新人教高考生物学一轮复习素养加强课6 同位素标记法及其应用(共35张PPT)
文档属性
| 名称 | 新人教高考生物学一轮复习素养加强课6 同位素标记法及其应用(共35张PPT) |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 704.2KB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2023-12-17 21:18:38 | ||
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文档简介
(共35张PPT)
素养加强课6 同位素标记法及其应用
新人教高考生物学一轮复习
1．放射性同位素标记在高中生物学实验中的应用
实验目的 标记物 标记物转移情况 实验结论
研究分泌蛋白的合成和分泌过程 用3H标记的亮氨酸 核糖体→内质网→高尔基体→细胞膜 各种细胞器既有明确的分工，相互之间又协调配合
提升点1 同位素标记法在高中生物学实验中的应用归纳
实验目的 标记物 标记物转移情况 实验结论
研究光合作用中CO2如何转变为糖类 14CO2 14CO2→14C3→(14CH2O) 光合作用过程中CO2首先固定在C3中
实验目的 标记物 标记物转移情况 实验结论
探究生物的遗传物质 亲代噬菌体中的32P(DNA)、35S(蛋白质) 子代噬菌体检测到32P，未检测到35S DNA是遗传物质
实验目的 标记物 标记物转移情况 实验结论
探究DNA复制、转录的原料 3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸、尿嘧啶核糖核苷酸 标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸主要集中在细胞核，尿嘧啶核糖核苷酸主要集中在细胞质 标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸用于合成DNA，尿嘧啶核糖核苷酸用于合成RNA
实验目的 标记物 标记物转移情况 实验结论
生长素的极性运输 含14C的生长素 标记物在形态学上端，在形态学下端可检测到标记物，反之不行 生长素只能从植物体的形态学上端运输到形态学下端
2．稳定性同位素标记在高中生物学实验中的应用
实验目的 标记物 标记物的检测 实验结论
证明DNA分子半保留复制方式 亲代DNA双链用15N标记，以14N为原料进行复制 分别检测亲代、子一代、子二代DNA分子的密度 DNA的复制方式为半保留复制
3．与荧光标记法的区别
(1)常用的荧光蛋白有绿色和红色两种
①绿色荧光蛋白(GFP)常用的是来源于发光水母的一种功能独特的蛋白质，蓝光或近紫外光照射，发出绿色荧光。
②红色荧光蛋白来源于珊瑚虫，是一种与绿色荧光蛋白同源的荧光蛋白，在紫外光的照射下可发出红色荧光。
(2)人教版教材中用到的荧光标记法
《必修1》 P43“荧光标记小鼠细胞和人细胞细胞融合实验”。这一实验很有力地证明了细胞膜的结构特点是具有一定的流动性。
1．(2022·北京海淀区期中)下列生命现象的研究中，同位素应用不正确的是( )
A．3H，追踪分泌蛋白在细胞内的合成与运输
B．16O和18O，追踪光合作用中氧气的来源
C．35S，验证DNA复制方式为半保留复制
D．32P和35S，确定噬菌体的遗传物质是DNA
C [用含有3H标记的某种氨基酸可追踪分泌蛋白在细胞内的合成与运输，A不符合题意；鲁宾与卡门利用同位素18O分别标记二氧化碳和水，再分别提供给两组小球藻进行光合作用，检测两组实验释放的氧气是否为18O2，以此追踪光合作用中氧气的来源，B不符合题意；DNA的组成元素为C、H、O、N、P，没有S，因此不能用35S验证DNA复制方式为半保留复制，C符合题意；噬菌体的DNA中含有P，蛋白质中含有S，用32P和35S分别标记后的噬菌体侵染未标记的大肠杆菌，可以确定噬菌体的遗传物质，D不符合题意。]
2．(2022·江苏南京一模)下列实验或操作中，未采用同位素标记法的是( )
A．证明光合作用过程中释放的氧气来自水
