放射性同位素标记法的应用归类例析

放射性同位素标记法的应用和分类实例放射性同位素标记是一种微量分析方法，使用放射性元素作为示踪剂来标记研究对象。这也是高中生物实验中常用的一种实验方法，即把放射性同位素原子加到其他物质中，使它们一起运动和迁移，然后用放射性探测仪器跟踪它们，以便知道放射性原子经过的路径、它们在哪里运动以及它们是如何分布的。为了研究相应的生物过程。常用的放射性元素有15N、3H、35S、32P、14C、18O等。应根据实验目的选择标记元素。根据实验研究对象可分为研究元素转移实验、研究物质转移实验和研究结构转移实验：一、元素迁移实验1.研究光合作用和细胞呼吸中元素的命运：光合作用：H218O 2H 1/218O2C3工厂：14 CO2 14 C3(14 H2O)C4工厂：14 CO2 14 C4(14 H2O)细胞呼吸：c6h12o6h2o618o26co212h2o酶二氧化碳H2O例1:如果用含18O的水给盆栽植物浇水，并且盆栽植物暴露在光下。一段时间后，在植物周围的空气中，可以收集到哪些含有18O的气体物质？植物的哪些生理过程产生这些物质？0 10 20 30 40 50 60距根尖顶点的距离(毫米)4030201032p放拍摄性强烈的度阶段是价值交通积累2.研究植物对矿质元素的吸收位点和运输途径；例2:科学家用大麦幼苗进行实验，探索根尖吸收矿物元素最活跃的区域，测量结果如下：请分析以上曲线并回答以下问题：(1)本实验的原理是：(2)分析根尖积累更多磷的可能原因：(3)根尖特定区域吸收和积累的32P及其运输产出之间有什么关系？(4)从这个实验中可以得出什么结论？例3:科学家用不透水蜡纸分离柳树茎的韧皮部和木质部，而对照组没有插入蜡纸。然后将含有42K放射性的无机盐溶液施用于土壤。5小时后，测量42K在柳茎不同部分的分布。实验结果一：蜡纸分离的木质部含有大量的42K，而韧皮部几乎没有42K。实验结果B:在实验组的分枝中，韧皮部和木质部没有剥离的部分，在对照实验中，韧皮部有42K以上。试着用学到的生物学知识来解释上述研究结果：(1)解释结果a:(2)解释结果b:3.研究甲状腺激素分泌的特点：实施例4:实验用三组重量大致相同的兔子进行。将含放射性碘的注射液注入A、B、C组家兔体内，然后定期测量家兔甲状腺的辐射量。结果发现，三只家兔甲状腺的辐射量在第一天以相同的速度增加，第二天至第四天以相同的速度减少。4天后，a组兔注射非放射性甲状腺激素，b组兔注射非放射性促甲状腺素，c组兔注射生理盐水。结果发现，三只家兔的甲状腺辐射变化率如下：a组家兔的下降速率减慢，b组家兔的下降速率加快，c组家兔的下降速率保持不变。(1)前4天，三组家兔甲状腺辐射上升和下降的原因如下：(2)第二次注射后，三组家兔的甲状腺辐射下降率不同，原因是：4.在物流中的应用：例5:人们首先在一堆垃圾中的有机物中检测到放射性，然后在附近的植物中，然后在生活在它们周围的动物中。动物体内的放射性强度如下图所示5152535(天)射击强度蚱蜢(g)蜘蛛蚂蚁(a)(1)这种放射性物质是如何进入工厂的？(2)为什么曲线S落后于曲线G？(3)曲线S的最大值大于曲线G，解释是什么？(4)为什么最迟在蚂蚁中检测到放射性？(5)放射性元素的半衰期很长，但在上述三种生物体中迅速下降。为什么？二、物质转移实验的研究1.为了研究DNA半保守复制的特征：14N14N14N15N14N15N14N15N15N15N14N15N15N15N15N复制1次15N复制两次2215N复制n次2(2n-2)将不含15N的DNA分子放入15N标记的脱氧核苷酸培养基中进行复制，经过几代后检测所有DNA分子的放射性强度或比例，证明DNA复制具有半保守复制的特征，如下图所示：例6:6的模式：DNA复制可以通过想象来预测。可能的情况有：完全保留复制和半保留复制。请设计实验来证明复制DNA的方式。实验步骤如下：在氮源为14N的培养基中生长的大肠杆菌的DNA分子为14NDNA(对照)。(2)在氮源为15N的培养基中生长的大肠杆菌的DNA分子为15NDNA(亲本)。(3)将亲本15N大肠杆菌转移到含有14N的培养基中，继续繁殖两代(第一代和第二代)，然后通过密度梯度离心分离。(1)实验预测：(1)如果与对照(14N/14N)相比，子代1可以区分两条DNA带，一条是，另一条是，那么它可以被排除，并且必须同时被排除。(2)如果只有一个子代I，则可以将其排除。(3)如果在子代中只有一个中等密度带，则子代的DNA密度鉴定继续进行，子代可以被分离和相加，那么它一定是。(2)有人提出，第一代(1)的DNA可以在用解旋酶处理后通过离心直接判断。如果轻带和重带各占1/2，那一定是半保守复制。你认为这位同学的陈述正确吗？原因是：14 CO2(14 H2O)筛2.