“同位素標記法”試題中的難點突破

“同位素”可用于追蹤物質的運行和變化規律，科學家通過追蹤同位素標記的化合物，可以弄清化學反應的詳細過程。同位素標記法是生物學常用的一門技術，在近幾年的高考中，常作為重要的背景材料來對學生進行考查。

一、高考經典回眸

1．（2008，江蘇，多選題）科學家用含3H標記的亮氨酸培養豚鼠的胰腺腺泡細胞，下表為在腺泡細胞幾種結構中最早檢測到放射性的時間表。下列敘述中正確的是（）。

A．形成分泌蛋白的多肽最早在內質網內合成 B．高爾基體膜向內與內質網膜相連，向外與細胞相連

C．高爾基體具有轉運分泌蛋白的作用D．靠近細胞膜的囊泡可由高爾基體形成

解析：多肽最早在核糖體中合成，經過內質網的初加工和運輸，再在高爾基體中加工、分泌，形成囊泡再繼續轉運；高爾基體膜與內質網之間通過形成囊泡發生間接聯系。 答案：CD。

2.（ 2010，山東）蠶豆根尖細胞在含3H標記的胸腺嘧啶脫氧核苷培養基中完成一個細胞周期，然后在不含放射性標記的培養基中繼續分裂至中期，其染色體的放射性標記分布情況是（）。

A．每條染色體的兩條單體都被標記 B．每條染色體中都只有一條單體被標記

C．只有半數的染色體中一條單體被標記D．每條染色體的兩條單體都不被標記

解析：原來的蠶豆根尖DNA沒有放射性，在有放射性標記的培養基中完成一個細胞周期后，形成的第一代DNA分子中有一條鏈含放射性。繼續在無放射性的培養基中繼續分裂至中期，第一代的1個DNA復制形成的兩個DNA，一個DNA有放射性，一個DNA無放射性，構成一條染色體上兩條姐妹染色單體上的DNA，所以中期時有一半的染色單體含放射性。答案：B。

二、典型例題分析

1.關于噬菌體侵染細菌的實驗問題的辨析

【例1】（多選題）如果用3H、15N、32P、35S標記噬菌體后，讓其侵染細菌，對產生的子代噬菌體進行檢測，以下敘述錯誤的是（）。

A．可在外殼中檢測到3H、15N、32P

B．可在DNA分子中檢測到3H、15N、32P

C．可在外殼中檢測到3H、15N、35S

D．可在DNA分子中檢測到32P、35S

解析： 3H、15N、32P可標記噬菌體的DNA，3H、15N、35S可標記噬菌體的蛋白質，而細菌沒有標記，噬菌體侵染細菌時，蛋白質外殼留在外面，進入細菌的是噬菌體的DNA，所以子代噬菌體的蛋白質外殼中肯定不含放射性，DNA分子中能檢測到3H、15N、32P，但不能含有35S。答案：ACD。

【例2】某研究人員模擬赫爾希和蔡斯關于噬菌體侵染細菌實驗，進行了如下實驗：①用32P標記的噬菌體侵染未標記的細菌；②用未標記的噬菌體侵染35S標記的細菌；③用15N標記的噬菌體侵染未標記的細菌。一段時間后進行離心，檢測到放射性存在的主要部位依次是（）。

A．沉淀、上清液、沉淀和上清液B．沉淀、沉淀、沉淀和上清液

C．沉淀、上清液、沉淀D．上清液、上清液、沉淀和上清液

解析：①中DNA進入細菌，所以沉淀物中有放射性；②中細菌在沉淀物里，所以沉淀中具有放射性；③中噬菌體的DNA和蛋白質都被標記，蛋白質外殼留在上清液中，DNA進入細菌，在沉淀物中，所以上清液和沉淀物中都具有放射性。答案：B 。

總結：解答這類試題，要抓住兩大問題：（1）上清液和下沉淀物分別是什么。（2）用什么元素進行標記（即標記的是DNA還是蛋白質）及標記的是噬菌體還是細菌。

2.同位素標記在細胞周期中的分布情況及DNA的半保留復制辨析

【例1】用32P標記了玉米體細胞（含20條染色體）的DNA分子雙鏈，再將這些細胞轉入不含32P的培養基中培養，在第二次細胞分裂的后期，一個細胞中被32P標記的染色體條數是（）。

A．20B.40C.10D.0

解析：用含有32P標記的DNA雙鏈，有絲分裂的第一個細胞周期，1個DNA復制形成的兩個DNA中都含有放射性標記，第2個細胞周期中，以此DNA兩條鏈為模板合成的DNA分子中，一個DNA有放射性，另一個DNA不含有放射性，所以第二次細胞分裂的后期只有一半的染色體具有放射性。答案：A。

【例2】將含有兩對同源染色體，其DNA分子都已經用32P標記的精原細胞，放在只含31P的原料中進行減數分裂，則該細胞所產生的四個精子中，含31P和32P標記的精子所占的比例分別為（）。

A.50% 50% B. 50% 100%C. 100% 50%D. 100% 100%

解析：根據半保留復制的特點，這每個DNA復制產生的子代DNA分子的兩條鏈中，均是一條鏈含有32P，另一條鏈含有31P，所以經減數分裂產生的四個精子中，都含有32P和31P。答案：D。

總結：解答此類試題，要抓住兩大方面：（1）DNA半保留復制的特點，1個DNA復制后的2個DNA正好是構成一條染色體兩條姐妹染色單體上的DNA；（2）利用畫圖法幫助理解，在DNA中畫兩條鏈，其中放射性標記的用紅色，不含有放射性標記的用黑色，這樣形象直觀。

(責任編輯 廖銀燕）