2025版高考生物一轮复习第6单元遗传的分子基础素养加强课6同位素标记法及其应用学案.docVIP

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同位素标记法及其应用

同位素标记法在中学生物试验中的应用归纳

在有关DNA分子的探讨中，常用32P来标记DNA分子。用α、β和γ表示ATP或dATP(d表示脱氧)上三个磷酸基团所处的位置(A—Pα～Pβ～Pγ或dA—Pα～Pβ～Pγ)。回答下列问题：

(1)某种酶可以催化ATP的一个磷酸基团转移到DNA末端上，同时产生ADP。若要用该酶把32P标记到DNA末端上，那么带有32P的磷酸基团应在ATP的________(填“α”“β”或“γ”)位上。

(2)若用带有32P的dATP作为DNA生物合成的原料，将32P标记到新合成的DNA分子上，则带有32P的磷酸基团应在dATP的________(填“α”“β”或“γ”)位上。

(3)将一个某种噬菌体DNA分子的两条链用32P进行标记，并使其感染大肠杆菌，在不含有32P的培育基中培育一段时间。若得到的全部噬菌体双链DNA分子都装配成噬菌体(n个)并释放，则其中含有32P的噬菌体所占比例为2/n，缘由是________________________________________________________________

__________________________________________________________________。

[审题指导](1)弄清ATP中带有32P的磷酸基团的三个位置A—Pα～Pβ～Pγ。(2)弄清两个试验的目的，一个是让某种酶催化ATP的一个磷酸基团转移到DNA末端上，另一个是用带有32P的dATP作为DNA合成的原料。(3)依据DNA分子半保留复制的特点说明含有32P的噬菌体所占比例为2/n的缘由。

[解析](1)依据题干信息可知，该酶能将ATP水解成ADP和磷酸基团(Pγ)，同时将Pγ基团转移到DNA末端上。因此需将32P标记到ATP的γ位上。(2)DNA生物合成的原料为脱氧核苷酸。将dATP两个高能磷酸键都水解后的产物为dA—Pα(腺嘌呤脱氧核苷酸)，该产物为合成DNA的原料。因此需将32P标记到dATP的α位上。(3)一个含有32P标记的噬菌体双链DNA分子经半保留复制后，标记的两条单链只能安排到两个噬菌体的双链DNA分子中，因此在得到的n个噬菌体中只有2个带有标记。

[答案](1)γ(2)α(3)一个含有32P标记的噬菌体双链DNA分子经半保留复制后，标记的两条单链只能安排到两个噬菌体的双链DNA分子中，因此在得到的n个噬菌体中只有2个带有标记

1．同位素标记法在中学生物学试验中的应用

(1)探究光合作用中元素(原子)的转移：①美国科学家鲁宾和卡门用18O分别标记H2O和CO2，证明光合作用释放的氧气全部来自水。②卡尔文等用14C标记的CO2供小球藻进行光合作用，追踪检测其放射性，探明白CO2

(2)证明DNA是遗传物质：赫尔希和蔡斯分别用放射性同位素标记蛋白质和DNA的特征元素，即用32P标记噬菌体的DNA，用35S标记噬菌体的蛋白质，证明DNA是噬菌体的遗传物质。

(3)探讨分泌蛋白的合成和运输：用3H标记亮氨酸，探讨分泌蛋白在细胞中的合成、运输与分泌途径，证明分泌蛋白在附着于内质网上的核糖体中合成之后，依据内质网→高尔基体→细胞膜的方向运输，从而证明白细胞内的各种生物膜在功能上是紧密联系的。

(4)证明DNA分子进行半保留复制：用含有15N标记的NH4Cl培育液培育大肠杆菌，让大肠杆菌繁殖几代，再将大肠杆菌转移到含14N的一般培育液中培育，然后在不同时刻收集大肠杆菌并提取DNA，再通过密度梯度离心来区分亲代与子代DNA，从而证明DNA的复制是以半保留的方式进行的。

(5)探讨生长素的极性运输：证明植物生长素的极性运输时，用同位素14C标记茎形态学上端的生长素(吲哚乙酸)，可在茎的形态学下端检测到放射性同位素14C，而标记茎形态学下端的生长素，在茎的形态学上端检测不到放射性同位素

2．与荧光标记法的区分

(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，在蓝光或近紫外光照耀下放射绿色荧光。

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，在紫外光的照耀下可放射红色荧光。

(2)人教版教材中用到的荧光标记法：

①《必修1》P67“细胞融合试验”：这一试验很有力地证明白细胞膜的结构特点是具有肯定的流淌性。

②《必修2》P30“基因在染色体上的试验证据”：通过现代分子生物学技术，运用荧光标记的手段，可以很直观地视察到某一基因在染色体上的位置。

1．在前人进行的下列探讨中，采纳的核心技术相同(或相像)的一组是()

①证明光合作用所释放的氧气来自水

②用紫外线等处理青霉菌选育高产青霉素菌株

③用T2噬菌