2019屆高考生物一輪復習 第六單元 遺傳的物質基礎 熱考培優(yōu)（五）同位素示蹤與熒光標記技術學案.doc

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熱考培優(yōu)(五)同位素示蹤與熒光標記技術 [熱考解讀] 1．同位素示蹤法 (1)同位素示蹤法：用示蹤元素標記的化合物， 可以根據這種化合物的放射性，對有關的一系列化學反應進行追蹤。這種科學的研究方法叫做同位素示蹤法，也叫同位素標記法。 (2)應用：可用于研究細胞內的元素或化合物的來源、組成、分布和去向等，進而了解細胞的結構和功能、化學物質的變化、反應機理等。 還可用于疾病的診斷和治療，如碘的放射性同位素可以用來治療甲狀腺腫大。 (3)使用注意事項：一次只能使用一種同位素標記 2．熒光標記法 熒光標記法(Fluorescent Labeling)是利用熒光蛋白或熒光蛋白基因作為標志物對研究對象進行標記的分析方法。 (1)常用的熒光蛋白為綠色和紅色兩種 ①綠色熒光蛋白(GFP)常用的是來源于發(fā)光水母的一種功能獨特的蛋白質，分子量為27 kD，具有238個氨基酸，藍光或近紫外光照射，發(fā)射綠色熒光。 ②紅色熒光蛋白來源于珊瑚蟲，是一種與綠色熒光蛋白同源的熒光蛋白，在紫外光的照射下可發(fā)射紅色熒光，有著廣泛的應用前景。 (2)人教版教材中用到熒光標記法的地方 ①《必修1》P66“細胞融合實驗”：這一實驗很有力地證明了細胞膜的結構特點是具有一定的流動性。 ②《必修2》P30“基因在染色體上的實驗證據”：通過現代分子生物學技術，運用熒光標記的手段，可以很直觀地觀察到某一基因在染色體上的位置。 (3)熒光標記法特別是在免疫學研究中也有重要的作用，例如免疫熒光抗體標記法。將已知的抗體或抗原分子標記上熒光素，當與其相對應的抗原或抗體起反應時，在形成的復合物上就帶有一定量的熒光素，在熒光顯微鏡下就可以看見發(fā)出熒光的抗原抗體結合部位，檢測出抗原或抗體。 [命題設計] 1．(2018山東青島一模)同位素標記法常用于追蹤物質運行和變化規(guī)律的研究，下列相關敘述不正確的是(　　) A．給小鼠供應18O2，其呼出氣體中可能含有C18O2 B．用含3H標記的尿嘧啶核糖核苷酸的營養(yǎng)液培養(yǎng)洋蔥根尖，只能在分生區(qū)細胞中檢測到放射性 C．用15N標記DNA分子，可用于研究DNA分子的半保留復制 D．用32P標記的噬菌體侵染大腸桿菌，保溫、攪拌、離心后可檢測到沉淀物中放射性很高 解析：選B。給小鼠供應18O2，參與有氧呼吸的第三階段生成HO，HO再參與有氧呼吸的第二階段生成C18O2，因此其呼出氣體中可能含有C18O2，A正確；3H標記的尿嘧啶核糖核苷酸是合成RNA的原料，由于所有細胞都能合成RNA，因此用含3H標記的尿嘧啶核糖核苷酸的營養(yǎng)液培養(yǎng)洋蔥根尖，不僅能在分生區(qū)細胞中檢測到放射性，在其他細胞中也能檢測到放射性，B錯誤；用15N標記DNA分子，可用于研究DNA分子的半保留復制，C正確；32P標記的是噬菌體的DNA，噬菌體侵染細菌時，只有DNA進入細菌并隨著細菌離心到沉淀物中，因此用32P標記的噬菌體侵染大腸桿菌，保溫、攪拌、離心后可檢測到沉淀物中放射性很高，D正確。 2．下列生物學研究中，應用同位素標記法能實現研究目的的是(　　) A．15N標記脫氧核苷酸，證明DNA的分子結構為規(guī)則的雙螺旋 B．35S標記蛋白質，證明DNA是一切生物的主要遺傳物質 C．18O標記CO2，觀察光合作用吸收的CO2中O元素的去向 D．3H標記胸腺嘧啶，證明通過轉錄過程合成RNA 解析：選C。15N標記DNA分子，證明了DNA分子的復制方式是半保留復制，A錯誤；噬菌體的DNA中不含S元素，但其蛋白質外殼中含有S元素，因此本實驗只能說明噬菌體侵染細菌時蛋白質外殼沒有進入細菌內，B錯誤；18O標記CO2，可以用于觀察光合作用吸收的CO2中O元素的去向，C正確；轉錄過程利用的原料是四種核糖核苷酸，不會利用胸腺嘧啶，D錯誤。 3．熒光顯微技術是用熒光顯微鏡觀察被熒光染料處理的生物樣品，由于能觀察細胞內動態(tài)變化，且效果良好，現在得到了廣泛的應用。請回答下列問題： (1)1970年，科學家分別用綠色和紅色熒光染料，標記小鼠和人體細胞膜上的蛋白質，然后將人、鼠細胞融合，并分為兩組。開始時，融合細胞的一半發(fā)紅色熒光，另一半發(fā)綠色熒光，將其中一組置于37 ℃下處理40 min，兩種顏色的熒光均勻分布；將另一組置于0 ℃下處理40 min，融合細胞仍一半發(fā)紅色熒光，一半發(fā)綠色熒光。該實驗說明，細胞膜具有流動性，且流動性的大小與________有關。 (2)如果用黃色熒光染料標記染色體上的端粒，在細胞分裂的分裂期(分裂未完成)，一個果蠅體細胞中共有________個黃色熒光點，一個大腸桿菌細胞中共有________個黃色熒光點。 (3)如果在一對同源染色體上，用相同顏色的熒光染料標記相同或等位基因，用不同顏色的熒光染料標記非等位基因，在四分體時期，一個初級精母細胞中相同顏色的熒光點有________個，并可觀察到不同顏色的熒光點在染色體上呈________排列，從而用現代分子生物學技術證明了基因位于染色體上。 解析：(1)在兩種細胞剛融合時，融合細胞一半發(fā)紅色熒光，一半發(fā)綠色熒光，其中一組經37 ℃處理40 min后兩種顏色的熒光均勻分布，這說明細胞膜具有流動性；而另一組經0 ℃處理40 min后，融合細胞仍是一半發(fā)紅色熒光，一半發(fā)綠色熒光，說明細胞膜的流動性與溫度有關。(2)端粒是每條染色體兩端的一段特殊序列的DNA。未復制的染色體有2個端粒，則已復制的染色體有4個端粒，一個果蠅體細胞中共有8條染色體，所以該細胞在分裂期(分裂未完成)共有32個端粒。大腸桿菌為原核生物，原核細胞中沒有染色體，DNA呈環(huán)狀，沒有端粒。(3)在四分體時期，染色體已復制，一對同源染色體上的相同或等位基因有4個，故該初級精母細胞中相同顏色的熒光點有4個。因基因在染色體上呈線性排列，所以可觀察到不同顏色的熒光點在染色體上呈線性排列。 答案：(1)溫度　(2)32　0　(3)4　線性