1、同位素示踪与荧光标记技术 1同位素示踪法 (1)同位素示踪法:用示踪元素标记的化合物, 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。这种科学的研究方法叫做同位素示踪法,也叫同位素标记法。 (2)应用:可用于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。 还可用于疾病的诊断和治疗,如碘的放射性 同位素可以用来治疗甲状腺肿大。 (3)使用注意事项:一次只能使用一种同位素标记 2荧光标记法 荧光标记法(Fluorescent Labeling)是利用荧光蛋白或荧光蛋白基因作为标志物对研究对象进 行标记的分析方法。 (1)
2、常用的荧光蛋白为绿色和红色两种 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,分子量为 27 kD, 具有 238 个氨基酸,蓝光或近紫外光照射,发射绿色荧光。 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 可发射红色荧光,有着广泛的应用前景。 (2)人教版教材中用到荧光标记法的地方 必修 1P66“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。 必修 2P30“基因在染色体上的实验证据”:通过现代分子生物学技术,运用荧光标记 的手段,可以很直观地观察到某一基因在染色体上的位置。 (3)荧光标记法特别是在免疫
3、学研究中也有重要的作用,例如免疫荧光抗体标记法。将已知的 抗体或抗原分子标记上荧光素,当与其相对应的抗原或抗体起反应时,在形成的复合物上就 带有一定量的荧光素,在荧光显微镜下就可以看见发出荧光的抗原抗体结合部位,检测出抗 原或抗体。 命题设计 1 (2018 山东青岛一模)同位素标记法常用于追踪物质运行和变化规律的研究, 下列相关叙述 不正确的是( ) A给小鼠供应 18O 2,其呼出气体中可能含有 C 18O 2 B用含 3H 标记的尿嘧啶核糖核苷酸的营养液培养洋葱根尖,只能在分生区细胞中检测到放 射性 C用 15N 标记 DNA 分子,可用于研究 DNA 分子的半保留复制 D用 32P 标
4、记的噬菌体侵染大肠杆菌,保温、搅拌、离心后可检测到沉淀物中放射性很高 解析:选 B。给小鼠供应 18O 2,参与有氧呼吸的第三阶段生成 H 18 2O,H 18 2O 再参与有氧呼吸 的第二阶段生成 C18O2,因此其呼出气体中可能含有 C18O2,A 正确;3H 标记的尿嘧啶核糖 核苷酸是合成 RNA 的原料,由于所有细胞都能合成 RNA,因此用含 3H 标记的尿嘧啶核糖 核苷酸的营养液培养洋葱根尖,不仅能在分生区细胞中检测到放射性,在其他细胞中也能检 测到放射性,B 错误;用 15N 标记 DNA 分子,可用于研究 DNA 分子的半保留复制,C 正确; 32P 标记的是噬菌体的 DNA,噬
5、菌体侵染细菌时,只有 DNA 进入细菌并随着细菌离心到沉 淀物中,因此用 32P 标记的噬菌体侵染大肠杆菌,保温、搅拌、离心后可检测到沉淀物中放 射性很高,D 正确。 2下列生物学研究中,应用同位素标记法能实现研究目的的是( ) A15N 标记脱氧核苷酸,证明 DNA 的分子结构为规则的双螺旋 B35S 标记蛋白质,证明 DNA 是一切生物的主要遗传物质 C18O 标记 CO2,观察光合作用吸收的 CO2中 O 元素的去向 D3H 标记胸腺嘧啶,证明通过转录过程合成 RNA 解析:选 C。15N 标记 DNA 分子,证明了 DNA 分子的复制方式是半保留复制,A 错误;噬 菌体的 DNA 中不
6、含 S 元素,但其蛋白质外壳中含有 S 元素,因此本实验只能说明噬菌体侵 染细菌时蛋白质外壳没有进入细菌内,B 错误;18O 标记 CO2,可以用于观察光合作用吸收 的 CO2中 O 元素的去向,C 正确;转录过程利用的原料是四种核糖核苷酸,不会利用胸腺嘧 啶,D 错误。 3 荧光显微技术是用荧光显微镜观察被荧光染料处理的生物样品, 由于能观察细胞内动态变 化,且效果良好,现在得到了广泛的应用。请回答下列问题: (1)1970 年,科学家分别用绿色和红色荧光染料,标记小鼠和人体细胞膜上的蛋白质,然后将 人、鼠细胞融合,并分为两组。开始时,融合细胞的一半发红色荧光,另一半发绿色荧光, 将其中一组
7、置于 37 下处理 40 min,两种颜色的荧光均匀分布;将另一组置于 0 下处理 40 min,融合细胞仍一半发红色荧光,一半发绿色荧光。该实验说明,细胞膜具有流动性, 且流动性的大小与_有关。 (2)如果用黄色荧光染料标记染色体上的端粒,在细胞分裂的分裂期(分裂未完成),一个果蝇 体细胞中共有_个黄色荧光点,一个大肠杆菌细胞中共有_个黄色荧光点。 (3)如果在一对同源染色体上,用相同颜色的荧光染料标记相同或等位基因,用不同颜色的荧 光染料标记非等位基因,在四分体时期,一个初级精母细胞中相同颜色的荧光点有_ 个,并可观察到不同颜色的荧光点在染色体上呈_排列,从而用现代分子生物学技术 证明了基
8、因位于染色体上。 解析: (1)在两种细胞刚融合时, 融合细胞一半发红色荧光, 一半发绿色荧光, 其中一组经 37 处理 40 min 后两种颜色的荧光均匀分布,这说明细胞膜具有流动性;而另一组经 0 处理 40 min 后,融合细胞仍是一半发红色荧光,一半发绿色荧光,说明细胞膜的流动性与温度有 关。(2)端粒是每条染色体两端的一段特殊序列的 DNA。未复制的染色体有 2 个端粒,则已 复制的染色体有 4 个端粒,一个果蝇体细胞中共有 8 条染色体,所以该细胞在分裂期(分裂未 完成)共有 32 个端粒。大肠杆菌为原核生物,原核细胞中没有染色体,DNA 呈环状,没有端 粒。(3)在四分体时期,染色体已复制,一对同源染色体上的相同或等位基因有 4 个,故该初 级精母细胞中相同颜色的荧光点有 4 个。因基因在染色体上呈线性排列,所以可观察到不同 颜色的荧光点在染色体上呈线性排列。 答案:(1)温度 (2)32 0 (3)4 线性