热点专题7　同位素标记法

（本栏目对应学生用书P148）热点专题7同位素标记法［热点归纳］1.同位素标记法在高中生物学实验中的应用（1）探究光合作用中元素（原子）的转移。①美国科学家鲁宾和卡门用18O分别标记H2O和CO2

证明光合作用释放的氧气全部来自水；②卡尔文等用14C标记的CO2供小球藻进行光合作用，追踪检测其放射性，探明了CO2中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径。（2）证明DNA是遗传物质。赫尔希和蔡斯分别用放射性同位素标记蛋白质和DNA的特征元素，即用32P标记噬菌体的DNA，用35S标记噬菌体的蛋白质，证明DNA是噬菌体的遗传物质。（3）研究分泌蛋白的合成和运输。用3H标记亮氨酸，研究分泌蛋白在细胞中的合成、运输与分泌途径，证明分泌蛋白在核糖体合成之后，按照内质网→高尔基体→细胞膜的方向运输，从而证明了细胞内的各种生物膜在功能上是紧密联系的。（4）证明DNA分子进行半保留复制。用含有15N标记的NH4Cl培养液培养大肠杆菌，让大肠杆菌繁殖几代，再将大肠杆菌转移到含有14N的普通培养液中培养，然后在不同时刻收集大肠杆菌并提取DNA，再通过密度梯度离心来区别亲代与子代DNA，从而证明DNA的复制是以半保留的方式进行的。（5）研究生长素的极性运输。证明植物生长素的极性运输时，用同位素14C标记茎形态学上端的生长素（吲哚乙酸），可在茎的形态学下端检测到放射性同位素14C，而标记茎形态学下端的生长素，在茎的形态学上端检测不到放射性同位素14C，说明植物生长素只能从形态学上端运输到形态学下端。2.荧光标记法（1）常用的荧光蛋白有绿色和红色两种：①绿色荧光蛋白（GFP）常用的是来源于发光水母的一种功能独特的蛋白质，蓝光或近紫外光照射时，其发射绿色荧光；②红色荧光蛋白来源于珊瑚虫，是一种与绿色荧光蛋白同源的荧光蛋白，在紫外光的照射下可发射红色荧光。（2）运用到荧光标记法的实验：①“细胞融合实验”：这一实验证明了细胞膜的结构特点是具有一定的流动性；②“基因在染色体上的实验证据”：通过现代分子生物学技术，运用荧光标记的手段，直接观察到某一基因在染色体上的位置。【典例】（2024年贵州贵阳阶段练习）同位素标记法是生物学实验中常用的研究方法。下列实验中可以通过检测对应同位素放射性达到实验目的的是

（）A.用15N标记大肠杆菌的DNA，证明DNA的半保留复制B.用35S和32P同时标记T2噬菌体，证明DNA是遗传物质C.用3H标记胸腺嘧啶脱氧核苷酸，研究真核细胞转录的场所D.用14C标记CO2，追踪卡尔文循环中碳元素的转移路径D【解析】15N是稳定同位素，不具有放射性，A错误；证明DNA是T2噬菌体的遗传物质实验需要用35S和32P分别标记T2噬菌体，B错误；转录需要的原料是核糖核苷酸，标记脱氧核苷酸无法进行该研究，C错误；卡尔文用14C标记的14CO2研究CO2生成的产物，追踪卡尔文循环中碳的转化途径，D正确。［高考试练］1.（2024年吉林模拟预测）2023年8月24日日本政府启动福岛核污染水第一次排海，这是一场人为破坏海洋环境的灾难。核污染水中的放射性同位素碘-129可通过食物链进入人体，甲状腺细胞能将氨基酸和碘合成甲状腺球蛋白，如图是其合成甲状腺球蛋白并分泌到细胞外的过程。下列表述错误的是

（）A.②③⑤⑥⑦都含有磷脂分子B.用同位素标记法标记氨基酸，被标记的物质依次出现在③⑦②⑥④C.④的组成元素有C、H、O、N、I，分泌过程需要⑤的协助D.碘-129引起低甲状腺激素症可能是因为放射性射线杀死了部分甲状腺细胞B【解析】图中②③⑤⑥⑦分别为高尔基体、内质网、线粒体、囊泡、细胞核，都是具膜的结构，而膜的主要成分是磷脂和蛋白质，故②③⑤⑥⑦都含有磷脂分子，A正确；分泌蛋白的合成与分泌过程：核糖体合成蛋白质→内质网进行粗加工→内质网“出芽”形成囊泡→高尔基体进行再加工形成成熟的蛋白质→高尔基体“出芽”形成囊泡→细胞膜，氨基酸是合成蛋白质的原料，用同位素标记法标记氨基酸，被标记的物质依次出现在①③②④，B错误；该细胞为甲状腺细胞，能将氨基酸和碘合成甲状腺球蛋白，④甲状腺球蛋白的主要组成元素有C、H、O、N、I，其分泌过程是胞吐，需要⑤线粒体供能，C正确；甲状腺可分泌甲状腺激素，碘-129引起低甲状腺激素症可能是因为放射性射线杀死了部分甲状腺细胞，D正确。2.如图为某同学利用同位素标记法研究变形虫细胞核功能的实验，据此推断不正确的是（）A.RNA首先在细胞核中合成，然后释放到细胞质中B.细胞核可能通过控制RNA的合成间接控制细胞的代谢C.若核质分离较长时间后进行移植，则B组实验细胞质中可能无含15N的RNAD.A组换用15N标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸进行实验，可得到相同的实验结果D

【解析】根据图中信息可知，首先在细胞核中发现有含15N的RNA，核移植之后，含有15N

RNA的细胞核的重组细胞的细胞质中含15N的RNA，这说明RNA首先在细胞核中合成，然后释放到细胞质中，A正确；根据A选项可推知，细胞核可能通过控制RNA的合成间接控制细胞的代谢，B正确；核质分离较长时间后会死亡，因此若核质分离较长时间后进行移植，则B组实验细胞质中无含15N的RNA，C正确；15N标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸是合成DNA的原料，而细胞核中的DNA不能进入细胞质中，因此A组培养液换用15N标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸进行实验，得到的实验结果不同，D错误。3.（2024年山东滨州阶段练习）在探索DNA是遗传物质的过程中，科学家们用到了多种科学技术和方法，如同位素标记法、遗传转化法等。遗传转化法是指同源或异源的游离DNA（质粒或染色体DNA）被细菌的细胞摄取，并得以表达的基因转移过程，如图所示。下列有关揭示DNA是遗传物质的过程分析不正确的是

（）A.用32P标记的噬菌体侵染未标记的细菌，子代噬菌体均有放射性B.艾弗里的肺炎链球菌转化实验采用了自变量控制中的“减法原理”C.上述遗传转化法实验的原理是基因重组D.保温时间不影响35S在上清液和沉淀物中的分布，搅拌不够充分会影响A【解析】噬菌体合成DNA所需的原料是由细菌提供的，若用32P标记的噬菌体侵染未标记的细菌，做模板的亲代噬菌体是少数的，新合成的子代噬菌体数量多，因此子代噬菌体部分有放射性，A错误；与常态比较，人为去除某种影响因素的称为“减法原理”，在艾弗里及其同事的肺炎链球菌转化实验中，每个实验组特异性地去除了一种物质，从而鉴定出DNA是遗传物质，利用了“减法原理”，B正确；由图可知，S型细菌的S基因整合到了R型细