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專題 同位素示蹤法,專題解讀 同位素示蹤法是利用放射性核素作為示蹤劑對研究對象進行標(biāo)記的微量分析方法，即把放射性同位素的原子添加到其他物質(zhì)中去，讓它們一起運動、遷移，再用放射性探測儀器進行追蹤，就可知道放射性原子通過什么路徑，運動到哪里了，是怎樣分布的。同位素示蹤法是生物學(xué)實驗中經(jīng)常應(yīng)用的一項重要方法，它可以研究細胞內(nèi)的元素或化合物的來源、組成、分布和去向等，進而了解細胞的結(jié)構(gòu)和功能、化學(xué)物質(zhì)的變化、反應(yīng)機理等，在近年的高考試題中，同位素示蹤法多有涉及。,一、同位素示蹤法實驗大題相關(guān)知識必備 1.研究分泌蛋白的合成和運輸 用3H標(biāo)記亮氨酸，探究分泌性蛋白質(zhì)在細胞中的合成、運輸與分泌途徑。在一次性給予放射性標(biāo)記的氨基酸的前提下，通過觀察細胞中放射性物質(zhì)在不同時間出現(xiàn)的位置，就可以明確地看出細胞器在分泌蛋白合成和運輸中的作用。例如，通過實驗說明分泌蛋白在附著于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的核糖體中合成之后，是按照內(nèi)質(zhì)網(wǎng)—高爾基體—細胞膜的方向運輸?shù)?，從而證明了細胞內(nèi)的各種生物膜在功能上是緊密聯(lián)系的。,2.探究光合作用中元素的轉(zhuǎn)移 利用放射性同位素18O、14C、3H作為示蹤原子來研究光合作用過程中某些物質(zhì)的變化過程，從而揭示光合作用的機理。例如，美國的科學(xué)家魯賓和卡門研究光合作用中釋放的氧到底是來自于水，還是來自于二氧化碳。他們用氧的同位素18O分別標(biāo)記H2O和CO2，使它們分別成為H218O和C18O2，然后進行兩組光合作用實驗：第一組向綠色植物提供H182O和CO2，第二組向同種綠色植物提供H2O和C18O2。在相同條件,下，他們對兩組光合作用釋放的氧進行了分析，結(jié)果表明第一組釋放的氧全部是18O2，第二組釋放的氧全部是O2，從而證明了光合作用釋放的氧全部來自水。另外，卡爾文等用14C標(biāo)記的CO2，供小球藻進行光合作用，追蹤檢測其放射性，探明了CO2中的碳在光合作用中轉(zhuǎn)化成有機物中碳的途徑。,3.研究細胞呼吸過程中物質(zhì)的轉(zhuǎn)變途徑 利用18O作為示蹤原子研究細胞呼吸過程中物質(zhì)的轉(zhuǎn)變途徑，揭示呼吸作用的機理。例如，用18O標(biāo)記的氧氣(18O2)，生成的水全部有放射性，生成的二氧化碳全部無放射性，即18O→H218O。用18O標(biāo)記的葡萄糖(C6H1218O6)，生成的二氧化碳全部有放射性，生成的水全部無放射性，即C6H1218O6→ C18O2。例如將一只實驗小鼠放入含有放射性18O2的容器內(nèi)，18O2進入細胞后，最先出現(xiàn)的放射性化合物是水。,4.證明DNA是遺傳物質(zhì) 在研究蛋白質(zhì)和DNA在遺傳中的作用時，分別用放射性標(biāo)記蛋白質(zhì)和DNA的特征元素，用32P標(biāo)記噬菌體的DNA，大腸桿菌內(nèi)發(fā)現(xiàn)放射性物質(zhì)，用35S標(biāo)記噬菌體的蛋白質(zhì)，大腸桿菌內(nèi)未發(fā)現(xiàn)放射性物質(zhì)；從而驗證噬菌體在侵染細菌的過程中，進入細菌體內(nèi)的是噬菌體的DNA，而不是噬菌體的蛋白質(zhì)，進而證明了DNA是噬菌體的遺傳物質(zhì)。