2021高考生物一轮复习第6单元遗传的分子基础实验微课5聚焦“同位素标记法”教案

2021高考生物一轮复习第6单元遗传的分子基础实验微课5聚焦“同位素标记法”教案

‎[实验微课5]　聚焦“同位素标记法”‎ ‎　　1.相关原理 同位素标记法是利用放射性同位素作为示踪剂对研究对象进行标记的微量分析方法,生物学上经常使用的同位素是组成原生质的主要元素,即H、N、C、S、P和O等的同位素,正确选取上述相关元素用同位素加以标记,让它们一起运动、迁移,再用放射性探测仪器进行追踪,就可知道放射性原子通过什么路径、运动到哪里以及分布如何。‎ ‎2.实例分析 研究方向 标记元素或物质 结果分析 分泌蛋白的 合成和分泌 一次性给予3H标记的某一氨基酸如亮氨酸 放射性不同时间依次出现的细胞结构:核糖体→内质网→高尔基体→细胞膜 光合作用中某些 物质的变化过程 ‎18O标记水(H‎2‎‎18‎O)‎ 生成的氧气(18O2)全部有放射性 ‎18O标记二氧化碳(C18O2)‎ 生成的葡萄糖(C6H‎12‎‎18‎O6)、部分水(H‎2‎‎18‎O)有放射性,氧气(O2)无放射性 ‎18O、14C标记二氧化碳(14C18O2)‎ 生成的三碳化合物(14C3)、葡萄糖(14C6H‎12‎‎18‎O6)、水(H‎2‎‎18‎O)均有放射性 细胞呼吸过程中某 些物质的变化过程 ‎18O标记氧气(18O2)‎ 生成的水(H‎2‎‎18‎O)均有放射性,二氧化碳(CO2)均无放射性,即18O2→H‎2‎‎18‎O ‎18O标记葡萄糖(C6H‎12‎‎18‎O6)‎ 生成的水(H2O)均无放射性,生成的二氧化碳(C18O2)均有放射性,即C6H‎12‎‎18‎O6→C18O2‎ 有丝分裂过程 ‎3H标记胸腺嘧啶 确定DNA合成期的起始点和持续时间 ‎32P和35S分别标记核苷酸和氨基酸 确定分裂间期DNA复制、蛋白质合成 噬菌体侵染 细菌的实验 ‎35S和32P分别标记噬菌体的蛋白质外壳和DNA 根据上清液或沉淀物中的放射性来“区别”蛋白质、DNA在进入细胞并产生子代中的作用 DNA复制方式 ‎15N标记DNA双链(原料为14N)‎ 复制1次后离心,均为中带(15N/14N)为半保留复制;1/2重带(15N/15N)、1/2轻带(14N/14N)为全保留复制 基因的转录和翻译 标记尿嘧啶核糖核苷酸(RNA的特征碱基 依据放射性位置确定转录、翻译的场所 - 4 -‎ 为U)、氨基酸 ‎1.(2019黑龙江哈尔滨月考)为了研究酵母菌细胞内蛋白质的合成,研究人员在其培养基中添加3H标记的亮氨酸后,测得与合成和分泌乳蛋白相关的一些细胞器上放射性强度的变化曲线如图甲,有关的生物膜面积变化如图乙,其相关结构关系如图丙,则下列有关说法不正确的是(　　)‎ ‎ ‎ A.图甲中a、b、c依次为核糖体、内质网和高尔基体 B.图乙中d曲线表示的细胞结构是内质网,f曲线是高尔基体 C.图丙中用3H标记的亮氨酸做原料,所以研究方法是荧光标记法 D.能在图丙中④上观察到3H标记表明可能有分泌蛋白合成 ‎1.答案　C　甲图中a曲线所指的细胞结构是核糖体,b曲线所指的细胞结构是内质网,c曲线所指的细胞结构是高尔基体,A正确;图乙中d曲线的膜面积减少,故表示的细胞结构是内质网,f曲线的膜面积先增大后减小,故表示高尔基体,B正确;图丙中用3H标记的亮氨酸做原料,所以研究方法是放射性同位素标记法,C错误;高尔基体与动物细胞分泌蛋白的合成有关,氨基酸是蛋白质合成的原料,因此在图丙中④上观察到3H标记的亮氨酸,表明可能有分泌蛋白合成,D正确。‎ ‎2.(2019江西南昌月考)研究者使用同位素18O标记水和碳酸氢钠中的部分氧原子,加入三组小球藻培养液中,记录反应起始时水和碳酸氢钠中18O的比例,光照一段时间后,分别检测小球藻释放的氧气中18O的比例,实验结果如表所示。下列相关叙述错误的是(　　)‎ - 4 -‎ 组别 起始时水中18O的比例(%)‎ 起始时HCO‎3‎‎-‎中18O的比例(%)‎ 释放的O2中18O的比例(%)‎ ‎1‎ ‎0.85‎ ‎0.41‎ ‎0.84‎ ‎2‎ ‎0.85‎ ‎0.55‎ ‎0.85‎ ‎3‎ ‎0.85‎ ‎0.61‎ ‎0.85‎ A.18O2是在小球藻叶绿体的类囊体上生成的 B.HCO‎3‎‎-‎可为小球藻的光合作用提供碳元素 C.HCO‎3‎‎-‎中18O的比例不同导致放氧速率不同 D.释放的O2中18O比例与水相近,推测O2来自水 ‎2.