深度探究同位素標(biāo)記法在高中實驗中的應(yīng)用

主講賀桂林一、同位素標(biāo)記法有放射性的同位素：14C、32P、3H、35S無放射性的同位素：15N、18O二、教材回顧仔細回憶教材實驗，思考在我們已學(xué)的生物學(xué)知識中哪些實驗使用了同位素標(biāo)記法？（1）必修一P48——分泌蛋白的合成和運輸（2）必修一P102——光合作用中H2O的O光合作用中CO2的C的去向（4）必修二P45——噬菌體侵染細菌的實驗（5）必修二P53——DNA半保留復(fù)制的實驗證據(jù)三、提出問題在這些實驗中的同位素標(biāo)記可以替換成其他元素的同位素嗎？如果不能，為什么？（1）必修一P48——分泌蛋白的合成和運輸（2）必修一P102——光合作用中H2O的O合作用中CO2的C的去向（4）必修二P45——噬菌體侵染細菌的實驗（5）必修二P53——DNA半保留復(fù)制的實驗證據(jù)四、思維拓展你能嘗試?yán)孟铝胁牧显O(shè)計實驗驗證DNA的復(fù)制為半保留復(fù)制方式嗎？現(xiàn)提供普通大腸桿菌、被15N標(biāo)記的大腸桿菌、含15N的培養(yǎng)基、含14N的普通培養(yǎng)基、含14C的培養(yǎng)基、含3H培養(yǎng)基，離心機等各種所需的器材。（要求：說出簡要實驗思路即可）實驗設(shè)計1：取被15N標(biāo)記的大腸桿菌置于普通培養(yǎng)基中培養(yǎng)，在不同時刻收集大腸桿菌并提取DNA，再對DNA進行密度梯度離心，記錄DNA的位置。實驗設(shè)計2（3、4）：取普通大腸桿菌置于含15N（14C、3H）培養(yǎng)基中培養(yǎng)，在不同時刻收集大腸桿菌并提取DNA，再對DNA進行密度梯度離心，記錄DNA的位置。（2017全國卷1）根據(jù)遺傳物質(zhì)的化學(xué)組成，可將病毒分為RNA病毒和DNA病毒兩種類型。有些病毒對人類健康會造成很大危害。通常，一種新病毒出現(xiàn)后需要確定該病毒的類型。假設(shè)在宿主細胞內(nèi)不發(fā)生堿基之間的相互轉(zhuǎn)換。請利用放射性同位素標(biāo)記的方法，以體外培養(yǎng)的宿主細胞等為材料，設(shè)計實驗以確定一種新病毒的類型。簡要寫出：（1）實驗思路：（2）預(yù)期實驗結(jié)果及結(jié)論即可。（要求：實驗包含可相互印證的甲、乙兩個組）五、應(yīng)戰(zhàn)高考（2017全國卷1）根據(jù)遺傳物質(zhì)的化學(xué)組成，可將病毒分為RNA病毒和DNA病毒兩種類型。有些病毒對人類健康會造成很大危害。通常，一種新病毒出現(xiàn)后需要確定該病毒的類型。假設(shè)在宿主細胞內(nèi)不發(fā)生堿基之間的相互轉(zhuǎn)換。請利用放射性同位素標(biāo)記的方法，以體外培養(yǎng)的宿主細胞等為材料，設(shè)計實驗以確定一種新病毒的類型。簡要寫出：（1）實驗思路：（2）預(yù)期實驗結(jié)果及結(jié)論即可。（要求：實驗包含可相互印證的甲、乙兩個組）解題關(guān)鍵點：1、含放射性同位素標(biāo)記的培養(yǎng)基→培養(yǎng)宿主細胞→新病毒分別侵染宿主細胞→檢測子代病毒的放射性。2、DNA、RNA中組成兩者的核糖不同；組成兩者的堿基不同，但核糖與脫氧核糖可以進行相互轉(zhuǎn)化。