,5.探究DNA分子半保留復(fù)制的特點 通過放射性標(biāo)記來“區(qū)別”親代與子代的DNA，如放射性標(biāo)記15N，因為放射性物質(zhì)15N的原子量和14N的原子量不同，因此DNA的相對分子質(zhì)量不同。如果DNA分子的兩條鏈都是15N，則離心時為重帶；如果DNA分子的一條鏈?zhǔn)?5N，一條鏈?zhǔn)?4N，則離心時為中帶；如果DNA分子的兩條鏈都是14N，則離心時為輕帶。因此可以根據(jù)重帶、中帶、輕帶DNA出現(xiàn)的比例，判斷DNA復(fù)制是全保留復(fù)制還是半保留復(fù)制。,6.研究物質(zhì)循環(huán)方面的問題 在生態(tài)系統(tǒng)中，組成生物體的C、H、O、N、P、S等元素，不斷進行著從無機環(huán)境到生物群落，又從生物群落到無機環(huán)境的循環(huán)過程。如果用放射性同位素標(biāo)記參與物質(zhì)循環(huán)的這些元素，就可以追蹤物質(zhì)的轉(zhuǎn)移途徑。例如用35S標(biāo)記SO2、用14C標(biāo)記CO2追蹤硫循環(huán)和碳循環(huán)中S和C的轉(zhuǎn)移途徑。,7.研究生長素的極性運輸 證明植物生長素的極性運輸時，用同位素14C標(biāo)記莖形態(tài)學(xué)上端的生長素(吲哚乙酸)，可在莖的形態(tài)學(xué)下端探測到放射性同位素14C；而標(biāo)記莖形態(tài)學(xué)下端的生長素，則在莖的形態(tài)學(xué)上端探測不到放射性同位素，說明植物生長素只能從形態(tài)學(xué)的上端運輸?shù)叫螒B(tài)學(xué)的下端。,二、考查中經(jīng)常出現(xiàn)的關(guān)鍵解題規(guī)律總結(jié) 1.方法應(yīng)用 用來研究細胞內(nèi)的元素或化合物的來源、組成、分布和去向等，進而了解細胞的結(jié)構(gòu)和功能、化學(xué)物質(zhì)的變化、反應(yīng)機理等。一般常用的標(biāo)記元素如：3H、14C、15N、18O、32P、35S。,2.研究基本過程,3.應(yīng)用歸類分析 (1)標(biāo)記某元素，追蹤其轉(zhuǎn)移途徑。如用18O標(biāo)記H218O，光合作用只產(chǎn)生18O2再用18O標(biāo)記C18O2，光合作用只產(chǎn)生O2；證明光合作用產(chǎn)生的氧氣中的氧原子全部來自于H2O，而不是來自CO2。 (2)標(biāo)記特征元素，探究化合物的作用。如T2噬菌體侵染細菌的實驗中，用32P標(biāo)記噬菌體的DNA，大腸桿菌內(nèi)發(fā)現(xiàn)放射性物質(zhì)；35S標(biāo)記蛋白質(zhì)，大腸桿菌內(nèi)未發(fā)現(xiàn)放射性物質(zhì)；證明了DNA是噬菌體的遺傳物質(zhì)。,(3)標(biāo)記特征化合物，探究詳細生理過程，研究生物學(xué)原理。如用3H標(biāo)記亮氨酸，探究分泌蛋白的分泌過程；用3H標(biāo)記胸腺嘧啶脫氧核苷酸，研究有絲分裂過程中染色體的變化規(guī)律；用15N標(biāo)記DNA，證明了DNA復(fù)制的特點是半保留復(fù)制。,典型例題 【例1】 光合作用是地球上最重要的化學(xué)反應(yīng)。同位素標(biāo)記法的引入，為探尋和建立光合作用的化學(xué)反應(yīng)過程，作出了巨大的貢獻。 (1)1941年，魯賓用同位素標(biāo)記法追蹤光合作用中O2的來源。,魯賓用H218O和普通的CO2進行小球藻光合作用實驗①(見圖A)，結(jié)果放出的O2具有放射性。