1、热点专题突破系列（四）同位素标记法的应用【三年考情分析三年考情分析】在近几年的高考试题中，同位素标记法多有涉及。试题的在近几年的高考试题中，同位素标记法多有涉及。试题的内容多与经典生物学实验联系，有时也设置新情境来进行命题，内容多与经典生物学实验联系，有时也设置新情境来进行命题，考查内容涉及细胞内的元素或化合物的来源、组成、分布和去考查内容涉及细胞内的元素或化合物的来源、组成、分布和去向以及细胞的结构和功能，化学物质的变化、反应机理等。对向以及细胞的结构和功能，化学物质的变化、反应机理等。对近三年高考分析如下：近三年高考分析如下：考查点考查点具体内容具体内容近三年考情统计近三年考情统计化学元素
2、的转化学元素的转移途径移途径光合作用产生的光合作用产生的O O2 2来自水来自水20122012北京北京T29T29暗反应中碳的去向暗反应中碳的去向细胞呼吸过程中的物质转移细胞呼吸过程中的物质转移生长素的极性运输生长素的极性运输生理过程及发生理过程及发生场所生场所分泌蛋白的分泌过程分泌蛋白的分泌过程20122012山东山东T5T5、T24T24DNADNA的半保留复制的半保留复制化合物的作用化合物的作用噬菌体侵染细菌实验噬菌体侵染细菌实验20112011浙江浙江T31T31【分类突破通关分类突破通关】类型一类型一 元素的转移途径元素的转移途径【通关典例通关典例】(2014(2014宝鸡模拟宝鸡
3、模拟)同位素的发现为探明许多生同位素的发现为探明许多生命的奥秘起了很重要的作用。命的奥秘起了很重要的作用。(1)(1)用用1818O O标记二氧化碳，使其参与光合作用，再经有氧呼吸，标记二氧化碳，使其参与光合作用，再经有氧呼吸，则则1818O O转移的途径是转移的途径是()A.CA.C1818O O2 2(CH(CH2 21818O)HO)H2 21818O O B.CB.C1818O O2 2(CHCH2 21818O O)C)C1818O O2 2C.C.D.CD.C1818O O2 21818O O2 2(2)(2)如果用含如果用含1515N N的蛋白质饲料饲养体内不含的蛋白质饲料饲养体
4、内不含1515N N的大白鼠，较长的大白鼠，较长一段时间后，从大白鼠的组织中分离出下列物质，其中含有一段时间后，从大白鼠的组织中分离出下列物质，其中含有1515N N的是的是(多选多选)()()A.A.脂肪酸脂肪酸B.B.淀粉酶淀粉酶C.C.肌糖原肌糖原D.D.生长激素生长激素(3)(3)植物光合作用产生的植物光合作用产生的O O2 2来自来自H H2 2O O，还是来自，还是来自COCO2 2？请写出简单？请写出简单实验思路证明你的结论。实验思路证明你的结论。_ 。【解题指南解题指南】解答本题需注意以下两点：解答本题需注意以下两点：(1)(1)识记识记COCO2 2中氧的转移途径：中氧的转移
5、途径：COCO2 2(CH(CH2 2O)COO)CO2 2。(2)(2)知道哪些化合物含有知道哪些化合物含有N N元素，如氨基酸、蛋白质、核苷酸、元素，如氨基酸、蛋白质、核苷酸、核酸、核酸、ATPATP等。等。【解析解析】(1)(1)二氧化碳在光合作用中参与暗反应，生成有机物二氧化碳在光合作用中参与暗反应，生成有机物(CH(CH2 2O)O)，有机物，有机物(葡萄糖葡萄糖)又在细胞呼吸中首先分解成丙酮酸，又在细胞呼吸中首先分解成丙酮酸，丙酮酸在有氧呼吸第二阶段分解成丙酮酸在有氧呼吸第二阶段分解成COCO2 2，所以二氧化碳中，所以二氧化碳中1818O O的的转移途径是：转移途径是：C C18
6、18O O2 2(CHCH2 21818O O)C)C1818O O2 2。(2)(2)淀粉酶和生长激素是蛋白质类化合物，含有淀粉酶和生长激素是蛋白质类化合物，含有N N元素。元素。(3)(3)本小题的实验设计可用同位素标记法。分别将用同位素本小题的实验设计可用同位素标记法。分别将用同位素1818O O标记的标记的H H2 21818O O和和C C1818O O2 2提供给两组植物进行光合作用实验，分析两提供给两组植物进行光合作用实验，分析两组植物光合作用释放的氧气，组植物光合作用释放的氧气，1818O O2 2仅在提供仅在提供H H2 21818O O的那组植物中的那组植物中产生，即可证明