B．单克隆抗体的制备
C．赫尔希和蔡斯的T2噬菌体侵染细菌实验
D．探明CO2转化为有机物的途径
B [证明光合作用过程中释放的氧气来自水的实验，采用了同位素标记法，用氧的同位素18O分别标记H2O和CO2，证明了光合作用过程中释放的氧气全部来自水，A不符合题意；单克隆抗体的制备采用了动物细胞工程中的动物细胞培养及动物细胞融合技术，B符合题意；T2噬菌体侵染细菌的实验，分别用35S和32P标记蛋白质和DNA，利用了同位素标记法，C不符合题意；探明CO2转化为有机物的途径，用碳的同位素14C标记CO2，利用了同位素标记法，D不符合题意。]
(教师用书独具)
(2021·全国甲卷)用一段由放射性同位素标记的DNA片段可以确定基因在染色体上的位置。某研究人员使用放射性同位素32P标记的脱氧腺苷三磷酸(dATP，dA-Pα～Pβ～Pγ，)等材料制备了DNA片段甲(单链)，对W基因在染色体上的位置进行了研究，实验流程的示意图如下。
回答下列问题：
(1)该研究人员在制备32P标记的DNA片段甲时，所用dATP的α位磷酸基团中的磷必须是32P，原因是_____________________________
__________________________________________________________
__________________________________________________________
__________________________________________________________。
(2)该研究人员以细胞为材料制备了染色体样品，在混合操作之前去除了样品中的RNA分子，去除RNA分子的目的是________________
__________________________________________________________
__________________________________________________________。
(3)为了使片段甲能够通过碱基互补配对与染色体样品中的W基因结合，需要通过某种处理使样品中的染色体DNA________。
(4)该研究人员在完成上述实验的基础上，又对动物细胞内某基因的mRNA进行了检测，在实验过程中用某种酶去除了样品中的DNA，这种酶是________。
[解析] (1)因为dATP分子中的两个特殊的化学键断裂后形成的腺嘌呤脱氧核苷酸是组成DNA的基本单位之一，所以只有α位磷酸基团中的磷是32P，才能使DNA合成原料具有放射性，最终使合成的DNA具有32P的放射性。(2)由题意可知，本实验的目的是用一段由放射性同位素标记的DNA片段确定基因在染色体上的位置，在混合操作之前应去除样品中的RNA分子，若不去除RNA分子，则RNA会
与DNA分子碱基互补配对结合，从而影响DNA与染色体对应位点的DNA结合，导致无法确定基因在染色体上的位置。(3)DNA要先解开双链，片段甲才能通过碱基互补配对与染色体样品中的W基因结合，因此，需要通过某种处理使样品中的染色体DNA解旋。(4)因为酶具有专一性，故应用DNA水解酶去除样品中的DNA。
[答案] (1)dATP分子中的两个特殊的化学键断裂后形成的腺嘌呤脱氧核苷酸是组成DNA的基本单位之一，所以α位磷酸基团中的磷是32P，才能使DNA具有32P的放射性 (2)防止RNA分子与DNA分子碱基互补配对结合，从而影响DNA与染色体对应位点的DNA结合 (3)解旋 (4)DNA水解酶(或DNA酶)
1．DNA分子复制后DNA的存在位置与去向
(1)2个子DNA位置：当1个DNA分子复制形成2个新DNA分子后，这2个子DNA恰位于两条姐妹染色单体上，且由着丝粒连在一起。(如图所示)
提升点2 同位素标记法在DNA半保留复制与细胞分裂综合中的应用
(2)子DNA去向：在有丝分裂后期或减数分裂Ⅱ后期，当着丝粒分裂时，两条姐妹染色单体分开，分别移向细胞两极，此时子DNA随染色单体分开而分开。
2．有丝分裂中染色体标记情况
(1)过程图解(一般只研究一条染色体)
复制一次(母链标记，培养液不含标记同位素)：
转至不含放射性培养液中再培养一个细胞周期：