若用C18O2和普通的H2O進行光合作用實驗②(見圖B)，結(jié)果產(chǎn)生的O2不具有放射性。綜合實驗①②，可獲得的結(jié)論是______________________ ______________________________________________。,(2)美國科學(xué)家卡爾文用同位素標(biāo)記法來追蹤CO2是如何轉(zhuǎn)變成碳水化合物的。 ①卡爾文給小球藻懸浮液通入14CO2，光照一定時間(從1秒到數(shù)分鐘)后殺死小球藻，同時提取產(chǎn)物并分析。實驗發(fā)現(xiàn)，僅僅30秒的時間，二氧化碳已經(jīng)轉(zhuǎn)化為許多種類的化合物。想要探究CO2轉(zhuǎn)化成的第一個產(chǎn)物是什么，可能的實驗思路是_____________________________。 ②實驗發(fā)現(xiàn)，在光照下物質(zhì)A和物質(zhì)B的濃度很快達到飽和并保持穩(wěn)定。此時突然中斷CO2的供應(yīng)，A、B物質(zhì)的變化如圖C所示。以上實驗說明，固定二氧化碳的化合物是________，二氧化碳轉(zhuǎn)化的第一個產(chǎn)物是________。,【解析】 (1)由圖A：CO2+H218O→18O2和圖B：C18O2+ H2O—→O2可知，光合作用釋放的O2來源于H2O。 (2)①卡爾文實驗中僅30秒的時間內(nèi)，CO2已經(jīng)轉(zhuǎn)化為許多種類的物質(zhì)，無法判斷哪種化合物是第一個產(chǎn)物，因此要探究CO2轉(zhuǎn)化的第一個產(chǎn)物，只有盡可能縮短光照時間，然后殺死小球藻，同時提取產(chǎn)物分析，當(dāng)檢測到的產(chǎn)物只有一種時，該化合物就是第一個產(chǎn)物。②突然中斷CO2供應(yīng)，固定CO2的化合物的消耗將減少，其含量將逐漸增多(如物質(zhì)B)，而CO2轉(zhuǎn)化的第一個產(chǎn)物將開始減少(如物質(zhì)A)。 【答案】 (1)光合作用釋放的O2來源于H2O，而不是CO2 (2)①縮短光照時間，當(dāng)檢測到的化合物只有一種時，這個化合物就是第一個產(chǎn)物 ②B A,【例2】 (2012·湖北百所名校聯(lián)考)某研究性學(xué)習(xí)小組以細菌為實驗對象，運用同位素示蹤技術(shù)及密度梯度離心法對有關(guān)DNA復(fù)制的方式進行了探究(已知培養(yǎng)用的細菌大約每20 min分裂一次，產(chǎn)生子代，實驗結(jié)果見相關(guān)圖示)。請回答下列問題：,(1)綜合分析本實驗的DNA離心結(jié)果，前三組實驗中，第________組結(jié)果對得到結(jié)論起到了關(guān)鍵作用，但需把它與第________組和第________組的結(jié)果進行比較，才能說明DNA分子的復(fù)制方式。 (2)分析討論： ①實驗三的離心結(jié)果：如果DNA位于1/2重和1/2輕帶位置，則是________復(fù)制；如果DNA位于全中帶位置，則是________復(fù)制。為了進一步得出結(jié)論，該小組設(shè)計了實驗四，請分析：如果DNA位于________(位置及比例，下同)帶位置，則是全保留復(fù)制；如果DNA位于________帶位置，則是半保留復(fù)制。,②若將實驗三得到的DNA雙鏈分開后再離心，其結(jié)果________(填“能”或“不能”)判斷DNA的復(fù)制方式。為什么?_________________________________________。 (3)實驗得出結(jié)論：DNA復(fù)制方式為半保留復(fù)制。若將實驗四的實驗時間改為60 min，離心后密度帶的數(shù)量和位置是否發(fā)生變化？_______________________________________。 若實驗三的結(jié)果中，子一代DNA的“中帶”比以往實驗結(jié)果的“中帶”略寬，可能的原因是新合成的DNA單鏈中的N尚有少部分為________。 (4)假設(shè)某大腸桿菌含14N的DNA的相對分子質(zhì)量為a，含15N的DNA的相對分子質(zhì)量為b，現(xiàn)將含15N的DNA的大腸桿菌培養(yǎng)在含14N的培養(yǎng)基中，子二代DNA的相對分子質(zhì)量平均為_____________________________。,【解析】 (1)前三組實驗中，第三組結(jié)果對得到結(jié)論起到了關(guān)鍵作用，但需要把它與第一組輕帶和第二組重帶的結(jié)果進行比較，才能說明DNA分子的復(fù)制方式是半保留復(fù)制。 (2)①實驗三的離心結(jié)果：如果DNA位于1/2重帶和1/2輕帶位置，則是全保留復(fù)制，因為全保留復(fù)制產(chǎn)生的子代是兩條鏈?zhǔn)呛?4N的DNA，分布在輕帶的位置，而親代DNA的兩條鏈?zhǔn)呛?5N的，位于重帶位置；如果DNA位于全中帶位,置，則是半保留復(fù)制，子代DNA都是一條鏈含14N一條鏈含15N，所以處于中帶位置。同理，實驗四中如果DNA位于1/4輕帶和3/4重帶位置，則是全保留復(fù)制；如果DNA位于1/2中帶和1/2重帶位置，則是半保留復(fù)制。②若將實驗三得到的DNA雙鏈分開后再離心，其結(jié)果不能判斷DNA的復(fù)制方式。因為不論是全保留復(fù)制還是半保留復(fù)制，實驗結(jié)果都是一樣的，都會出現(xiàn)位于1/2重和1/2輕帶位置。,(3)若將實驗四的實驗時間改為60 min，細菌分裂三次，因為DNA復(fù)制方式為半保留復(fù)制，離心后密度帶的數(shù)量和位置沒有發(fā)生變化，還是在重帶和中帶位置。若實驗三的結(jié)果中，子一代DNA中的“中帶”比以往實驗結(jié)果的“中帶”略寬，可能的原因是新合成的DNA單鏈中的N尚有少部分為15N。 (4)假設(shè)某大腸桿菌含14N的DNA的相對分子質(zhì)量為a，含15N的DNA的相對分子質(zhì)量為b，將含15N的DNA的大腸桿菌培養(yǎng)在含14N的培養(yǎng)基中，在子二代中有兩個中帶DNA和兩個輕帶DNA，相當(dāng)于一個含15N的DNA和三個含14N的DNA，總質(zhì)量為3a+b，則四個DNA的平均相對分子質(zhì)量為(3a+b)/4。,【答案】 (1)三 一 二 (2)①全保留 半保留 1/4輕和3/4重 1/2中和1/2重 ②不能 不論是全保留復(fù)制還是半保留復(fù)制，實驗結(jié)果都是一樣 (3)沒有變化 15N (4)(3a+b)/4,精要點撥 研究DNA分子復(fù)制的問題主要把握兩點：①就是DNA半保留復(fù)制的模型，新合成的DNA分子含有母鏈和子鏈。②在研究時，要用到離心法，DNA分子越重，則DNA分子的位置就越靠近試管的底部。,【例3】 放射性同位素自顯影技術(shù)被用于研究細胞有絲分裂過程中DNA和RNA的變化。下圖表示洋蔥根尖細胞處于有絲分裂各階段細胞中DNA和mRNA的含量變化。試據(jù)圖回答有關(guān)問題：,(1)在放射性同位素標(biāo)記研究中，為區(qū)別DNA和RNA，選擇標(biāo)記的合成原料依次是________，研究中應(yīng)選擇的測量材料是洋蔥根尖的________，你的依據(jù)是___________________ __________________________________。 (2)在細胞分裂的a時期細胞中的mRNA主要用于指導(dǎo)合成________。試解釋處于分裂期的細胞中mRNA含量較低的最可能原因：______________________________________ _____________________________。,(3)圖示c時期細胞核DNA、染色體與染色單體數(shù)目之比為________，這種比例將維持到細胞分裂的________才發(fā)生變化。 (4)依據(jù)圖示，細胞中核糖體活動旺盛的時期可能是_______。 (5)圖中細胞核DNA減半的原因是_____________________ ______________________________________________。,【解析】 (1)DNA和RNA的區(qū)別之一為堿基的組成不完全相同，DNA和RNA特有的核苷酸分別為胸腺嘧啶脫氧核苷酸、尿嘧啶核糖核苷酸，因此需要用放射性同位素依次標(biāo)記兩種物質(zhì)。 (2)a為DNA復(fù)制前期，此時期的特點是為DNA復(fù)制做好物質(zhì)準(zhǔn)備，此時期轉(zhuǎn)錄形成的mRNA，主要用于合成與DNA復(fù)制有關(guān)的蛋白質(zhì)。在分裂期細胞核DNA存在于高度螺旋化的染色體中，不能解旋、轉(zhuǎn)錄形成mRNA，因此分裂期的細胞中mRNA含量較低。,(3)圖示c時期為DNA復(fù)制后期，染色體復(fù)制完成，每條染色體有兩條染色單體，因此細胞核DNA、染色體與染色單體數(shù)目比例為2∶1∶2，到分裂后期隨著姐妹染色單體的分開，這種比例發(fā)生變化，三者比例為1∶1∶0。 (4)核糖體是合成蛋白質(zhì)的場所，所以細胞分裂過程中核糖體功能活躍的時期是a、c。 (5)有絲分裂的末期，隨著染色體平均地分配到兩個子細胞中，使細胞核中DNA減少一半。,【答案】 (1)胸腺嘧啶脫氧核苷酸、尿嘧啶核糖核苷酸 分生區(qū) 根尖中僅分生區(qū)細胞能分裂 (2)與DNA復(fù)制有關(guān)的蛋白質(zhì) 分裂期細胞核DNA存在于高度螺旋化的染色體中不能解旋并轉(zhuǎn)錄形成mRNA (3)2∶1∶2 后期 (4)a、c (5)染色體平均分配到兩個子細胞核中,鞏固練習(xí) 1.(2012·北京)為研究細胞分裂素的生理作用，研究者將菜豆幼苗制成的插條插入蒸餾水中(圖1)，對插條的處理方法及結(jié)果見圖2。,(1)細胞分裂素是一種植物激素。它是由植物體的特定部位________，再被運輸?shù)阶饔貌课唬瑢ιL發(fā)育起________作用的________有機物。 (2)制備插條時除去根系和幼芽的主要目的是________，插條插在蒸餾水中而不是營養(yǎng)液中培養(yǎng)的原因是___________ ______________________________________________。,(3)從圖2中可知，對插條進行的實驗處理包括___________ ______________________________________________。 (4)在實驗Ⅰ中，對A葉進行實驗處理，導(dǎo)致B葉________。該實驗的對照處理是________。 (5)實驗Ⅲ、Ⅳ的結(jié)果表明，B葉的生長與A葉的關(guān)系是：________。,(6)研究者推測“細胞分裂素能夠引起營養(yǎng)物質(zhì)向細胞分裂素所在部位運輸”。