2020届高考生物艺考生总复习热点五放射性同位素在生物实验中的应用教学案.docx

热点五放射性同位素在生物实验中的应用规律方法会总结1主要应用用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、反应机理等。一般常用的标记元素有3H、14C、15N、18O、32P、35S等。2归类分析(1)标记某元素，追踪其转移途径。如用18O标记HO，光合作用只产生18O2；再用18O标记C18O2，光合作用只产生O2，证明光合作用产生的氧气中的氧原子全部来自于H2O，而不是来自于CO2。(2)标记特征元素，探究化合物的作用。如在T2噬菌体侵染细菌的实验中，用32P标记噬菌体的DNA，大肠杆菌内发现放射性物质；用35S标记蛋白质，大肠杆菌内未发现放射性物质，证明了DNA是噬菌体的遗传物质。(3)标记特征化合物，探究详细生理过程，研究生物学原理。如用3H标记亮氨酸，探究分泌蛋白的分泌过程；用3H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；用15N标记DNA，证明了DNA复制的特点是半保留复制。(如：以有丝分裂为例)：技能提升会应用1有人试图通过实验来了解H5N1禽流感病毒侵入家禽的一些过程，设计了如下图所示的实验。一段时间后，检测子代H5N1病毒的放射性及S、P元素。下列对结果的预测中，最可能发生的是()A全部无全部35S全部31PB全部有全部35S少数32P，多数31PC少数有全部32S少数32P，多数31PD全部有全部32S少数32P，多数31P解析：B本题考查了学科核心素养的科学探究，难度适中。由于用32P和35S分别标记上下两行细胞，H5N1侵染后，从上面一行中取到的H5N1大多数带有32P，下面一行细胞中没有32P，只有35S，子代H5N1病毒都有放射性，所有子代含有的S是35S，而含有的P只有少数为32P，大多数是31P，B项正确。2图甲表示加热杀死的S型细菌与R型活菌混合注射到小鼠体内后两种细菌的含量变化，图乙表示噬菌体侵染细菌实验的部分操作步骤。下列有关叙述错误的是()A图乙中，沉淀物中新形成的子代噬菌体具有放射性B图甲中，后期出现的大量S型细菌是由R型细菌转化并增殖而来的C图甲中，ab对应时间段内，小鼠体内还没有形成大量抗R型细菌抗体D图乙中若用32P标记亲代噬菌体，裂解后子代噬菌体中少部分具有放射性解析：A本题考查了学科核心素养的科学探究，难度适中。图乙中，用于侵染的噬菌体的蛋白质外壳被35S标记，但蛋白质外壳不进入大肠杆菌，沉淀物中新形成的子代噬菌体没有放射性，A项错误；图甲中，后期出现的大量S型细菌是由加热杀死的S型细菌含有的转化因子使R型细菌转化并增殖而来的，B项正确；图甲中，ab对应时间段内，R型菌大量繁殖，小鼠体内还没有形成大量抗R型细菌抗体，C项正确；图乙中用32P标记亲代噬菌体的DNA，由于DNA进行半保留复制，裂解后子代噬菌体中少部分具有放射性，D项正确。3将染色体上全部DNA分子双链经32P标记的雄性哺乳动物细胞(染色体数为20)置于不含32P的培养基中培养，细胞只进行一次分裂。下列推断中，正确的是()A若完成一次减数分裂，则产生的子细胞中有5对同源染色体，每条都含32PB若完成一次有丝分裂，则产生的子细胞中含20条染色体，其中10条含32PC若进行减数分裂，则每个减数第二次分裂后期细胞中均含2个Y染色体且都含32PD若进行一次有丝分裂，则分裂中期细胞的染色体上共有40个DNA分子且都含32P解析：D减数分裂结束，产生的子细胞为生殖细胞，其内含有的10条染色体中不存在同源染色体，A错误。若进行一次有丝分裂结束，则产生的子细胞中含20条染色体，20条染色体都含32P，B错误。若进行减数分裂，则每个减数第二次分裂后期细胞中含2个Y染色体或2个X染色体，且都含32P，C错误。若进行一次有丝分裂，则分裂中期细胞的染色体上共有40个DNA分子，且每个DNA分子中都有一条脱氧核苷酸链含有32P，D正确。4下列有关放射性同位素示踪实验的叙述，错误的是()A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18OB用32S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C将某精原细胞中的某条染色体上的DNA的一条链用15N进行标记，正常情况下，在该细胞分裂形成的精细胞中，含15N的精子所占比例为50%D给水稻提供14CO2，体内可以存在14C的转移途径14CO214C3(14CH2O)解析：C18O2标记以后放射性元素首先出现在H2O中，但是水又可以作为反应物，如果水作为反应物，那么放射性元素又可以出现在CO2中，A正确；用32S标记甲硫氨酸，如果是分泌蛋白，附着在内质网上的核糖体将出现放射性，如果不是分泌蛋白也可以在游离的核糖体上出现放射性，B正确；若将该精原细胞的一个DNA分子一条链用15N标记，由于减数分裂过程中DNA分子只复制一次，且DNA分子的复制方式是半保留复制，所以该细胞减数分裂形成的4个精子细胞中有1个含15N，即含15N的精细胞所占的比例为25%，C错误，水稻叶肉细胞吸收C18O2进行光合作用合成葡萄糖，体内可存在14C的转移途径14CO214C3(CH2O)，D正确。5取1个含有1对同源染色体的精原细胞，用15N标记细胞核中的DNA，然后放在含14N的培养基中培养，让其连续进行两次有丝分裂，形成4个细胞，这4个细胞中含15N的细胞个数所占比例不可能是()A1B.C.D.解析：D细胞分裂过程中先进行DNA复制。方式是半保留复制。图示辨析如下：可以看出，最后形成的4个子细胞有3种情况：第一种情况是4个细胞都是，第二种情况是2个细胞是,1个细胞是,1个细胞是；第三种情况是2个细胞是，另外2个细胞是。6某研究性学习小组以细菌为实验对象，运用同位素示踪技术及密度梯度离心法对有关DNA复制的方式进行了探究(已知培养用的细菌大约每20 min分裂一次，产生子代，实验结果见相关图示)。请回答下列问题：(1)实验三的离心结果为：如果DNA位于1/2重带和1/2轻带位置，则是_复制；如果DNA位于全中带位置，则是_复制。为了进一步得出结论，该小组设计了实验四，请分析：如果DNA位于_(位置及比例，下同)带位置，则是全保留复制；如果DNA位于_带位置，则是半保留复制。(2)若将实验三得到的DNA双链分开后再离心，其结果_(填“能”或“不能”)判断DNA的复制方式。为什么？_。解析：(1)若实验三的离心结果为：如果DNA位于1/2重带和1/2轻带位置，则是全保留复制，因为全保留复制产生的子代是两条链含14N的DNA，分布在轻带位置，而亲代DNA的两条链含15N，位于重带位置；如果DNA位于全中带位置，则是半保留复制，子代DNA都是一条链含14N，一条链含15N，所以处于中带位置，同理，实验四中如果DNA位于1/4轻带和3/4重带位置，则是全保留复制；如果DNA位于1/2中带和1/2重带位置，则是半保留复制