7、光合作用产生的产生，即可证明光合作用产生的O O2 2来自来自H H2 2O O。答案：答案：(1)B(1)B(2)B(2)B、D D(3)(3)来自来自H H2 2O O。分别将。分别将C C1818O O2 2和和H H2 21818O O提供给两组植物，分析两组植提供给两组植物，分析两组植物光合作用释放的氧气，物光合作用释放的氧气，1818O O2 2仅在提供仅在提供H H2 21818O O的那组植物中产生，的那组植物中产生，即可证明上述结论即可证明上述结论【通关锦囊通关锦囊】化学元素转移途径的实例分析化学元素转移途径的实例分析1.1.光合作用产物中光合作用产物中O O元素的来源：元素
8、的来源：(1)(1)若用若用1818O O标记的标记的H H2 21818O O和未标记的和未标记的COCO2 2一起做实验，结果产生的一起做实验，结果产生的氧气全是氧气全是1818O O2 2。(2)(2)若用若用1818O O标记的标记的C C1818O O2 2和未标记的和未标记的H H2 2O O一起做实验，结果产生的一起做实验，结果产生的氧气全是氧气全是1616O O2 2。(3)(3)结论：光合作用过程中结论：光合作用过程中O O2 2中的中的O O全部来自全部来自H H2 2O O。2.2.暗反应过程中暗反应过程中C C元素的去向：元素的去向：(1)(1)标记方法：用标记方法：用
9、1414C C标记标记COCO2 2中的中的C C。(2)(2)转移途径：随着转移途径：随着1414COCO2 2的固定，的固定，1414C C首先出现在首先出现在C C3 3中，然后中，然后C C3 3被还原，被还原，1414C C进入进入C C5 5和和(CH(CH2 2O)O)中。中。3.3.研究细胞呼吸过程中物质的转移途径：研究细胞呼吸过程中物质的转移途径：(1)(1)用用1818O O标记氧气标记氧气(1818O O2 2)，生成的水全部有放射性，生成的二氧，生成的水全部有放射性，生成的二氧化碳全部无放射性，即化碳全部无放射性，即1818O O2 2H H2 21818O O。(2)
10、(2)用用1818O O标记葡萄糖标记葡萄糖(C(C6 6H H12121818O O 6 6)，生成的二氧化碳全部有放射，生成的二氧化碳全部有放射性，生成的水全部无放射性，即性，生成的水全部无放射性，即C C6 6H H12121818O O6 6CC1818O O2 2。4.4.生长素的极性运输：生长素的极性运输：(1)(1)实验过程：用同位素实验过程：用同位素1414C C标记植物组织的形态学上端的生长标记植物组织的形态学上端的生长素素(吲哚乙酸吲哚乙酸)，可在形态学下端探测到放射性同位素，可在形态学下端探测到放射性同位素1414C C，而标，而标记形态学下端的生长素，则在形态学上端探测
11、不到放射性同位记形态学下端的生长素，则在形态学上端探测不到放射性同位素。素。(2)(2)结论：植物生长素只能从形态学的上端运输到形态学的下结论：植物生长素只能从形态学的上端运输到形态学的下端。端。【通关特训通关特训】1.(20141.(2014潍坊模拟潍坊模拟)用用1818O O标记葡萄糖中的氧，经有氧呼吸后，标记葡萄糖中的氧，经有氧呼吸后，下列物质中可能有下列物质中可能有1818O O的是的是()A.HA.H2 2O OB.COB.CO2 2C.CC.C2 2H H5 5OHOHD.CD.C3 3H H6 6O O3 3【解析解析】选选B B。有氧呼吸过程中不会产生。有氧呼吸过程中不会产生C
12、 C2 2H H5 5OHOH和和C C3 3H H6 6O O3 3，用，用1818O O标记葡萄糖中的氧，经有氧呼吸第一阶段，氧进入丙酮酸，丙标记葡萄糖中的氧，经有氧呼吸第一阶段，氧进入丙酮酸，丙酮酸进入第二阶段产生酮酸进入第二阶段产生COCO2 2，所以，所以COCO2 2中含中含1818O O，而，而H H2 2O O中的氧来自中的氧来自空气中的空气中的O O2 2。2.(20142.(2014南京模拟南京模拟)光合作用是地球上最重要的化学反应。同光合作用是地球上最重要的化学反应。同位素标记法的引入，为探寻和建立光合作用的化学反应过程，位素标记法的引入，为探寻和建立光合作用的化学反应过
