(共16张PPT)
必修2 遗传与进化
素养加强课5 同位素标记法及其应用
提升点1 同位素标记法在高中生物学实验中的应用归纳
1．放射性同位素标记法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
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
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
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．稳定性同位素标记法在高中生物学实验中的应用
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“荧光标记的小鼠细胞和人细胞融合实验”。这一实验很有力地证明了细胞膜的结构特点——具有流动性。
同位素标记技术常用于遗传学的研究。下列有关说法正确的是( )
A．利用35S证明烟草花叶病毒的遗传物质是RNA而不是蛋白质
B．DNA半保留复制的探究实验中，用15N标记的NH4Cl培养大肠杆
菌
C．利用32P研究基因的转录、翻译机制以及DNA分子结构模型
D．T2噬菌体侵染细菌实验中，需要用35S和32P共同标记同一噬菌体
√
B [证明烟草花叶病毒的遗传物质是RNA还是蛋白质时，关键是要把RNA和蛋白质分开，没有用到同位素标记技术，A错误；用15N标记的NH4Cl培养大肠杆菌，由于含15N的DNA链和含14N的DNA链的质量不同，离心后其在离心管中的位置不同，故可以判断DNA的复制方式，B正确；研究DNA分子结构模型不需要使用同位素标记法，运用的是构建物理模型的方法来研究DNA分子结构，C错误；T2噬菌体侵染细菌实验中，需要用35S和32P分别标记不同的噬菌体，D错误。]
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
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位于两条姐妹染色单体上，且由着丝粒连在一起。(如图所示)
(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，如下图(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．某性原细胞(2n＝16)的DNA全部被32P标记，其在含31P的培养基中进行一次有丝分裂后继续进行减数分裂，下列能正确表示有丝分裂前期(白色柱状图)和减数分裂Ⅰ前期(灰色柱状图)每个细胞中含32P的染色单体和核DNA分子数目的是( )
√
2．某二倍体高等动物(2n＝24)的某个精原细胞(全部DNA被32P标记)在31P培养液中培养一段时间，分裂过程中形成的其中一个细胞如图所示(1～8表示基因)，图中有两条染色体含有32P，下列叙述正确的是( )
A．图示细胞正在经历第2次胞质分裂
B．该精原细胞分裂结束后可形成4个精细胞
C．图示细胞形成的子细胞可能不带有32P
D．1与2都可突变体现了基因突变的不定向性
√
C [图示细胞着丝粒分裂，姐妹染色单体分离并移向细胞两极，且细胞内没有同源染色体，故该细胞处于减数分裂Ⅱ后期；图中细胞只有2条染色体DNA含有32P，说明精原细胞先进行了有丝分裂，再进行减数分裂，则该细胞正在进行第3次胞质分裂，A错误。该精原细胞先进行了有丝分裂，再进行减数分裂，因此该精原细胞分裂结束后可形成8个精细胞，B错误。图示细胞形成的子细胞中含有32P的染色体可能有0条、1条或2条，因此图示细胞形成的子细胞可能不带有32P，C正确。1与2都可突变体现了基因突变的随机性，D错误。]提升点1 同位素标记法在高中生物学实验中的应用归纳
1．放射性同位素标记法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
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
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
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
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．稳定性同位素标记法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
研究光合作用中氧气的来源 分别给小球藻提供H2O、C18O2和HO、CO2 检测小球藻释放O2的密度 光合作用释放的O2来自H2O
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“荧光标记的小鼠细胞和人细胞融合实验”。这一实验很有力地证明了细胞膜的结构特点——具有流动性。
同位素标记技术常用于遗传学的研究。下列有关说法正确的是( )
A．利用35S证明烟草花叶病毒的遗传物质是RNA而不是蛋白质
B．DNA半保留复制的探究实验中，用15N标记的NH4Cl培养大肠杆菌
C．利用32P研究基因的转录、翻译机制以及DNA分子结构模型
D．T2噬菌体侵染细菌实验中，需要用35S和32P共同标记同一噬菌体
B [证明烟草花叶病毒的遗传物质是RNA还是蛋白质时，关键是要把RNA和蛋白质分开，没有用到同位素标记技术，A错误；用15N标记的NH4Cl培养大肠杆菌，由于含15N的DNA链和含14N的DNA链的质量不同，离心后其在离心管中的位置不同，故可以判断DNA的复制方式，B正确；研究DNA分子结构模型不需要使用同位素标记法，运用的是构建物理模型的方法来研究DNA分子结构，C错误；T2噬菌体侵染细菌实验中，需要用35S和32P分别标记不同的噬菌体，D错误。]
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
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位于两条姐妹染色单体上，且由着丝粒连在一起。(如图所示)
(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，如下图(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．某性原细胞(2n＝16)的DNA全部被32P标记，其在含31P的培养基中进行一次有丝分裂后继续进行减数分裂，下列能正确表示有丝分裂前期(白色柱状图)和减数分裂Ⅰ前期(灰色柱状图)每个细胞中含32P的染色单体和核DNA分子数目的是( )
A B
C D
A
2．某二倍体高等动物(2n＝24)的某个精原细胞(全部DNA被32P标记)在31P培养液中培养一段时间，分裂过程中形成的其中一个细胞如图所示(1～8表示基因)，图中有两条染色体含有32P，下列叙述正确的是( )
A．图示细胞正在经历第2次胞质分裂
B．该精原细胞分裂结束后可形成4个精细胞
C．图示细胞形成的子细胞可能不带有32P
D．1与2都可突变体现了基因突变的不定向性
C [图示细胞着丝粒分裂，姐妹染色单体分离并移向细胞两极，且细胞内没有同源染色体，故该细胞处于减数分裂Ⅱ后期；图中细胞只有2条染色体DNA含有32P，说明精原细胞先进行了有丝分裂，再进行减数分裂，则该细胞正在进行第3次胞质分裂，A错误。该精原细胞先进行了有丝分裂，再进行减数分裂，因此该精原细胞分裂结束后可形成8个精细胞，B错误。图示细胞形成的子细胞中含有32P的染色体可能有0条、1条或2条，因此图示细胞形成的子细胞可能不带有32P，C正确。1与2都可突变体现了基因突变的随机性，D错误。]
21世纪教育网(www.21cnjy.com)