(2)规律总结：若只复制一次，产生的子染色体都带有标记；若复制两次，产生的子染色体只有一半带有标记。
3．减数分裂中染色体标记情况分析
(1)过程图解：减数分裂一般选取一对同源染色体为研究对象，如图(母链标记，培养液不含标记同位素)：
(2)规律总结：由于减数分裂DNA只复制一次，细胞分裂两次，因此产生的子染色体都带有标记。
1．(2022·湖北武汉调研)将某二倍体生物的精原细胞的全部核DNA分子双链用32P标记，然后置于不含放射性同位素的培养液中培养，一段时间后检测发现，某个细胞每条染色单体均带有放射性。该细胞所处的时期不可能是( )
A．第一次有丝分裂前期 B．第二次有丝分裂中期
C．减数第一次分裂后期 D．减数第二次分裂前期
B [因为第一次有丝分裂间期DNA复制了一次，且DNA的复制方式为半保留复制，所以第一次有丝分裂前期每个DNA分子中的一条链有放射性，一条没有放射性，故每条染色单体均带有放射性，A不符合题意；第二次有丝分裂间期DNA分子又进行了一次复制，得到的每条染色体上一条染色单体有放射性，另外一条染色单体没有放射性，因此第二次有丝分裂中期一半的染色单体有放射性，一半的染色单体没有放射性，B符合题意；减数第一次分裂前的间期DNA
分子复制了一次，减数第一次分裂后期同源染色体分离，因为DNA分子的复制方式为半保留复制，因此减数第一次分裂后期每条染色体上的染色单体都有放射性，C不符合题意；减数分裂时，DNA复制一次，细胞分裂两次，根据DNA分子的半保留复制特点可知，减数第二次分裂前期每条染色体上的染色单体都有放射性，D不符合题意。]
2．(2022·山东济宁邹城期中)将正常生长的玉米根尖细胞放在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养液中，待其经历一个细胞周期的时间后，再转入不含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养液中培养，让其再经历一个细胞周期的时间。此时获得的子细胞内DNA分子的标记情况不可能为(只考虑其中一对同源染色体上的DNA分子)( )
① ② ③ ④
A．① B．② C．③ D．④
B [依据DNA的半保留复制方式可知，玉米根尖细胞放在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养液中，待其完成1个细胞周期后，每个子细胞中的核DNA分子均为1条链含3H，1条链不含3H；再转入不含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养液中培养，在有丝分裂的间期，每一个核DNA分子经过复制后所形成的2个子代DNA分子中，有1个DNA分子的1条链含3H，另1条链不含3H，另一个DNA分子的2条链
都不含有3H，这2个DNA分子分别位于每条染色体的2条姐妹染色单体上，在有丝分裂的后期，着丝粒分裂，2条姐妹染色单体分开成为2条子染色体，由于子染色体移向两极是随机的，获得的子细胞内DNA分子的标记情况会出现①③④的结果；②中有一个DNA分子两条链都带有3H标记，由之前分析可知，不会出现这样的DNA分子，B正确，A、C、D错误。]
(教师用书独具)
(2022·山东济南一模)将两个两条链均被3H标记的M基因导入某动物(2n＝40)精原细胞的染色体中，然后置于不含3H的培养液中培养，经过两次细胞分裂后产生4个子细胞，测定子细胞的染色体被标记情况。不考虑互换和染色体变异，下列叙述错误的是( )
A．4个子细胞中被3H标记的染色体总条数最多为4条，最少为2条
B．产生的子细胞中被3H标记的染色体数可能为0、1、2
C．若4个子细胞中只有3个含有3H，则一定进行了有丝分裂
D．若4个子细胞中只有2个含有3H，则一定进行了减数分裂
D [若两个M基因插入两条染色体中，则共有4条DNA单链被标记，则该精原细胞进行两次有丝分裂或减数分裂，含3H的染色体共有4条，则4个子细胞中被标记染色体的总条数为4条；若2个M基因插入同一条染色体上，则4个子细胞中被标记染色体的总条数为2条，A正确。M基因可能插入一条或两条染色体上，则有丝分裂和减数分裂产生的子细胞中被3H标记的染色体数可能为0、1、2，B正确；有丝分裂可能出现4个子细胞中只有3个含有3H，而减数分裂不会，C正确；有丝分裂和减数分裂产生的4个子细胞都可能是两个含有3H，还有两个不含3H，D错误。]