13、程，做出了巨大的贡献。做出了巨大的贡献。(1)1941(1)1941年，鲁宾用同位素标记法追踪光合作用中年，鲁宾用同位素标记法追踪光合作用中O O2 2的来源。的来源。鲁宾用鲁宾用H H2 21818O O和普通的和普通的COCO2 2进行小球藻光合作用实验进行小球藻光合作用实验(见图见图A)A)，结果放出的结果放出的O O2 2具有放射性。若用具有放射性。若用C C1818O O2 2和普通的和普通的H H2 2O O进行光合作用进行光合作用实验实验(见图见图B)B)，结果产生的，结果产生的O O2 2不具有放射性。综合实验，不具有放射性。综合实验，可获得的结论是可获得的结论是 。(2)(2
14、)美国科学家卡尔文用同位素标记法来追踪美国科学家卡尔文用同位素标记法来追踪COCO2 2是如何转变成是如何转变成碳水化合物的。碳水化合物的。卡尔文给小球藻悬浮液通入卡尔文给小球藻悬浮液通入1414COCO2 2，光照一定时间，光照一定时间(从从1 1秒到数秒到数分钟分钟)后杀死小球藻，同时提取产物并分析。实验发现，仅仅后杀死小球藻，同时提取产物并分析。实验发现，仅仅3030秒的时间，秒的时间，COCO2 2已经转化为许多种类的化合物。想要探究已经转化为许多种类的化合物。想要探究COCO2 2转化成的第一个产物是什么，可能的实验思路是转化成的第一个产物是什么，可能的实验思路是_ 。实验发现，在光
15、照下物质实验发现，在光照下物质A A和物质和物质B B的浓度很快达到饱和并保的浓度很快达到饱和并保持稳定。此时突然中断持稳定。此时突然中断COCO2 2的供应，的供应，A A、B B物质的变化如图物质的变化如图C C所示。所示。以上实验说明，固定以上实验说明，固定COCO2 2的化合物是的化合物是，COCO2 2转化成的转化成的第一个产物是第一个产物是。【解析解析】(1)(1)由图由图A A中中COCO2 2+H+H2 21818OO1818O O2 2和图和图B B中中C C1818O O2 2+H+H2 2OOOO2 2可知，可知，光合作用释放的光合作用释放的O O2 2来源于来源于H H
16、2 2O O。(2)(2)卡尔文实验中仅卡尔文实验中仅3030秒的时间，秒的时间，COCO2 2已经转化为许多种类的已经转化为许多种类的化合物，无法判断哪种化合物是第一个产物，因此要探究化合物，无法判断哪种化合物是第一个产物，因此要探究COCO2 2转化成的第一个产物，只有尽可能缩短光照时间，然后杀死小转化成的第一个产物，只有尽可能缩短光照时间，然后杀死小球藻，同时提取产物分析，当检测到的产物只有一种时，该化球藻，同时提取产物分析，当检测到的产物只有一种时，该化合物就是第一个产物。突然中断合物就是第一个产物。突然中断COCO2 2供应，固定供应，固定COCO2 2的化合物的化合物的消耗将减少，
17、其含量将逐渐增多的消耗将减少，其含量将逐渐增多(如物质如物质B)B)，而，而COCO2 2转化成的转化成的第一个产物将开始减少第一个产物将开始减少(如物质如物质A)A)。答案：答案：(1)(1)光合作用释放的光合作用释放的O O2 2来源于来源于H H2 2O O，而不是，而不是COCO2 2(2)(2)缩短光照时间，当检测到的产物只有一种时，这个化合缩短光照时间，当检测到的产物只有一种时，这个化合物就是第一个产物物就是第一个产物B BA A类型二类型二 生理过程及发生场所生理过程及发生场所【通关典例通关典例】(2012(2012山东高考山东高考)假设一个双链均被假设一个双链均被3232P P
18、标记的噬标记的噬菌体菌体DNADNA由由5 0005 000个碱基对组成，其中腺嘌呤占全部碱基的个碱基对组成，其中腺嘌呤占全部碱基的20%20%。用这个噬菌体侵染只含用这个噬菌体侵染只含3131P P的大肠杆菌，共释放出的大肠杆菌，共释放出100100个子代噬个子代噬菌体。下列叙述正确的是菌体。下列叙述正确的是()A.A.该过程至少需要该过程至少需要3 310105 5个鸟嘌呤脱氧核苷酸个鸟嘌呤脱氧核苷酸B.B.噬菌体增殖需要细菌提供模板、原料和酶等噬菌体增殖需要细菌提供模板、原料和酶等C.C.含含3232P P与只含与只含3131P P的子代噬菌体的比例为的子代噬菌体的比例为149149D.
