盘点“同位素标记法”的应用

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1、盘点“同位素标记法”的应用同位素标记所利用的放射性同位元素及它们的化合物，与相应普通元素及其化合物之间的化学性质和生物学性质是相同的，只是具有不同的核物理性质。因此，就可以用同位素作为一种标记，制成含有同位素的标记化合物代替相应的非标记化合物。利用放射性同位素不断地放出特征射线的核物理性质，就可以检测和追踪它在体内或体外的位置、数量及其转变等。同位素标记在工业、农业生产、日常生活和科学科研等方面都有着极其广泛的应用。在生物学领域可用来测定生物化石的年代，也可利用其射线进行诱变育种、防治病虫害和临床治癌，还

2、可利用其射线作为示踪原子来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。高中生物教材中的实验（或内容）和相关习题中许多知识都涉及同位素标记法的应用。下面我就相关内容通过有关例题进行归纳阐述，以便大家对这项技术有一个深刻的体会，并学会同位素标记的应用。一、氢（3h）例1：科学家用含3h标记的亮氨酸的培养液培养豚鼠的胰腺腺泡细胞，下表为在腺泡细胞几种结构中最早检测到放射性的时间表。下列叙述中正确的是（）■a．形成分泌蛋白的多肽最早在内质网内合成b．高尔

3、基体膜向内与内质网膜相连，向外与细胞膜相连c．高尔基体具有转运分泌蛋白的作用d．靠近细胞膜的囊泡可由高尔基体形成解析：分泌蛋白的多肽最早在核糖体上合成，高尔基体并不直接和内质网与细胞膜相连，而是通过囊泡间接连接。答案：cd。知识盘点：1.科学家在研究分泌蛋白的合成和分泌时，曾经做过这样一个实验：他们在豚鼠的胰脏腺泡细胞中注射3h标记的亮氨酸，3min后，被标记的氨基酸出现在附着有核糖体的内质网中，17min后，出现在高尔基体中，117min后，出现在靠近细胞膜内侧的运输蛋白质的小泡中，以及释放到细胞外的分

4、泌物中。这个实验说明分泌蛋白在附着于内质网上的核糖体中合成之后，是按照内质网→高尔基体→细胞膜的方向运输的，从而证明了细胞内的各种生物膜在功能上是紧密联系的。2．研究肝脏细胞中胆固醇的来源时，用3h—胆固醇作静脉注射的示踪实验，结果放射性大部分进入肝脏，再出现在粪便中。3．用3h标记的尿苷或胸腺嘧啶可用来检测转录或复制。二、碳（14c）例2：给在温室中生长的玉米植株提供14co2，光合作用开始很短内，在叶肉细胞中有绝大多数的14c出现在含有4个碳的有机酸（c4）中。一段时间后，叶肉细胞内c4中的14c逐渐

5、减少，而在维管束鞘细胞中c3内的14c逐渐增多。下列对玉米固定co2过程的叙述正确的是（）a．通过c4和c3途径，依次在维管束鞘细胞和叶肉细胞的叶绿体中完成b．通过c4和c3途径，依次在叶肉细胞和维管束鞘细胞的叶绿体中完成c．通过c4途径，在维管束鞘细胞的叶绿体中完成d．通过c4途径，在叶肉细胞的叶绿体中完成解析：通过题干描述可知在玉米中发生了如下过程：在叶肉细胞的叶绿体中co2+c3→c4，c4化合物由叶肉细胞的叶绿体进入维管束鞘细胞释放出co2，co2+c5→2c3化合物。答案：b。知识盘点：1．用放

6、射性14c取代化合物中同位素12c，形成以14c作为放射性标记的化合物。科学家用含有14c的co2来追踪光合作用和呼吸作用过程中的碳原子的转移途径。2．用同位素14c标记的吲哚乙酸，可研究生长素的极性运输。用标记了14c的脂肪饲喂动物，可研究动物代谢的物质转化。三、氧（18o）例3：如果将一株绿色植物栽培在密闭的含h218o的完全培养液中，给予充足的光照，经过较长时间后，18o可能存在于下列哪一组物质中（）①周围空气的氧气中；②暗反应过程中产生的adp中；③周围空气水分子中；④植物体内合成的葡萄糖中。a．

7、只有①是正确的b．只有①③是正确的c．除④之外都正确d．全部正确解析：植物所吸收的水分绝大部分通过蒸腾作用散失到周围的空气中，另有一小部分参与光合作用。在光反应中，h218o被光解产生氧气，在暗反应中，atp被水解。若参与水解的水分子为h218o，则adp中会有18o。有氧呼吸第二步，丙酮酸可能和h218o反应，生成c18o2和[h]，c18o2再参与光合作用生成葡萄糖。答案：d。知识盘点：1．人教社课标教材是这样叙述鲁宾和卡门的实验的：“随着技术的进步，人们对同位素有了更多的了解，这为解决氧气来自水还是

8、二氧化碳提供了研究手段。1939年，美国科学家鲁宾和卡门利用同位素标记法进行了探究。他们用氧的同位素18o分别标记h2o和co2，使它们分别成为h218o和c18o2。然后进行两组实验：第一组向植物提供h2o和c18o2；第二组向同种植物提供h218o和co2。在其他条件都相同的情况下，他们分析了两组实验释放的氧气。结果表明，第一组释放的氧气全部是o2；第二组释放的氧气全部是18o2。这一实验有力地证明光合作用释放的氧气来自水