素养加强课6 同位素标记法及其应用
新人教高考生物学一轮复习
1．放射性同位素标记在高中生物学实验中的应用
实验目的 标记物 标记物转移情况 实验结论
研究分泌蛋白的合成和分泌过程 用3H标记的亮氨酸 核糖体→内质网→高尔基体→细胞膜 各种细胞器既有明确的分工，相互之间又协调配合
提升点1 同位素标记法在高中生物学实验中的应用归纳
实验目的 标记物 标记物转移情况 实验结论
研究光合作用中CO2如何转变为糖类 14CO2 14CO2→14C3→(14CH2O) 光合作用过程中CO2首先固定在C3中
实验目的 标记物 标记物转移情况 实验结论
探究生物的遗传物质 亲代噬菌体中的32P(DNA)、35S(蛋白质) 子代噬菌体检测到32P，未检测到35S DNA是遗传物质
实验目的 标记物 标记物转移情况 实验结论
探究DNA复制、转录的原料 3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸、尿嘧啶核糖核苷酸 标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸主要集中在细胞核，尿嘧啶核糖核苷酸主要集中在细胞质 标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸用于合成DNA，尿嘧啶核糖核苷酸用于合成RNA
实验目的 标记物 标记物转移情况 实验结论
生长素的极性运输 含14C的生长素 标记物在形态学上端，在形态学下端可检测到标记物，反之不行 生长素只能从植物体的形态学上端运输到形态学下端
2．稳定性同位素标记在高中生物学实验中的应用
实验目的 标记物 标记物的检测 实验结论
证明DNA分子半保留复制方式 亲代DNA双链用15N标记，以14N为原料进行复制 分别检测亲代、子一代、子二代DNA分子的密度 DNA的复制方式为半保留复制
3．与荧光标记法的区别
(1)常用的荧光蛋白有绿色和红色两种
①绿色荧光蛋白(GFP)常用的是来源于发光水母的一种功能独特的蛋白质，蓝光或近紫外光照射，发出绿色荧光。
②红色荧光蛋白来源于珊瑚虫，是一种与绿色荧光蛋白同源的荧光蛋白，在紫外光的照射下可发出红色荧光。
(2)人教版教材中用到的荧光标记法
《必修1》 P43“荧光标记小鼠细胞和人细胞细胞融合实验”。这一实验很有力地证明了细胞膜的结构特点是具有一定的流动性。
1．(2022·北京海淀区期中)下列生命现象的研究中，同位素应用不正确的是( )
A．3H，追踪分泌蛋白在细胞内的合成与运输
B．16O和18O，追踪光合作用中氧气的来源
C．35S，验证DNA复制方式为半保留复制
D．32P和35S，确定噬菌体的遗传物质是DNA
C [用含有3H标记的某种氨基酸可追踪分泌蛋白在细胞内的合成与运输，A不符合题意；鲁宾与卡门利用同位素18O分别标记二氧化碳和水，再分别提供给两组小球藻进行光合作用，检测两组实验释放的氧气是否为18O2，以此追踪光合作用中氧气的来源，B不符合题意；DNA的组成元素为C、H、O、N、P，没有S，因此不能用35S验证DNA复制方式为半保留复制，C符合题意；噬菌体的DNA中含有P，蛋白质中含有S，用32P和35S分别标记后的噬菌体侵染未标记的大肠杆菌，可以确定噬菌体的遗传物质，D不符合题意。]
2．(2022·江苏南京一模)下列实验或操作中，未采用同位素标记法的是( )
A．证明光合作用过程中释放的氧气来自水
B．单克隆抗体的制备
C．赫尔希和蔡斯的T2噬菌体侵染细菌实验
D．探明CO2转化为有机物的途径
B [证明光合作用过程中释放的氧气来自水的实验，采用了同位素标记法，用氧的同位素18O分别标记H2O和CO2，证明了光合作用过程中释放的氧气全部来自水，A不符合题意；单克隆抗体的制备采用了动物细胞工程中的动物细胞培养及动物细胞融合技术，B符合题意；T2噬菌体侵染细菌的实验，分别用35S和32P标记蛋白质和DNA，利用了同位素标记法，C不符合题意；探明CO2转化为有机物的途径，用碳的同位素14C标记CO2，利用了同位素标记法，D不符合题意。]