19、D.该该DNADNA发生突变，其控制的性状即发生改变发生突变，其控制的性状即发生改变【解题指南解题指南】解答本题的关键是：解答本题的关键是：(1)(1)题干中的关键信息：题干中的关键信息：1 1个被个被3232P P标记的噬菌体；共释放出标记的噬菌体；共释放出100100个子代噬菌体。个子代噬菌体。(2)DNA(2)DNA复制复制n n次后需要加入某种脱氧核苷酸的个数次后需要加入某种脱氧核苷酸的个数=(2=(2n n-1)-1)1 1个个DNADNA中的某种脱氧核苷酸数。中的某种脱氧核苷酸数。(3)1(3)1种氨基酸可以由多个密码子编码，所以种氨基酸可以由多个密码子编码，所以DNADNA发生基
20、因突变发生基因突变对应的氨基酸可能不变，控制的性状可能不变。对应的氨基酸可能不变，控制的性状可能不变。【解析解析】选选C C。具体分析如下：。具体分析如下：A A项错误，项错误，A=T=5 000A=T=5 0002 220%=20%=2 0002 000个，个，G=C=5 000G=C=5 0002 230%=3 00030%=3 000个。个。DNADNA复制复制n n次后需要加次后需要加入鸟嘌呤脱氧核苷酸的个数为入鸟嘌呤脱氧核苷酸的个数为(2(2n n-1)-1)1 1个，个，DNADNA中的鸟嘌呤脱中的鸟嘌呤脱氧核苷酸数为氧核苷酸数为99993 000=2.973 000=2.9710
21、105 5。B B项错误，噬菌体侵染细项错误，噬菌体侵染细菌时，噬菌体的菌时，噬菌体的DNADNA进入作为模板，不需要细菌提供。进入作为模板，不需要细菌提供。C C项正确，项正确，1 1个被个被3232P P标记的噬菌体经半保留复制形成的标记的噬菌体经半保留复制形成的100100个子代中有个子代中有2 2个个子代噬菌体含子代噬菌体含3232P P，9898个只含个只含3131P P，所以含，所以含3232P P的子代噬菌体与只的子代噬菌体与只含含3131P P的子代噬菌体的比例为的子代噬菌体的比例为298=149298=149。D D项错误，由于一种项错误，由于一种氨基酸可以由多个密码子编码，
22、所以氨基酸可以由多个密码子编码，所以DNADNA发生基因突变对应的发生基因突变对应的氨基酸可能不变，控制的性状可能不变。氨基酸可能不变，控制的性状可能不变。【通关锦囊通关锦囊】同位素标记法示踪生理过程及发生场所的分析同位素标记法示踪生理过程及发生场所的分析1.1.研究分泌蛋白的合成和运输：研究分泌蛋白的合成和运输：(1)(1)目的：用目的：用3 3H H标记亮氨酸，探究分泌蛋白在细胞中的合成、标记亮氨酸，探究分泌蛋白在细胞中的合成、运输与分泌途径。运输与分泌途径。(2)(2)方法：在一次性给予放射性标记的氨基酸的前提下，通过方法：在一次性给予放射性标记的氨基酸的前提下，通过观察细胞中放射性物质
23、在不同时间出现的位置，就可以明确地观察细胞中放射性物质在不同时间出现的位置，就可以明确地看出细胞器在分泌蛋白合成和运输中的作用。看出细胞器在分泌蛋白合成和运输中的作用。(3)(3)转移途径：通过实验说明分泌蛋白在附着于内质网上的核转移途径：通过实验说明分泌蛋白在附着于内质网上的核糖体上合成之后，是按照内质网糖体上合成之后，是按照内质网高尔基体高尔基体细胞膜的方向运细胞膜的方向运输的，从而证明了细胞内的各种膜结构在功能上是紧密联系的。输的，从而证明了细胞内的各种膜结构在功能上是紧密联系的。2.2.探究探究DNADNA分子半保留复制的特点：分子半保留复制的特点：(1)DNA(1)DNA分子复制分子
