo)記的T2噬菌體
B．若第②組保溫時(shí)間過短或過長(zhǎng)，則離心后上清液中放射性均偏高
C．若第③組進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，則離心后沉淀物中沒有放射性
D．比較第①組與第②組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，說明DNA是主要的遺傳物質(zhì)
參考答案
1解析：選D。卡爾文等探明CO2中的碳在光合作用中的轉(zhuǎn)化途徑時(shí)，用14C標(biāo)記的14CO2供小球藻進(jìn)行光合作用，然后追蹤檢測(cè)其放射性，該研究采用了同位素標(biāo)記法；赫爾希等利用35S和32P分別標(biāo)記T2噬菌體，然后用這些噬菌體去侵染未被標(biāo)記的大腸桿菌，短時(shí)間保溫后攪拌、離心，檢測(cè)上清液和沉淀物中的放射性，該研究采用了同位素標(biāo)記法；梅塞爾森等用15N標(biāo)記大腸桿菌的親代DNA，被標(biāo)記的大腸桿菌在不含15N的培養(yǎng)基中分裂增殖后，再取大腸桿菌的DNA并用密度梯度離心法分離，證實(shí)了DNA的半保留復(fù)制機(jī)制，該研究采用了同位素標(biāo)記法；溫特的研究中利用胚芽鞘和瓊脂塊開展實(shí)驗(yàn)，該研究沒有采用同位素標(biāo)記法。
2解析：選A。附著在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的核糖體與游離的核糖體都可以以35S標(biāo)記的甲硫氨酸為原料合成蛋白質(zhì)，A正確；用35S標(biāo)記T2噬菌體的蛋白質(zhì)外殼，T2噬菌體侵染細(xì)菌時(shí)蛋白質(zhì)外殼未進(jìn)入菌體，經(jīng)保溫、攪拌、離心后進(jìn)入上清液中，故上清液中放射性高，B錯(cuò)誤；小鼠吸入的18O2，經(jīng)有氧呼吸第三階段生成HO，HO 可隨尿液排出，也可參與有氧呼吸第二階段產(chǎn)生C18O2 而排出體外，但18O不具有放射性，與題干信息不符，C錯(cuò)誤；14CO2與C5結(jié)合生成14C3，14C3被還原后經(jīng)過一系列變化可生成糖類(14CH2O)，D錯(cuò)誤。
3解析：選C。蛋白質(zhì)和DNA分子中都含有H、N，所以用3H、15N、35S標(biāo)記T2噬菌體后，T2噬菌體的蛋白質(zhì)和DNA都被標(biāo)記了，A錯(cuò)誤；由于子代T2噬菌體的蛋白質(zhì)外殼是利用未被標(biāo)記的細(xì)菌中的氨基酸為原料合成的，因此子代T2 噬菌體的外殼中不含3H、15N、35S，B錯(cuò)誤；由于用3H、15N標(biāo)記了親代T2噬菌體的DNA分子，因此子代T2噬菌體的DNA分子中部分含3H、15N，C正確；子代T2噬菌體的DNA分子中不含有S，D錯(cuò)誤。
4解析：選B。T2噬菌體是病毒，病毒只能在宿主細(xì)胞中增殖，不能在普通培養(yǎng)基中培養(yǎng)，A錯(cuò)誤；第②組保溫時(shí)間過短或過長(zhǎng)的結(jié)果是T2噬菌體沒有完全侵染細(xì)菌或子代T2噬菌體從細(xì)菌細(xì)胞中釋放出來(lái)，經(jīng)離心后均會(huì)造成上清液中放射性偏高，B正確；14C可標(biāo)記DNA和蛋白質(zhì)，無(wú)論第③組是否充分?jǐn)嚢?，離心后上清液和沉淀物中均有放射性，C錯(cuò)誤；對(duì)比第①組和第②組實(shí)驗(yàn)，只能說明DNA是遺傳物質(zhì)，D錯(cuò)誤。
21世紀(jì)教育網(wǎng) www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁(yè) （共 2 頁(yè)）
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