(教师用书独具)
(2021·全国甲卷)用一段由放射性同位素标记的DNA片段可以确定基因在染色体上的位置。某研究人员使用放射性同位素32P标记的脱氧腺苷三磷酸(dATP，dA-Pα～Pβ～Pγ，)等材料制备了DNA片段甲(单链)，对W基因在染色体上的位置进行了研究，实验流程的示意图如下。
回答下列问题：
(1)该研究人员在制备32P标记的DNA片段甲时，所用dATP的α位磷酸基团中的磷必须是32P，原因是_____________________________
__________________________________________________________
__________________________________________________________
__________________________________________________________。
(2)该研究人员以细胞为材料制备了染色体样品，在混合操作之前去除了样品中的RNA分子，去除RNA分子的目的是________________
__________________________________________________________
__________________________________________________________。
(3)为了使片段甲能够通过碱基互补配对与染色体样品中的W基因结合，需要通过某种处理使样品中的染色体DNA________。
(4)该研究人员在完成上述实验的基础上，又对动物细胞内某基因的mRNA进行了检测，在实验过程中用某种酶去除了样品中的DNA，这种酶是________。
[解析] (1)因为dATP分子中的两个特殊的化学键断裂后形成的腺嘌呤脱氧核苷酸是组成DNA的基本单位之一，所以只有α位磷酸基团中的磷是32P，才能使DNA合成原料具有放射性，最终使合成的DNA具有32P的放射性。(2)由题意可知，本实验的目的是用一段由放射性同位素标记的DNA片段确定基因在染色体上的位置，在混合操作之前应去除样品中的RNA分子，若不去除RNA分子，则RNA会
与DNA分子碱基互补配对结合，从而影响DNA与染色体对应位点的DNA结合，导致无法确定基因在染色体上的位置。(3)DNA要先解开双链，片段甲才能通过碱基互补配对与染色体样品中的W基因结合，因此，需要通过某种处理使样品中的染色体DNA解旋。(4)因为酶具有专一性，故应用DNA水解酶去除样品中的DNA。
[答案] (1)dATP分子中的两个特殊的化学键断裂后形成的腺嘌呤脱氧核苷酸是组成DNA的基本单位之一，所以α位磷酸基团中的磷是32P，才能使DNA具有32P的放射性 (2)防止RNA分子与DNA分子碱基互补配对结合，从而影响DNA与染色体对应位点的DNA结合 (3)解旋 (4)DNA水解酶(或DNA酶)
1．DNA分子复制后DNA的存在位置与去向
(1)2个子DNA位置：当1个DNA分子复制形成2个新DNA分子后，这2个子DNA恰位于两条姐妹染色单体上，且由着丝粒连在一起。(如图所示)
提升点2 同位素标记法在DNA半保留复制与细胞分裂综合中的应用
(2)子DNA去向：在有丝分裂后期或减数分裂Ⅱ后期，当着丝粒分裂时，两条姐妹染色单体分开，分别移向细胞两极，此时子DNA随染色单体分开而分开。
2．有丝分裂中染色体标记情况
(1)过程图解(一般只研究一条染色体)
复制一次(母链标记，培养液不含标记同位素)：
转至不含放射性培养液中再培养一个细胞周期：
(2)规律总结：若只复制一次，产生的子染色体都带有标记；若复制两次，产生的子染色体只有一半带有标记。
3．减数分裂中染色体标记情况分析
(1)过程图解：减数分裂一般选取一对同源染色体为研究对象，如图(母链标记，培养液不含标记同位素)：
(2)规律总结：由于减数分裂DNA只复制一次，细胞分裂两次，因此产生的子染色体都带有标记。
