同位素标记法

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[技能必备]

理解含义

同位素标记法也叫同位素示踪法，它可以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。

同位素是具有相同原子序数但质量数不同的核素。同一元素的不同核素之间互称

为同位素。例如，氢有如

1

H、

2

H、

3

H三种核素互称同位素。同位素可分为稳定

性同位素和放射性同位素两类，稳定性同位素是原子核结构稳定，不会发生衰变

的同位素。放射性同位素是原子核不稳定会自发衰变的同位素。

同位素示踪法即同位素标记法，包括稳定性同位素示踪法和放射性同位素示踪法。

放射性同位素示踪法在实践中运用较广，因为其灵敏度高，且容易测定。常用的

放射性同位素有

3

H、

14

C、

32

P、

35

S、

131

I、

42

K等。如对孕妇及儿童某些疾病诊断中，要将食物或药物成分用示踪剂标记旱墨莲 ，就不能使用或多或少具有毒副作用的

1

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放射性同位素，而只能使用对人体无害，使用安全的稳定性同位素。常用的稳定

同位素有

2

H、

13

C、

15

N和

18O

等。高中生物学教材中涉及的鲁宾和卡门研究光

18O

合作用氧气来源的实验中，就是用分别标记CO

2

和H

2

O。还有梅塞尔森做

的DNA半保留复制实验中，是用

15

N标记亲代的DNA分子。

[技能提升]

1.(2019山师附中模拟)下列关于同位素示踪法的叙述错误的是()

A.将用

14

N标记了DNA的大肠杆菌在含有

15

N的培养基中繁殖一代，若子代大

肠杆菌的DNA分子中既有

14

N，又有

15

N，则可说明DNA的半保留复制

B.将洋葱根尖培养在含同位素标记的胸腺嘧啶的培养液中，经过一次分裂，子代

细胞中的放射性会出现在细胞质和细胞核中

C.用DNA探针进行基因鉴定时，如果待测DNA是双链，则需要采用加热的方法

使其形成单链，才可用于检测

D.由噬菌体侵染细菌实验可知，进入细菌体内的是噬菌体的DNA，而不是噬昆虫记的好句 菌1602年 体

的蛋白质，翻转课堂教学模式 进而证明了DNA是噬菌体的遗传物质

解析将用

14

N标记了DNA的大肠杆菌在含有

15

N的培养基中繁殖一代，无论表白词语

DNA复制方式是半保留复制、全保留复制还是混合复制，子一代大肠杆菌的DNA

分子中都既有

14

N，又有

15

N，所以由此不能炒韭黄 拍摄手法 证明DNA的复制方式是半保留复制，

A错误；胸腺嘧啶是合成DNA的原料，而DNA主要分布在细胞核中，此外在

2

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洋葱根尖细胞的细胞质(线粒体)中也含有少量DNA，所以子代细胞中的放射性会

出现在细胞质和细胞核中，B正确；DNA探针是单链DNA，用于检测双链DNA

时，需先将双链DNA打开形成单链，才能进行检测，C正确；噬菌体侵染细菌

时，只有DNA进入细菌细胞中，所以噬菌体侵染细菌实验证明了DNA是遗传

物质，但不能证明蛋白质不是遗传物质，D正确。

答案A

2.(2019山东威海模拟)下列关于同位素标记法应用的叙述，正确的是()

A.用

15

N标记的尿嘧啶培养根尖细胞，放射性只出现在分生区细胞中

B.若DNA为半保留复制，则以

15

N标电脑屏幕暗 记的脱氧核苷酸为原料培养未被标记的

DNA，所得子一代DNA离心后，放射性只出现在中带

C.用

3

H标记的亮氨酸培养浆细胞，标记元素依次出现的结构为：核糖体→内质

网→线粒体→高尔基体→细胞膜→细胞外

D.用

14

CO

2

供小球藻进行光合作用，

14

C转移的途径为：

14

CO

2

→

14

C

5

→(

14

CH

2O)

解析根尖细胞都可进行转录过程，需要利用尿嘧啶合成RNA，因此所有根尖细

胞都会出现放射性，A错误；分泌蛋白的合成和分泌依次经过的结构包括：核糖

14

CO→学习交谊舞 体→内质网→高尔基体→细胞膜，C错误；光合作用中

14

C转移的途径为：

2

14C

14

3

→(CH

2

O)，D

错误。

答案B

3

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3.(2019北京四中模拟)下图为科学家设计的DNA合成的同位素示踪实验，利用

大肠杆菌探究DNA的复制过程，下列叙述正确的是()

A.比较试管①和②的结果即可证明DNA复制为半保留复制

B.实验中没有采用放射性同位素示踪的研究方法

C.可用噬菌体代替大肠杆菌进行上述实验，且提取DNA更方便

D.大肠杆菌在含有

15

NH

4

Cl的培养液中生长若干代，细胞中只有DNA含

15N

解析比较试管①和②的结果不能证明DNA复制为半保留复制，A错误；本实

验是利用密度梯度离心来证明DNA的半保留复制，B正确；噬菌体是病毒，不

能用培养液培养，可用活细胞培养，C错误；大肠杆菌可利用

15

NH

4

Cl中的N元

素合成含N化合物，如DNA、ATP等，D错误。

答案B

4

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4.(2019山东名校联盟)回答下列与同位素标记有关的问题。

(1)利用

15N

15

N标记的氨基酸研究唾液腺细胞中的唾液淀粉酶的合成和分泌，则含

化合物首先出现的具膜细胞器为________。

(2)若动物吸入

18

O

2

，含放射性的化合物最先出现在________(物质)中。

(3)选择生长状态相同的甲、乙两组根尖细胞，分别用

3

H标记的胸腺嘧啶脱氧核

苷酸和

3

H标记的尿嘧啶核糖核苷酸的培养基进行短时间培养，理论上分析带有

放射性标记的细胞比例较大的是________组，原因是________________________。

(4)T

2

噬菌体侵染细菌的实验中，用

35

S标记T

2噬菌体的蛋白质，搅拌的目的是

_____________________________________________________________________，

搅拌不充分带来的结果是_______________________________________________。

(5)假定染色体条数为10(不含

3

H)的某生物体细胞，在含

3

H标记的胸腺嘧啶脱氧

核苷酸培养基中完成一个细胞周期，然后在不含放射性标记的培养基中继续培养

至后期，一个细胞内移向某一极的染色体有________条，其中带有

3

H标记的有

________条。

解析(1)唾液淀粉酶属于分泌蛋白质，分泌蛋白质合成与分泌过程为：核糖体合

成蛋白质→内质网进行粗加工→内质网“出芽”形成囊泡→高尔基体进行再加工

形成成熟的蛋白质→高尔基体“个人工作评价 出芽”形成囊泡→细胞膜。利用

15

N标记氨基酸

则

15

N首先出现的具膜细胞器是内质网，最终含

15

N的唾液淀粉酶以胞吐方式从

5

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