為證明此推測，用圖1所示插條去除B葉后進行實驗，實驗組應(yīng)選擇的操作最少包括________(填選項字母)。 a.用細胞分裂素溶液涂抹A1葉 b.用細胞分裂素溶液涂抹A2葉 c.用14C-淀粉溶液涂抹A1葉 d.用14C-淀粉溶液涂抹A2葉 e.用14C-氨基酸溶液涂抹A2葉 f.用14C-細胞分裂素溶液涂抹A2葉 g.檢測A1葉的放射性強度,解析 (1)考查植物激素的概念，識記類知識。 (2)考查實驗探究能力，進行對照實驗必須遵循單一變量原則，保證無關(guān)變量相同且適宜，以減少無關(guān)變量對實驗結(jié)果的干擾。讀懂題意，依題作答，從題干可知，自變量為細胞分裂素，B葉面積相對值為因變量，其他則為無關(guān)變量，除去根系和幼芽，是因為根系和幼芽能夠合成生長素等激素，因此除去可以減少根系和幼芽產(chǎn)生的植物激素對實驗結(jié)果的干擾；插條插在蒸餾水中而不是營養(yǎng)液中，比較兩者的不同在于后者含有各種營養(yǎng)物質(zhì)，外來的營養(yǎng)物質(zhì)會對實驗結(jié)果造成干擾。,(3)考查實驗探究能力，分析實驗處理方法，可以用比較分析法。對比Ⅰ、Ⅱ組可知不同點在于用細胞分裂素分別處理A、B葉片，對比Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ組可知不同點在于不同插條上去除不同數(shù)目的A葉。 (4)考查實驗探究能力，分析實驗結(jié)果和對照處理方法。據(jù)Ⅰ組的實驗結(jié)果可知，實驗處理結(jié)果是B葉面積相對值更小，說明B葉的生長受抑制。對照處理的方法包括空白對照，如果用溶液處理，則對照組為單純?nèi)軇┨幚?，所以?yīng)該為用蒸餾水同樣處理A葉。,(5)考查實驗探究能力，分析實驗結(jié)果。對比Ⅲ、Ⅳ組的實驗可知，Ⅳ組的A葉片數(shù)少，而實驗結(jié)果不管對照組還是實驗組，Ⅳ組的B葉面積相對值更小，說明A葉數(shù)量越少，B葉生長越慢。 (6)考查實驗探究能力，能夠簡單設(shè)計實驗。據(jù)實驗?zāi)康摹凹毎至阉啬軌蛞馉I養(yǎng)物質(zhì)向細胞分裂素所在部位運輸”，通讀選項，可知g一定要選，因為只有g(shù)是檢測因變量，根據(jù)g，可推出，A1葉涂細胞分裂素，A2葉涂被標(biāo)記的營養(yǎng)物質(zhì)。,答案 (1)產(chǎn)生 調(diào)節(jié) 微量的 (2)減少內(nèi)源激素的干擾 外來營養(yǎng)物質(zhì)會對實驗結(jié)果造成干擾 (3)用細胞分裂素分別處理A、B葉片；不同插條上去除不同數(shù)目的A葉 (4)生長受抑制 用蒸餾水同樣處理A葉 (5)A葉數(shù)量越少，B葉生長越慢 (6)a、e、g,2.(2012·山東)哺乳動物肝細胞內(nèi)糖代謝的部分過程如圖所示。 (1)圖中X物質(zhì)為________。在有氧條件下，該物質(zhì)和水徹底氧化分解成二氧化碳和［H］，該過程在________中進行。,(2)血糖濃度升高時，葡萄糖進入肝細胞后可合成_______，多余的葡萄糖還可轉(zhuǎn)化成________以儲存能量。 (3)胰腺中________分泌的胰高血糖素，與肝細胞膜上的受體結(jié)合后調(diào)節(jié)糖代謝過程，這反映了細胞膜具有________的功能。 (4)用14C標(biāo)記的葡萄糖研究肝細胞內(nèi)糖代謝的過程中，發(fā)現(xiàn)血漿中的白蛋白亦出現(xiàn)放射性。在白蛋白合成和分泌過程中，依次出現(xiàn)放射性的細胞器是______________________。