3、設(shè)計甲、乙兩組相互對照的實驗，才能將DNA和RNA的區(qū)分開，進而準(zhǔn)確判定病毒的類型。（2017全國卷1）根據(jù)遺傳物質(zhì)的化學(xué)組成，可將病毒分為RNA病毒和DNA病毒兩種類型。有些病毒對人類健康會造成很大危害。通常，一種新病毒出現(xiàn)后需要確定該病毒的類型。假設(shè)在宿主細胞內(nèi)不發(fā)生堿基之間的相互轉(zhuǎn)換。請利用放射性同位素標(biāo)記的方法，以體外培養(yǎng)的宿主細胞等為材料，設(shè)計實驗以確定一種新病毒的類型。簡要寫出：（1）實驗思路：（2）預(yù)期實驗結(jié)果及結(jié)論即可。（要求：實驗包含可相互印證的甲、乙兩個組）錯誤示例1標(biāo)記對象不合理:將等量的宿主細胞分為兩組，分別在甲、乙兩組的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，且甲組培養(yǎng)基中含有被放射性同位素標(biāo)記的核糖核苷酸;乙組含有被放射性同位素標(biāo)記的脫氧核苷酸，分別用等量相同的病毒侵染宿主細胞，觀察子代病毒的放射性。應(yīng)明確是標(biāo)記尿嘧啶核苷酸或胸腺嘧啶核苷酸上的U和T，除此之外，標(biāo)記核苷酸上的核糖、其他堿基、磷酸等都不能將DNA和RNA分別開。如果標(biāo)記核糖，核糖核苷酸可以轉(zhuǎn)化為脫氧核苷酸。（2017全國卷1）根據(jù)遺傳物質(zhì)的化學(xué)組成，可將病毒分為RNA病毒和DNA病毒兩種類型。有些病毒對人類健康會造成很大危害。通常，一種新病毒出現(xiàn)后需要確定該病毒的類型。假設(shè)在宿主細胞內(nèi)不發(fā)生堿基之間的相互轉(zhuǎn)換。請利用放射性同位素標(biāo)記的方法，以體外培養(yǎng)的宿主細胞等為材料，設(shè)計實驗以確定一種新病毒的類型。簡要寫出：（1）實驗思路：（2）預(yù)期實驗結(jié)果及結(jié)論即可。（要求：實驗包含可相互印證的甲、乙兩個組）錯誤示例2放射性同位素書寫及種類選擇不科學(xué):用含放射性同位素32P標(biāo)記的U、T的培養(yǎng)基分別培養(yǎng)宿主細胞，分為兩組，再用病毒去侵染培養(yǎng)基中的宿主細胞，培養(yǎng)一段時間后，檢查子代病毒32P的放射性。1、標(biāo)記元素分子量書寫不規(guī)范。2、標(biāo)記元素種類不準(zhǔn)確。由于堿基中不含P，故不能用P元素作標(biāo)記；核苷酸中不含S，也不能作為標(biāo)記元素。（1）實驗思路：

甲組：將宿主細胞培養(yǎng)在含有放射性標(biāo)記尿嘧啶的培養(yǎng)基中，之后接種新病毒．培養(yǎng)一段時間后收集病毒并監(jiān)測其放射性．乙組：將宿主細胞培養(yǎng)在含有放射性標(biāo)記胸腺嘧啶的培養(yǎng)基中，之后接種新病毒．培養(yǎng)一段時間后收集病毒并監(jiān)測其放射性．

（2）結(jié)果及結(jié)論：若甲組收集的病毒有放射性，乙組無，即為RNA病毒；反之為DNA病毒（2017全國卷1）根據(jù)遺傳物質(zhì)的化學(xué)組成，可將病毒分為RNA病毒和DNA病毒兩種類型。有些病毒對人類健康會造成很大危害。通常，一種新病毒出現(xiàn)后需要確定該病毒的類型。假設(shè)在