24、复制n n次后，计算子代次后，计算子代DNADNA分子数、子代分子数、子代DNADNA分子的分子的脱氧核苷酸链数所占比例。脱氧核苷酸链数所占比例。原理：原理：DNADNA分子复制过程的特点是半保留复制。分子复制过程的特点是半保留复制。过程：将全部过程：将全部N N原子被原子被1515N N标记的标记的DNADNA分子分子(0(0代代)转移到含转移到含1414N N的的培养基中培养培养基中培养(复制复制)n)n代后，子代代后，子代DNADNA分子总数为分子总数为2 2n n个，脱氧核个，脱氧核苷酸链总数为苷酸链总数为2 2n+1n+1个。个。a.a.不同不同DNADNA分子占全部分子占全部DNA
25、DNA分子之比不同：分子之比不同：只含只含1515N N的的DNADNA分子所占比例为分子所占比例为0 0；含含1515N N和和1414N N的的DNADNA分子所占比例为分子所占比例为2/22/2n n(或或1/21/2n-1n-1)；只含只含1414N N的的DNADNA分子所占比例为分子所占比例为(2(2n n-2)/2-2)/2n n=1-2/2=1-2/2n n。b.b.不同脱氧核苷酸链占全部脱氧核苷酸链之比也不同：不同脱氧核苷酸链占全部脱氧核苷酸链之比也不同：含含1515N N的脱氧核苷酸链所占比例为的脱氧核苷酸链所占比例为2/22/2n+1n+1=1/2=1/2n n；含含14
26、14N N的脱氧核苷酸链所占比例为的脱氧核苷酸链所占比例为(2(2n+1n+1-2)/2-2)/2n+1n+1=1-1/2=1-1/2n n。(2)(2)研究研究DNADNA半保留复制的具体过程。半保留复制的具体过程。原理：通过放射性标记来原理：通过放射性标记来“区别区别”亲代与子代的亲代与子代的DNADNA。判断依据：放射性物质判断依据：放射性物质1515N N的原子量和的原子量和1414N N的原子量不同，因的原子量不同，因此由此由1515N N组成的组成的DNADNA与由与由1414N N组成的组成的DNADNA的相对分子质量不同。的相对分子质量不同。结果。结果。a.a.两条链都含两条链
27、都含1515N N的的DNADNA，离心时为重带。，离心时为重带。b.b.一条链含一条链含1515N N、一条链含、一条链含1414N N的的DNADNA，离心时为中带。，离心时为中带。c.c.两条链都含两条链都含1414N N的的DNADNA，离心时为轻带。，离心时为轻带。意义：根据重带、中带、轻带意义：根据重带、中带、轻带DNADNA出现的比例可判断出现的比例可判断DNADNA复制复制是全保留复制还是半保留复制。是全保留复制还是半保留复制。【通关特训通关特训】1.1.科学家用科学家用3 3H H标记的氨基酸培养哺乳动标记的氨基酸培养哺乳动物的乳腺细胞，测量细胞合成并分泌乳物的乳腺细胞，测量
28、细胞合成并分泌乳腺蛋白过程中各种膜结构的面积变化，腺蛋白过程中各种膜结构的面积变化，结果如右图。下列选项表示结果如右图。下列选项表示a a、b b、c c所所代表的膜结构名称以及放射性标记出现代表的膜结构名称以及放射性标记出现的先后顺序，正确的是的先后顺序，正确的是()A.aA.a核糖体核糖体b b内质网内质网c c高尔基体高尔基体B.aB.a内质网内质网b b高尔基体高尔基体c c细胞膜细胞膜C.aC.a高尔基体高尔基体c c内质网内质网b b细胞膜细胞膜D.aD.a内质网内质网c c高尔基体高尔基体b b细胞膜细胞膜【解析解析】选选D D。乳腺细胞是分泌细胞，能进行蛋白质的合成、。乳腺细胞
29、是分泌细胞，能进行蛋白质的合成、加工和分泌过程，蛋白质在核糖体上合成后，将依次经过内质加工和分泌过程，蛋白质在核糖体上合成后，将依次经过内质网、高尔基体、细胞膜等具膜的细胞结构，所以内质网膜面积网、高尔基体、细胞膜等具膜的细胞结构，所以内质网膜面积在此过程中会减小，细胞膜面积将增大，而高尔基体膜面积将在此过程中会减小，细胞膜面积将增大，而高尔基体膜面积将基本不变，所以基本不变，所以a a是内质网、是内质网、b b是细胞膜、是细胞膜、c c是高尔基体。是高尔基体。2.(20142.(2014滨州模拟滨州模拟)蚕豆体细胞染色体数目蚕豆体细胞染色体数目2n=122n=12，科学家用，科学家用3 3H
