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微专题13　同位素标记法
[专题整合]
同位素标记法(也称同位素示踪法)包括放射性同位素标记法和稳定性同位素标记法，是用示踪元素标记化合物(其化学性质不变)，通过化合物的放射性分析或质量特征分析，确定物质的转移途径或对有关的化学反应进行追踪的方法。常用的放射性同位素有3H、14C、32P、35S、131I等，常用的稳定性同位素有15N、18O等。　
1．亲、子代T2噬菌体与细菌之间的同位素标记关系
项目 DNA 蛋白质 DNA和蛋白质
亲代T2噬菌体 32P 35S 14C、3H、18O、15N
细菌 31P 32S 12C、1H、16O、14N
子代T2噬菌体 32P、31P 32S 12C、14C、1H、3H、16O、18O、14N、15N
(1)C、H、O、N为DNA和蛋白质的共有元素，不能通过标记C、H、O、N来区分DNA和蛋白质。
(2)研究T2噬菌体的遗传物质时，不能用35S(标记蛋白质)和32P(标记DNA)同时标记同一T2噬菌体，因为放射性检测只能检测放射性存在的部位，不能确定是何种元素的放射性。
2．其他实验中同位素标记法的应用举例
示踪元素 标记物质 研究内容 结论(结果)
14C CO2 暗反应中碳的转移途径 发现卡尔文循环
3H 亮氨酸 分泌蛋白的合成和运输过程 核糖体→内质网→高尔基体→细胞外
18O H2O和CO2 光合作用中O2的来源 光合作用产生的O2全部来自H2O，而不是CO2　　　　
15N DNA DNA的复制 DNA以半保留的方式复制　　　　
[专题集训]
1．(2020·高考江苏卷)同位素可用于追踪物质的运行和变化规律。在生物科学史中，下列科学研究未采用同位素标记法的是(　　)
A．卡尔文(M. Calvin)等探明CO2中的碳在光合作用中的转化途径
B．赫尔希(A. D． Hershey)等利用T2噬菌体侵染大肠杆菌证明DNA是遗传物质
C．梅塞尔森(M. Meselson)等证明DNA进行半保留复制
D．温特(F. W. Went)证明胚芽鞘产生促进生长的化学物质
2．下列有关放射性同位素示踪实验的叙述，正确的有(　　)
A．35S标记甲硫氨酸，附着在内质网上的核糖体与游离的核糖体都可能出现放射性
B．用35S标记的T2噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌，经保温、搅拌、离心后，沉淀物中放射性高
C．小鼠吸入18O2，则在其尿液中可以检测到HO，呼出的CO2也可能含有C18O2
D．光照下给水稻提供14CO2，细胞内存在的14C转移途径有14CO2→14C5→14C3→(14CH2O)
3．如果用 3H、15N、35S标记T2噬菌体后，让其侵染细菌(未被标记)，下列分析正确的是(　　)
A．只有T2噬菌体的蛋白质被标记了，DNA没有被标记
B．子代T2噬菌体的外壳中含3H、15N、35S
C．子代T2噬菌体的DNA分子中部分含有3H、15N
D．子代T2噬菌体的DNA分子中部分含有3H、15N、35S
4．某研究人员分别进行了如下三组实验：①35S标记的T2噬菌体＋不含放射性的细菌；②32P标记的T2噬菌体＋不含放射性的细菌；③14C标记的T2 噬菌体＋不含放射性的细菌。下列相关分析正确的是(　　)
A．T2噬菌体在含 35S、32P和14C的培养基中培养可获取含放射性标记的T2噬菌体
B．若第②组保温时间过短或过长，则离心后上清液中放射性均偏高
C．若第③组进行充分搅拌，则离心后沉淀物中没有放射性
D．比较第①组与第②组的实验结果，说明DNA是主要的遗传物质
参考答案
1解析：选D。卡尔文等探明CO2中的碳在光合作用中的转化途径时，用14C标记的14CO2供小球藻进行光合作用，然后追踪检测其放射性，该研究采用了同位素标记法；赫尔希等利用35S和32P分别标记T2噬菌体，然后用这些噬菌体去侵染未被标记的大肠杆菌，短时间保温后搅拌、离心，检测上清液和沉淀物中的放射性，该研究采用了同位素标记法；梅塞尔森等用15N标记大肠杆菌的亲代DNA，被标记的大肠杆菌在不含15N的培养基中分裂增殖后，再取大肠杆菌的DNA并用密度梯度离心法分离，证实了DNA的半保留复制机制，该研究采用了同位素标记法；温特的研究中利用胚芽鞘和琼脂块开展实验，该研究没有采用同位素标记法。
2解析：选A。附着在内质网上的核糖体与游离的核糖体都可以以35S标记的甲硫氨酸为原料合成蛋白质，A正确；用35S标记T2噬菌体的蛋白质外壳，T2噬菌体侵染细菌时蛋白质外壳未进入菌体，经保温、搅拌、离心后进入上清液中，故上清液中放射性高，B错误；小鼠吸入的18O2，经有氧呼吸第三阶段生成HO，HO 可随尿液排出，也可参与有氧呼吸第二阶段产生C18O2 而排出体外，但18O不具有放射性，与题干信息不符，C错误；14CO2与C5结合生成14C3，14C3被还原后经过一系列变化可生成糖类(14CH2O)，D错误。
3解析：选C。蛋白质和DNA分子中都含有H、N，所以用3H、15N、35S标记T2噬菌体后，T2噬菌体的蛋白质和DNA都被标记了，A错误；由于子代T2噬菌体的蛋白质外壳是利用未被标记的细菌中的氨基酸为原料合成的，因此子代T2 噬菌体的外壳中不含3H、15N、35S，B错误；由于用3H、15N标记了亲代T2噬菌体的DNA分子，因此子代T2噬菌体的DNA分子中部分含3H、15N，C正确；子代T2噬菌体的DNA分子中不含有S，D错误。
4解析：选B。T2噬菌体是病毒，病毒只能在宿主细胞中增殖，不能在普通培养基中培养，A错误；第②组保温时间过短或过长的结果是T2噬菌体没有完全侵染细菌或子代T2噬菌体从细菌细胞中释放出来，经离心后均会造成上清液中放射性偏高，B正确；14C可标记DNA和蛋白质，无论第③组是否充分搅拌，离心后上清液和沉淀物中均有放射性，C错误；对比第①组和第②组实验，只能说明DNA是遗传物质，D错误。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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