例析同位素示蹤法在高中生物學(xué)中的應(yīng)用doc

1、例析同位素示蹤法在高中生物學(xué)中的應(yīng)用王學(xué)宏（河南西華第一高級(jí)中學(xué) 466600）同位素用于追蹤物質(zhì)運(yùn)行和變化過(guò)程時(shí)，叫示蹤元素。用示蹤元素標(biāo)記的化合物，化學(xué)性質(zhì)不變。人們可以根據(jù)這種化合物的放射性，對(duì)有關(guān)的一系列化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行追蹤。這種科學(xué)研究方法叫同位素示蹤法。生物學(xué)上常用放射性同位素作為示蹤元素，來(lái)研究細(xì)胞內(nèi)的元素或化合物的來(lái)源、組成、分布和去向等，進(jìn)而了解細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能、化學(xué)物質(zhì)的變化、反應(yīng)機(jī)理等。用于示蹤的放射性元素一般是構(gòu)成細(xì)胞化合物的重要元素，如H、N、O、P、S 等。在高中生物學(xué)教材中有多處涉及到放射性同位素的應(yīng)用，下面筆者對(duì)教材中的相關(guān)知識(shí)進(jìn)行歸納例析。1 光合作用和呼吸作用過(guò)

2、程中特征元素的示蹤例1 一個(gè)密閉的透明玻璃容器內(nèi)，放有綠色植物和小白鼠（小白鼠以植物為食），容器內(nèi)供應(yīng)O，每天給予充足的光照，一段時(shí)間后，綠色植物和小白鼠體內(nèi)的有機(jī)物含O的情況是 （ ）A只在植物體內(nèi) B.植物和小白鼠體內(nèi)均含有C只在小白鼠體內(nèi) D. 植物和小白鼠體內(nèi)均無(wú)解析 O在綠色植物體內(nèi)的轉(zhuǎn)移途徑如下：OHOCOCHO綠色植物體內(nèi)的CHO被動(dòng)物攝食，通過(guò)同化作用轉(zhuǎn)變成自身的有機(jī)物。因此，植物和小白鼠體內(nèi)的有機(jī)物都含有O。答案 B2 研究C植物光合作用的途徑例2 在光照下，供給玉米離體葉片少量的CO，隨著光合作用時(shí)間的延續(xù)，在光合作用固定CO形成C化合物與C化合物中，C含量變化示意圖正確的

3、是 （ ）時(shí)間/SC化合物C化合物C含量A時(shí)間/SC化合物C化合物C含量B時(shí)間/S C化合物C化合物C含量C時(shí)間/S C化合物C化合物C含量D解析 用C標(biāo)記CO來(lái)追蹤C(jī)植物光合作用的途徑：首先在C植物葉肉細(xì)胞葉綠體內(nèi)CO與PEP相結(jié)合形成C化合物，然后C化合物進(jìn)入維管束鞘細(xì)胞葉綠體并分解為CO和丙酮酸，CO與一個(gè)C化合物相結(jié)合，形成2個(gè)C化合物，C化合物被還原為CHO。因此放射性同位素在C植物光合作用過(guò)程中的轉(zhuǎn)移途徑為： COCCCHO所以C化合物先出現(xiàn)放射性，C化合物后出現(xiàn)放射性。由于含放射性標(biāo)記的CO是少量的，所以C化合物的放射量達(dá)到一定量后，然后降低，逐漸轉(zhuǎn)入C化合物和CHO中。答案 B

4、3 測(cè)定礦質(zhì)元素在植物體內(nèi)的分布和利用例3 把菜豆幼苗放在含P的完全培養(yǎng)液中培養(yǎng)1h，測(cè)其放射性，發(fā)現(xiàn)幼苗各部分都含有P。然后將該幼苗轉(zhuǎn)移到不含P的完全培養(yǎng)液中培養(yǎng)1h，再測(cè)定放射性。預(yù)計(jì)P在植株體內(nèi)分布的變化最可能是 （ ）AP在下層葉中減少，幼嫩部分增加 BP在下層葉中增加，幼嫩部分減少CP在下層葉中減少，幼嫩部分減少 DP在下層葉中增加，幼嫩部分不變解析 當(dāng)培養(yǎng)液中缺乏某種可再度利用的必需礦質(zhì)元素時(shí)，植物體內(nèi)發(fā)生調(diào)節(jié)，即優(yōu)先保證幼嫩組織的生長(zhǎng)發(fā)育，老葉中的礦質(zhì)元素轉(zhuǎn)移到幼嫩組織中去，從而使老葉受到損害。答案 A4 研究細(xì)胞的生物膜在功能上的聯(lián)系例4 把胰腺細(xì)胞培養(yǎng)在含H標(biāo)記的亮氨酸的培養(yǎng)