研究植物中有机物的运输方式；实施例7:科学研究人员在研究从植物叶子合成的有机化合物的运输路线时进行了以下实验：(1)植物茎的韧皮部和木质部(基部的无叶部分)被分开，防水蜡纸被插入中间，而对照组中没有蜡纸被插入。(2)用透明塑料袋盛装14CO2混合气体，覆盖实验组和对照组植物顶部的枝叶，密封袋口，将装置置于合适的环境中(3)一段时间后，测定14C在植物茎干各部分的分布。结果：实验组蜡纸分离的韧皮部含有大量的14C，而木质部几乎不含14C。结果B:实验组韧皮部和木质部未剥离，而对照组木质部中14C含量较高请根据您的知识解释上述结果：解释结果a:解释结果b:氨基酸(15N)核糖体(15N)内质网(15N)高尔基仪器(15N)通过细胞膜分泌出细胞3.研究合成分泌蛋白的场所、运输通道和分泌过程；实施例8:在动物实验中，如果用含15N的蛋白质饲料喂养没有含15N的小白鼠，在适当的饲料量条件下，动物体内哪种细胞器会首先出现15N？(线粒体、中心体、内质网、高尔基体)。如果上述喂养过程继续下去，从大鼠组织中分离出的哪些代谢物可被发现含有15N？(脂肪酸、肠道淀粉酶、肌糖原、胰岛素)4.在证明遗传物质方面的应用：由于噬菌体的蛋白质外壳含有硫但几乎不含磷，而噬菌体的DNA含有磷但几乎不含硫，因此可以通过分别用35S和32P标记噬菌体来研究蛋白质和DNA的遗传功能。在噬菌体感染细菌的过程中，入侵细菌的是DNA，而不是蛋白质。这证明了DNA分子能够在后代中保持连续性，并进一步证明了DNA是生物体的遗传物质。实施例9: (1)实验室制备了含有6种放射性同位素的微生物培养基，即3H、14C、15N、18O、32P、35S等。为了证明当噬菌体感染细菌时，进入细菌的是噬菌体DNA，而不是其蛋白外壳，你会选择哪两种培养基分别标记噬菌体的蛋白外壳和DNA？(2)如何使用这两种培养基标记噬菌体？请简要说明实验的设计方法和设计原因。5.基因诊断的应用：在基因诊断中，放射性同位素15N、32P等可用于制备基因探针：将某一致病基因放入含有放射性15N或32P的培养基中进行扩增，加热获得标记的致病基因单链，制备基因探针。根据脱氧核糖核酸分子杂交的原理，将被测者的脱氧核糖核酸分子加热形成单链脱氧核糖核酸分子，与基因探针混合，单链杂交检测是否形成双链；如果双链完全形成，则证明被测者患有遗传病，否则，被测者没有患病。实施例10:通过核酸杂交可以早期诊断单基因遗传病。镰状细胞性贫血是地中海地区发病率较高的单基因遗传病。已知红细胞正常的个体BB和Bb的基因型是镰状细胞性贫血患者的基因型为bb。有一对夫妇都接受了测试为致病基因的载体，为了孕育健康在每一次怀孕的头三个月，对每个孩子都进行产前诊断。下图是产前核酸分子杂交诊断和结果的示意图。(1)从图中可以看出，基因突变是由于由.引起。巧合的是，这个位点的突变是原始的正常基因的限制性酶切位点缺失。正常基础由于在该区域有3个切割位点，而在突变基因上只有2个切割位点，所以在限制性内切酶切割后进行凝胶电泳。与探针杂交后，切下的片段可显示不同的条带、正常基因展示条和突变基因展示文章。(2)脱氧核糖核酸或核糖核酸分子探针应该用相同的标记进行标记。利用核酸分子杂交的原理，作为探针的核糖核苷酸序列是根据图中突变基因的核苷酸序列( ACGTT )写成的。(3)根据凝胶电泳谱带分析，可以确定胎儿是否患有镰状细胞性贫血。在这对夫妇的四次妊娠中，胎儿-L -4的bb基因型个体是，BB是，Bb是。6.研究细胞分裂间期的特征；脱氧核糖核酸包含碱基T，核糖核酸不包含碱基T；核糖核酸含有碱基铀，而脱氧核糖核酸不含碱基铀。因此，放射性同位素可以用来分别标记脱氧核糖核酸和脱氧核糖核酸，以研究细胞分裂过程中的脱氧核糖核酸复制和蛋白质合成。05101520一个细胞周期abdceUT基础利用率实施例11:蚕豆根尖分生组织细胞在分别用放射性同位素U和T标记的培养基中培养，观察到它们的有丝分裂周期为20小时。根据细胞利用两个碱基的速率，绘制的曲线如图所示。以下对此结果的分析是不正确的：在a点和b点，细胞正在大量合成核糖核酸。在B点和D点，细胞中的DNA含量达到最高值。在c期和ce期，基因突变最有可能发生在细胞中。D.ae期细胞数量多。三、研究结构迁移的实验1.研究植物细胞的转移实施例12:胸腺嘧啶脱氧核苷(简称胸腺嘧啶)可以在细胞中转化为胸腺嘧啶脱氧核苷酸。后者是合成脱氧核糖核酸的原料。用含有3H-胸腺嘧啶核苷的营养液处理活芸豆的幼根，经过一段时间后，将游离的3H-胸腺嘧啶核苷洗掉。如果连续48小时检测到甲和乙位点(甲是生长点，乙是非生长点)，那么甲和乙的放射性如下：时间(秒)3H数量Oab时间(秒)3H数量Oba时间(秒)3H数量Oab时间(秒)3H数量ObaABCD2.研究动物细胞的转移实施例13:胸腺嘧啶脱氧核糖核苷(胸腺嘧啶核苷)