答案　C　光合作用过程中,水在光下分解,释放氧气,该过程在叶绿体的类囊体薄膜上进行反应并产生O2,A正确;碳酸氢钠溶液可为光合作用的暗反应提供CO2,B正确;放氧速率代表净光合速率,受碳酸氢钠溶液浓度等因素的影响,与HCO‎3‎‎-‎中18O的比例无关,C错误;释放的O2中18O比例与起始时水中18O的比例相近,与HCO‎3‎‎-‎中18O比例不同,据此可推测O2来自水,D正确。‎ ‎3.(2019江西南昌二中高三第六次考试)某哺乳动物体细胞在培养中能够分裂,在培养过程中将适量的3H-TdR(3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷)和某促进细胞分裂的药物加到培养液中,培养一段时间,可观察和测量到(　　)‎ A.G1期变短,该期有大量3H-TdR进入细胞核 B.S期变长,该期有DNA复制和核糖体的增生 C.G2期变短,该期细胞核中有组蛋白 D.M期相对较短,该期细胞的核膜始终完整 ‎3.答案　C　细胞周期包括分裂间期和分裂期(M),分裂间期包括G1期、S期、G2期,G1期、G2期主要进行RNA和蛋白质的合成,S期主要进行DNA的复制,3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷是用于DNA复制的,加入促进细胞分裂的药物会使G1期、S期、G2期和M期都变短,大量3H-TdR会在S期进入细胞核,A、B错误;G2期还未开始分裂,此时细胞核中的染色体上有组蛋白,C正确;M期存在核膜的消失(前期)和重建(末期)过程,D错误。‎ ‎4.(2019福建龙岩高三期末质检)用32P标记的噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌,侵染一段时间后搅拌、离心得到上清液和沉淀物,检测上清液中放射性32P约占初始标记噬菌体放射性的30%。在实验时间内,被侵染细菌的存活率接近100%。下列相关叙述不正确的是(　　)‎ A.离心后大肠杆菌主要分布在沉淀物中 B.沉淀物的放射性来自T2噬菌体的DNA - 4 -‎ C.上清液具有放射性的原因是保温时间过长 D.本结果尚不能说明T2噬菌体的遗传物质是DNA ‎4.答案　C　在本题的T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验中,离心后大肠杆菌主要在沉淀物中,A正确;32P标记的是T2噬菌体的DNA,T2噬菌体侵染大肠杆菌时将DNA注入大肠杆菌细胞中,经离心后随大肠杆菌沉淀,B正确;若保温时间过长,大肠杆菌裂解,新合成的T2噬菌体会释放到培养液,经离心出现在上清液中,但由题知,被侵染细菌存活率接近100%,可能是因为部分T2噬菌体未吸附、侵染大肠杆菌,所以经搅拌、离心后上清液中出现放射性,C错误;本实验只对DNA进行标记,未进行蛋白质标记的相关实验,尚不能说明T2噬菌体的遗传物质是DNA,D正确。‎ ‎5.(2019福建龙岩高三期末质检)某研究小组进行“探究DNA复制方式”的实验,结果如图所示。其中培养大肠杆菌的唯一氮源是14NH4Cl或15NH4Cl,①、②、③表示离心管顺序编号,条带表示大肠杆菌DNA离心后在离心管中的分布位置。下列叙述错误的是(　　)‎ A.本实验运用了同位素示踪和密度梯度离心技术 B.①管是大肠杆菌在14NH4Cl的培养液中培养的结果 C.②管中大肠杆菌的DNA都含14N/15N D.实验结果说明DNA分子的复制方式是半保留复制 ‎5.答案　B　本实验培养大肠杆菌的唯一氮源是14NH4Cl或15NH4Cl,氮元素被标记,通过离心使在不同培养基上生长繁殖的大肠杆菌的DNA分层,A正确;①中只有重密度带,说明①中DNA两条单链都含有15N,即①管是大肠杆菌在15NH4Cl的培养液中培养的结果,B错误;②中只有中密度带,说明②中DNA两条单链一条含有15N,一条含有14N,C正确;①中DNA两条单链都含有15N,经过复制离心后为②,再复制离心后为③,说明开始时大肠杆菌DNA双链被15N标记,放到含14N的培养基中培养,复制一次后为②,②中DNA两条单链一条含有15N,一条含有14N,②中DNA再复制一次,形成的四个DNA中,其中两个DNA中各有一条单链含有15N,一条单链含有14N,另外两个DNA的两条单链都含有14N,离心出现中密度带和轻密度带,实验结果说明DNA分子的复制方式是半保留复制,D正确。‎ - 4 -‎