5、液中，最后測(cè)得細(xì)胞分泌物中含有放射性的胰島素。若用儀器追蹤上述過(guò)程中放射性同位素在細(xì)胞結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)的先后順序，最可能是 （ ） 線(xiàn)粒體 核糖體 中心體 內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 高爾基體 細(xì)胞膜 細(xì)胞核A B.C. D.解析 將用放射性同位素標(biāo)記的氨基酸，使其進(jìn)入胰腺細(xì)胞，目的是為了了解細(xì)胞的分泌蛋白的合成、加工、運(yùn)輸和分泌的過(guò)程。根據(jù)細(xì)胞的生物膜系統(tǒng)及細(xì)胞的亞顯微結(jié)構(gòu)的功能可知，其過(guò)程為：細(xì)胞膜核糖體內(nèi)質(zhì)網(wǎng)高爾基體細(xì)胞膜。答案 B5 研究原腸胚三個(gè)胚層的發(fā)育方向例5 動(dòng)物學(xué)家研究蛙的胚胎發(fā)育時(shí)，用C將囊胚植物半球的表面部分細(xì)胞作上標(biāo)記，這些標(biāo)記可能出現(xiàn)在蝌蚪的 （ ）A肝臟和胰臟 B骨骼和肌肉 C心臟和腎臟 D

6、大腦和小腦解析 蛙的囊胚通過(guò)動(dòng)物半球外包和植物半球內(nèi)陷，形成了具有一孔（胚孔）、二腔（原腸腔、縮小的囊胚腔）、三胚層（外胚層、中胚層、內(nèi)胚層）的原腸胚，內(nèi)陷的植物半球形成了原腸胚的內(nèi)胚層。其中外胚層將發(fā)育成神經(jīng)系統(tǒng)、感覺(jué)器官、表皮及其附屬結(jié)構(gòu)；中胚層發(fā)育成骨骼、肌肉以及循環(huán)、排泄、生殖系統(tǒng)等；內(nèi)胚層發(fā)育成肝、胰等腺體，以及呼吸道、消化道的上皮。答案 A6 噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)例6 用P和S標(biāo)記噬菌體后，讓其侵染細(xì)菌，繁殖一代后，在子代噬菌體的組成結(jié)構(gòu)成分中，能夠找到的放射性元素為（ ）A可在外殼中找到P和S B可在DNA中找到PC可在外殼中找到S D可在DNA找到P和S解析 噬菌體是DNA病毒，

7、P只能標(biāo)記在噬菌體的DNA上，S只能標(biāo)記在噬菌體的蛋白質(zhì)外殼上。在噬菌體侵染細(xì)菌的過(guò)程中，只有DNA進(jìn)入了細(xì)菌細(xì)胞，而蛋白質(zhì)外殼沒(méi)有進(jìn)入，說(shuō)明DNA具有連續(xù)性，是噬菌體的遺傳物質(zhì)，子代噬菌體的DNA和蛋白質(zhì)外殼大都以細(xì)菌的成分為原料合成。所以在產(chǎn)生的子代噬菌體的結(jié)構(gòu)成分中，只有子代噬菌體的DNA分子上帶P，完全沒(méi)有S。答案 B7 DNA探針 例7 下列有關(guān)DNA探針的應(yīng)用說(shuō)法不正確的是 （ ）A.可應(yīng)用于疾病的診斷 B.可應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)C可應(yīng)用于基因治療 D.可快速靈敏地檢測(cè)飲用水中病毒的含量 解析 基因診斷是用放射性同位素（P）、熒光分子等標(biāo)記的DNA做探針，利用DNA分子雜交原理，鑒定被測(cè)

8、標(biāo)本上的遺傳信息，達(dá)到檢測(cè)疾病的目的。利用DNA探針可以檢測(cè)遺傳性疾病，如用苯丙氨酸羥化酶基因探針可以檢測(cè)出苯丙酮尿癥；利用DNA探針還可以快速靈敏地檢測(cè)飲用水中病毒的含量；此外，DNA探針在環(huán)境監(jiān)測(cè)等方面也得到了應(yīng)用。而基因治療是把健康的外源基因?qū)胗谢蛉毕莸募?xì)胞中，達(dá)到治療疾病的目的。不屬于DNA探針的應(yīng)用。答案 C8 證明DNA的復(fù)制是半保留復(fù)制例8 將用P標(biāo)記的一個(gè)雙鏈DNA分子放入P的培養(yǎng)基中（DNA復(fù)制的其它條件均適宜），連續(xù)復(fù)制三代，其后代中含有P和P的DNA分子之比為 （ ）A17 B18 C14 D08解析 DNA分子的復(fù)制是半保留復(fù)制：復(fù)制過(guò)程中DNA的兩條母鏈?zhǔn)紫冉庑?，然后以解開(kāi)的兩條母鏈為模板，按照堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，形成兩條互補(bǔ)的子鏈，最后形成兩個(gè)子代DNA分子，即每個(gè)子代DNA分子均含有一條母鏈