30、 H标记蚕豆根尖细胞的标记蚕豆根尖细胞的DNADNA，可以在染色体水平上研究真核生，可以在染色体水平上研究真核生物的物的DNADNA复制方式。实验的基本过程如下：复制方式。实验的基本过程如下：.将蚕豆幼苗培养在含有将蚕豆幼苗培养在含有3 3H H的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养基的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养基中，培养一段时间后，探测细胞分裂中期染色体的放射性情况。中，培养一段时间后，探测细胞分裂中期染色体的放射性情况。.当当DNADNA分子双链都被分子双链都被3 3H H标记后，再将幼苗移到含有秋水仙素标记后，再将幼苗移到含有秋水仙素的无放射性的培养基中，培养一段时间后，探测细胞分裂中期的无放射性的培
31、养基中，培养一段时间后，探测细胞分裂中期染色体的放射性情况。染色体的放射性情况。请回答相关问题：请回答相关问题：(1)(1)蚕豆根尖细胞进行的分裂方式是蚕豆根尖细胞进行的分裂方式是；秋；秋水仙素能使部分细胞的染色体数目加倍，其作用的机理是水仙素能使部分细胞的染色体数目加倍，其作用的机理是 。(2)(2)中，在根尖细胞进行第一次分裂时，每条染色体上带有中，在根尖细胞进行第一次分裂时，每条染色体上带有放射性的染色单体有放射性的染色单体有条，每个条，每个DNADNA分子中，有分子中，有条链条链带有放射性。带有放射性。中，若观察到一个细胞中有中，若观察到一个细胞中有2424条染色体，且二条染色体，且二
32、分之一的染色单体具有放射性，则表明该细胞的分之一的染色单体具有放射性，则表明该细胞的DNADNA在无放射在无放射性的培养基中复制了性的培养基中复制了次，该细胞含有次，该细胞含有个染色体组。个染色体组。(3)(3)上述实验表明，上述实验表明，DNADNA分子的复制方式是分子的复制方式是 。【解析解析】(1)(1)蚕豆根尖细胞为体细胞，其分裂方式为有丝分裂。蚕豆根尖细胞为体细胞，其分裂方式为有丝分裂。秋水仙素使细胞内染色体数目加倍的原理是体细胞在有丝分裂秋水仙素使细胞内染色体数目加倍的原理是体细胞在有丝分裂过程中，染色体完成了复制，纺锤体的形成受到抑制，以致染过程中，染色体完成了复制，纺锤体的形成
33、受到抑制，以致染色体不能被拉向两极，于是形成了染色体数目加倍的细胞。色体不能被拉向两极，于是形成了染色体数目加倍的细胞。(2)(2)中，第一次有丝分裂中期时，每个中，第一次有丝分裂中期时，每个DNADNA分子中都有一条链分子中都有一条链被被3 3H H标记，每条染色体上有标记，每条染色体上有2 2条染色单体被条染色单体被3 3H H标记。标记。中，第一中，第一次分裂中期时，每个次分裂中期时，每个DNADNA分子中都有一条链具有放射性，故所分子中都有一条链具有放射性，故所有染色单体都具有放射性；第二次分裂中期时，二分之一的染有染色单体都具有放射性；第二次分裂中期时，二分之一的染色单体具有放射性，
34、此时，该细胞含有色单体具有放射性，此时，该细胞含有4 4个染色体组。个染色体组。(3)(3)该实验表明该实验表明DNADNA分子的复制方式是半保留复制。分子的复制方式是半保留复制。答案：答案：(1)(1)有丝分裂抑制纺锤体的形成有丝分裂抑制纺锤体的形成(2)2(2)21 12 24 4(3)(3)半保留复制半保留复制类型类型 化合物的作用化合物的作用【通关典例通关典例】(2011(2011浙江高考浙江高考)为了探究某物质为了探究某物质(X)(X)的作用，的作用，研究者提出了以下实验思路：研究者提出了以下实验思路：(1)(1)实验分组。实验分组。甲组：培养液甲组：培养液+Y+Y细胞细胞+3 3H