1．(2022·湖北武汉调研)将某二倍体生物的精原细胞的全部核DNA分子双链用32P标记，然后置于不含放射性同位素的培养液中培养，一段时间后检测发现，某个细胞每条染色单体均带有放射性。该细胞所处的时期不可能是( )
A．第一次有丝分裂前期 B．第二次有丝分裂中期
C．减数第一次分裂后期 D．减数第二次分裂前期
B [因为第一次有丝分裂间期DNA复制了一次，且DNA的复制方式为半保留复制，所以第一次有丝分裂前期每个DNA分子中的一条链有放射性，一条没有放射性，故每条染色单体均带有放射性，A不符合题意；第二次有丝分裂间期DNA分子又进行了一次复制，得到的每条染色体上一条染色单体有放射性，另外一条染色单体没有放射性，因此第二次有丝分裂中期一半的染色单体有放射性，一半的染色单体没有放射性，B符合题意；减数第一次分裂前的间期DNA
分子复制了一次，减数第一次分裂后期同源染色体分离，因为DNA分子的复制方式为半保留复制，因此减数第一次分裂后期每条染色体上的染色单体都有放射性，C不符合题意；减数分裂时，DNA复制一次，细胞分裂两次，根据DNA分子的半保留复制特点可知，减数第二次分裂前期每条染色体上的染色单体都有放射性，D不符合题意。]
2．(2022·山东济宁邹城期中)将正常生长的玉米根尖细胞放在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养液中，待其经历一个细胞周期的时间后，再转入不含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养液中培养，让其再经历一个细胞周期的时间。此时获得的子细胞内DNA分子的标记情况不可能为(只考虑其中一对同源染色体上的DNA分子)( )
① ② ③ ④
A．① B．② C．③ D．④
B [依据DNA的半保留复制方式可知，玉米根尖细胞放在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养液中，待其完成1个细胞周期后，每个子细胞中的核DNA分子均为1条链含3H，1条链不含3H；再转入不含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养液中培养，在有丝分裂的间期，每一个核DNA分子经过复制后所形成的2个子代DNA分子中，有1个DNA分子的1条链含3H，另1条链不含3H，另一个DNA分子的2条链
都不含有3H，这2个DNA分子分别位于每条染色体的2条姐妹染色单体上，在有丝分裂的后期，着丝粒分裂，2条姐妹染色单体分开成为2条子染色体，由于子染色体移向两极是随机的，获得的子细胞内DNA分子的标记情况会出现①③④的结果；②中有一个DNA分子两条链都带有3H标记，由之前分析可知，不会出现这样的DNA分子，B正确，A、C、D错误。]
(教师用书独具)
(2022·山东济南一模)将两个两条链均被3H标记的M基因导入某动物(2n＝40)精原细胞的染色体中，然后置于不含3H的培养液中培养，经过两次细胞分裂后产生4个子细胞，测定子细胞的染色体被标记情况。不考虑互换和染色体变异，下列叙述错误的是( )
A．4个子细胞中被3H标记的染色体总条数最多为4条，最少为2条
B．产生的子细胞中被3H标记的染色体数可能为0、1、2
C．若4个子细胞中只有3个含有3H，则一定进行了有丝分裂
D．若4个子细胞中只有2个含有3H，则一定进行了减数分裂
D [若两个M基因插入两条染色体中，则共有4条DNA单链被标记，则该精原细胞进行两次有丝分裂或减数分裂，含3H的染色体共有4条，则4个子细胞中被标记染色体的总条数为4条；若2个M基因插入同一条染色体上，则4个子细胞中被标记染色体的总条数为2条，A正确。M基因可能插入一条或两条染色体上，则有丝分裂和减数分裂产生的子细胞中被3H标记的染色体数可能为0、1、2，B正确；有丝分裂可能出现4个子细胞中只有3个含有3H，而减数分裂不会，C正确；有丝分裂和减数分裂产生的4个子细胞都可能是两个含有3H，还有两个不含3H，D错误。]
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