例析同位素示踪法在高中生物学中的应用
王学宏(河南西华第一高级中学 466600)
同位素用于追踪物质运行和变化过程时,叫示踪元素。用示踪
元素标记的化合物,化学性质不变。人们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。这种科学研究
方法
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叫同
位素示踪法。生物学上常用放射性同位素作为示踪元素,来研究细
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。用于示踪的放射性
315183235元素一般是构成细胞化合物的重要元素,如H、N、O、P、S
等。在高中生物学教材中有多处涉及到放射性同位素的应用,下面
笔者对教材中的相关知识进行归纳例析。
一个密闭的透明玻璃容器内,放有绿色植物和小白鼠(小
18白鼠以植物为食),容器内供应O,每天给予充足的光照,一段时2
18间后,绿色植物和小白鼠体内的有机物含O的情况是 ( )
A.只在植物体内 B.植物和小白鼠体内均含有
C.只在小白鼠体内 D. 植物和小白鼠体内均无
18 O在绿色植物体内的转移途径如下:
呼吸作用呼吸作用光合作用18181818,,,,,,,,,,,,,,,OHOCOCHO 6622212
18绿色植物体内的CHO被动物摄食,通过同化作用转变成自身的6612
18有机物。因此,植物和小白鼠体内的有机物都含有O。
B
4
14 在光照下,供给玉米离体叶片少量的CO,随着光合作用2
14时间的延续,在光合作用固定CO形成C化合物与C化合物中,C324含量变化示意图正确的是 ( )
1
1414 CC化合物 C化合物 3C4含含 量量
化合物 化合物 CC43
时间/S 时间/S B A
化合物 1414化合物 CC34CC
C含含化合物 化合物 34C量量
时间/S 时间/S C D
14用C标记CO来追踪C植物光合作用的途径:首先在C植244物叶肉细胞叶绿体内CO与PEP相结合形成C化合物,然后C化合244物进入维管束鞘细胞叶绿体并分解为CO和丙酮酸,CO与一个C化522合物相结合,形成2个C化合物,C化合物被还原为CHO。因此336612放射性同位素在C植物光合作用过程中的转移途径为: 4
14141414 CO?C?C?CHO 3662412
所以C化合物先出现放射性,C化合物后出现放射性。由于含放射34
性标记的CO是少量的,所以C化合物的放射量达到一定量后,然24
后降低,逐渐转入C化合物和CHO中。 36612
B
32把菜豆幼苗放在含P的完全培养液中培养1h,测其放射
3232性,发现幼苗各部分都含有P。然后将该幼苗转移到不含P的完全
32培养液中培养1h,再测定放射性。预计P在植株体内分布的变化最
可能是 ( )
32A.P在下层叶中减少,幼嫩部分增加
2
32B.P在下层叶中增加,幼嫩部分减少
32C.P在下层叶中减少,幼嫩部分减少
32D.P在下层叶中增加,幼嫩部分不变
当培养液中缺乏某种可再度利用的必需矿质元素时,植物
体内发生调节,即优先保证幼嫩组织的生长发育,老叶中的矿质元
素转移到幼嫩组织中去,从而使老叶受到损害。
A
3 把胰腺细胞培养在含H标记的亮氨酸的培养液中,最后测
得细胞分泌物中含有放射性的胰岛素。若用仪器追踪上述过程中放
射性同位素在细胞结构中出现的先后顺序,最可能是 ( )
? 线粒体 ?核糖体 ?中心体 ?内质网
?高尔基体 ?细胞膜 ?细胞核
A.????? B.?????
C. ????? D.?????
将用放射性同位素标记的氨基酸,使其进入胰腺细胞,目
的是为了了解细胞的分泌蛋白的合成、加工、运输和分泌的过程。
根据细胞的生物膜系统及细胞的亚显微结构的功能可知,其过程为:
细胞膜?核糖体?内质网?高尔基体?细胞膜。
B
145 动物学家研究蛙的胚胎发育时,用C将囊胚植物半球的
表
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面部分细胞作上标记,这些标记可能出现在蝌蚪的 ( )
A.肝脏和胰脏 B.骨骼和肌肉
C.心脏和肾脏 D.大脑和小脑
蛙的囊胚通过动物半球外包和植物半球内陷,形成了具有
一孔(胚孔)、二腔(原肠腔、缩小的囊胚腔)、三胚层(外胚层、
中胚层、内胚层)的原肠胚,内陷的植物半球形成了原肠胚的内胚
层。其中外胚层将发育成神经系统、感觉器官、表皮及其附属结构;
3
中胚层发育成骨骼、肌肉以及循环、排泄、生殖系统等;内胚层发
育成肝、胰等腺体,以及呼吸道、消化道的上皮。
A
3235 用P和S标记噬菌体后,让其侵染细菌,繁殖一代后,
在子代噬菌体的组成结构成分中,能够找到的放射性元素为( )
323532A.可在外壳中找到P和S B.可在DNA中找到P
353235C.可在外壳中找到S D.可在DNA找到P和S
3235 噬菌体是DNA病毒,P只能标记在噬菌体的DNA上,S只能标记在噬菌体的蛋白质外壳上。在噬菌体侵染细菌的过程中,
只有DNA进入了细菌细胞,而蛋白质外壳没有进入,
说明
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DNA具有连续性,是噬菌体的遗传物质,子代噬菌体的DNA和蛋白质外壳大都以细菌的成分为原料合成。所以在产生的子代噬菌体的结构成分
3235中,只有子代噬菌体的DNA分子上带P,完全没有S。
B
下列有关DNA探针的应用说法不正确的是 ( ) .
A.可应用于疾病的诊断
B.可应用于环境监测
C.可应用于基因治疗
D.可快速灵敏地
检测
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饮用水中病毒的含量
32基因诊断是用放射性同位素(P)、荧光分子等标记的
DNA做探针,利用DNA分子杂交原理,鉴定被测标本上的遗传信息,
达到检测疾病的目的。利用DNA探针可以检测遗传性疾病,如用苯
丙氨酸羟化酶基因探针可以检测出苯丙酮尿症;利用DNA探针还可以快速灵敏地检测饮用水中病毒的含量;此外,DNA探针在环境监测
4
等方面也得到了应用。而基因治疗是把健康的外源基因导入有基因
缺陷的细胞中,达到治疗疾病的目的。不属于DNA探针的应用。
C
3231将用P标记的一个双链DNA分子放入P的培养基中(DNA
3231复制的其它条件均适宜),连续复制三代,其后代中含有P和P的DNA分子之比为 ( )
A.1?7 B.1?8 C.1?4 D.0?8
DNA分子的复制是半保留复制:复制过程中DNA的两条母链首先解旋,然后以解开的两条母链为
模板
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,按照碱基互补配对原
则,形成两条互补的子链,最后形成两个子代DNA分子,即每个子
3231代DNA分子均含有一条母链。含P的DNA分子放在含P的培养基中
332培养,连续复制三代形成的子代DNA分子数为:2=8个,而含P的亲代DNA分子的两条母链只能进入两个子代DNA分子中(同时含有
313231P),所以含P的DNA分子是2个,而含有P的DNA 分子是8个,它们的比例为2?8,即1?4。
C
5