35、-TdR(H-TdR(3 3H H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷标记的胸腺嘧啶脱氧核苷)+)+生生理盐水理盐水乙组：培养液乙组：培养液+Y+Y细胞细胞+3 3H-TdR+X(H-TdR+X(用生理盐水配制用生理盐水配制)每组设置若干个重复样品。每组设置若干个重复样品。(2)(2)分别测定两组的分别测定两组的CRD(CRD(细胞内的放射性强度细胞内的放射性强度)，求每组的平均，求每组的平均值。值。(3)(3)将各样品在适宜条件下培养合适时间后，测定其将各样品在适宜条件下培养合适时间后，测定其CRDCRD，求每，求每组平均值并进行统计分析。组平均值并进行统计分析。(提示与说明，答题时用提示与说明，答题时用
36、X X、CRDCRD、3 3H-TdRH-TdR表示相关名词；表示相关名词；Y Y细胞细胞是能增殖的高等动物体细胞是能增殖的高等动物体细胞)请回答：请回答：(1)(1)实验目的：实验目的：。(2)(2)预测实验结果及结论：预测实验结果及结论：。(3)(3)实验中采用实验中采用3 3H-TdRH-TdR的原因是：的原因是：。【解题指南解题指南】(1)(1)理论基础：胸腺嘧啶脱氧核苷是合成理论基础：胸腺嘧啶脱氧核苷是合成DNADNA分子分子的原料。的原料。(2)(2)分析细胞内放射性强度不同的原因：若细胞内放射性强度分析细胞内放射性强度不同的原因：若细胞内放射性强度较大，说明有大量的较大，说明有大
37、量的3 3H H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷合成了标记的胸腺嘧啶脱氧核苷合成了DNADNA，通过甲、乙两组放射性强度的比较，确定物质通过甲、乙两组放射性强度的比较，确定物质X X对对DNADNA分子复制分子复制的作用是促进、抑制还是无影响。的作用是促进、抑制还是无影响。【解析解析】本题考查实验分析与探究能力。本题考查实验分析与探究能力。(1)(2)(1)(2)实验目的是探究物质实验目的是探究物质X X对对Y Y细胞增殖细胞增殖(DNA(DNA合成合成)的影响。的影响。影响可能有三个方面：促进作用、抑制作用和无影响。通过比影响可能有三个方面：促进作用、抑制作用和无影响。通过比较甲、乙两组放射性的强度来
38、判定：如果乙组较甲、乙两组放射性的强度来判定：如果乙组CRDCRD明显高于甲明显高于甲组，说明物质组，说明物质X X对对Y Y细胞增殖细胞增殖(DNA(DNA合成合成)有促进作用；如果乙组有促进作用；如果乙组CRDCRD与甲组基本相同，说明物质与甲组基本相同，说明物质X X对对Y Y细胞增殖细胞增殖(DNA(DNA合成合成)无影响；无影响；如果乙组如果乙组CRDCRD明显低于甲组，说明物质明显低于甲组，说明物质X X对对Y Y细胞增殖细胞增殖(DNA(DNA合成合成)有抑制作用。有抑制作用。(3)(3)由于由于3 3H-TdRH-TdR是合成是合成DNADNA的原料，所以两组的的原料，所以两组
39、的CRD(CRD(细胞内的放细胞内的放射性强度射性强度)表示细胞增殖程度。表示细胞增殖程度。答案：答案：(1)(1)探究物质探究物质X X对对Y Y细胞增殖细胞增殖(DNA(DNA合成合成)的影响的影响(2)(2)如果乙组如果乙组CRDCRD明显高于甲组，说明物质明显高于甲组，说明物质X X对对Y Y细胞增殖细胞增殖(DNA(DNA合合成成)有促进作用；如果乙组有促进作用；如果乙组CRDCRD与甲组基本相同，说明物质与甲组基本相同，说明物质X X对对Y Y细胞增殖细胞增殖(DNA(DNA合成合成)无影响；如果乙组无影响；如果乙组CRDCRD明显低于甲组，说明明显低于甲组，说明物质物质X X对对
40、Y Y细胞增殖细胞增殖(DNA(DNA合成合成)有抑制作用有抑制作用(3)(3)3 3H-TdRH-TdR是合成是合成DNADNA的原料之一，可根据的原料之一，可根据CRDCRD变化来判断细胞变化来判断细胞增殖增殖(DNA(DNA合成合成)的情况的情况【通关锦囊通关锦囊】运用同位素标记法研究化合物的作用运用同位素标记法研究化合物的作用1.1.用用3 3H H标记胸腺嘧啶脱氧核苷酸，研究有丝分裂过程中染色体标记胸腺嘧啶脱氧核苷酸，研究有丝分裂过程中染色体的变化规律：的变化规律：(1)(1)标记方法：在处于连续分裂的细胞的分裂期加入标记方法：在处于连续分裂的细胞的分裂期加入3 3H H标记的标记的
41、胸腺嘧啶脱氧核苷酸。胸腺嘧啶脱氧核苷酸。(2)(2)目的：根据胸腺嘧啶被利用情况，确定目的：根据胸腺嘧啶被利用情况，确定DNADNA合成期的起始点合成期的起始点和持续时间。和持续时间。(3)(3)判断依据：根据放射性元素判断依据：根据放射性元素3 3H H在在DNADNA中出现的时间确定合成中出现的时间确定合成期的起点；根据放射性元素积累量的最大值的终止时间和起始期的起点；根据放射性元素积累量的最大值的终止时间和起始时间来确定时间来确定DNADNA分子复制的持续时间。分子复制的持续时间。2.2.3535S S、3232P P在证明在证明DNADNA是遗传物质中的作用：是遗传物质中的作用：(1)
42、(1)标记方法：在研究蛋白质和标记方法：在研究蛋白质和DNADNA在遗传中的作用时，分别用在遗传中的作用时，分别用放射性元素标记蛋白质和放射性元素标记蛋白质和DNADNA的特征元素，如用的特征元素，如用3232P P标记噬菌体标记噬菌体的的DNADNA，在大肠杆菌内发现放射性物质，用，在大肠杆菌内发现放射性物质，用3535S S标记噬菌体的蛋标记噬菌体的蛋白质，在大肠杆菌内未发现放射性物质。白质，在大肠杆菌内未发现放射性物质。(2)(2)结论：验证噬菌体在侵染细菌的过程中，进入细菌体内的结论：验证噬菌体在侵染细菌的过程中，进入细菌体内的是噬菌体的是噬菌体的DNADNA，而不是噬菌体的蛋白质，进
43、而证明了，而不是噬菌体的蛋白质，进而证明了DNADNA是噬是噬菌体的遗传物质。菌体的遗传物质。【通关特训通关特训】(2014(2014嘉兴模拟嘉兴模拟)在证明在证明DNADNA是遗传物质的是遗传物质的T T2 2噬菌体侵染大肠噬菌体侵染大肠杆菌的实验中，正确的技术手段是杆菌的实验中，正确的技术手段是()A.A.用化学方法把用化学方法把DNADNA和蛋白质分开和蛋白质分开B.B.用用3232P P和和3535S S分别标记分别标记T T2 2噬菌体和大肠杆菌噬菌体和大肠杆菌C.C.用用3232P P和和3535S S同时标记同时标记T T2 2噬菌体噬菌体D.D.用标记过的大肠杆菌培养用标记过的
44、大肠杆菌培养T T2 2噬菌体噬菌体【解析解析】选选D D。T T2 2噬菌体是专门寄生在细菌中的病毒，无独立噬菌体是专门寄生在细菌中的病毒，无独立的代谢能力，只由蛋白质外壳和中心的核酸组成，应利用其侵的代谢能力，只由蛋白质外壳和中心的核酸组成，应利用其侵染性，分别在含放射性染性，分别在含放射性3232P P和和3535S S的培养基中培养大肠杆菌，然的培养基中培养大肠杆菌，然后用标记过的大肠杆菌再去培养后用标记过的大肠杆菌再去培养T T2 2噬菌体，从而将噬菌体，从而将DNADNA和蛋白和蛋白质区分开，但是并没有用化学方法真正地将质区分开，但是并没有用化学方法真正地将DNADNA和蛋白质分开；和蛋白质分开；不能用不能用3232P P和和3535S S同时标记同时标记T T2 2噬菌体，否则区分不开是噬菌体，否则区分不开是DNADNA发挥作发挥作用，还是蛋白质发挥作用。用，还是蛋白质发挥作用。