,解析 本題綜合考查糖代謝及調(diào)節(jié)，細胞的結(jié)構(gòu)與功能的基礎(chǔ)知識。(1)在葡萄糖徹底氧化分解過程中，葡萄糖在細胞質(zhì)基質(zhì)中分解，產(chǎn)生丙酮酸和少量［H］并釋放少量能量；在有氧條件下，丙酮酸進入線粒體，在線粒體基質(zhì)中與水徹底分解成CO2，并產(chǎn)生大量［H］和釋放少量的能量，這是有氧呼吸的第二階段；［H］和O2在線粒體內(nèi)膜上結(jié)合生成H2O并釋放大量的能量，這是有氧呼吸的第三階段。,(2)進入肝細胞中的葡萄糖，可徹底氧化分解成CO2和H2O并釋放能量，多余的葡萄糖可轉(zhuǎn)化為肝糖原，再多余的葡萄糖可轉(zhuǎn)化為脂肪而儲存能量或氨基酸等物質(zhì)。 (3)調(diào)節(jié)血糖濃度的激素主要是胰島B細胞分泌的胰島素和胰島A細胞分泌的胰高血糖素。二者都需與細胞膜上的受體識別并結(jié)合而發(fā)揮調(diào)節(jié)作用，這體現(xiàn)了細胞膜具有“進行細胞間的信息交流”的功能。,(4)白蛋白與胰島素、胰高血糖素、抗體等都屬于細胞的分泌蛋白，其合成、加工和分泌過程依次經(jīng)過的細胞器是核糖體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與高爾基體，依次經(jīng)過的細胞結(jié)構(gòu)是核糖體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體與細胞膜，與此相關(guān)的細胞結(jié)構(gòu)還有細胞核與線粒體等。 答案 (1)丙酮酸 線粒體基質(zhì) (2)肝糖原(或肝糖元) 脂肪 (3)胰島A細胞 細胞間信息交流(或細胞間信息傳遞) (4)核糖體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體,3.(2011·浙江)為了探究某物質(zhì)(X)的作用，研究者提出了以下實驗思路： (1)實驗分組： 甲組：培養(yǎng)液+Y細胞+3H-TdR(3H標(biāo)記的胸腺嘧啶脫氧核苷)+生理鹽水 乙組：培養(yǎng)液+Y細胞+3H-TdR+X(用生理鹽水配制)每組設(shè)置若干個重復(fù)樣品。,(2)分別測定兩組的CRD(細胞內(nèi)的放射性強度)，求每組的平均值。 (3)將各樣品在適宜條件下培養(yǎng)合適時間后，測定CRD，求每組平均值并進行統(tǒng)計分析。 (要求與說明：答題時用X、CRD、3H-TDR表示相關(guān)名詞；Y細胞是能增殖的高等動物體細胞),請回答： (1)實驗?zāi)康模篲____________________________。 (2)預(yù)測實驗結(jié)果及結(jié)論：___________________________。 (3)實驗中采用3H-TDR的原因是：_____________________ _____________________________。,解析 本題考查對實驗分析與探究能力。根據(jù)要求與說明：答題時用X、CRD、3H-TDR表示相關(guān)名詞，Y細胞是能增殖的高等動物體細胞等，說明實驗?zāi)康氖翘骄课镔|(zhì)X對Y細胞增殖(DNA合成)的影響。影響有三個方面：促進作用、抑制作用和無影響。通過比較甲、乙兩組含放射性物質(zhì)的強度來判定：如果乙組CRD明顯高于甲組，說明X對Y細胞增殖(DNA合成)有促進作用；如果乙組CRD與甲組基本相同，說明X對Y細胞增殖(DNA合成)無影響；如果乙組CRD明顯低于甲組，說明X對Y細胞增殖(DNA合成)有抑制作用。由于3H-TDR是合成DNA的原料，所以兩組的CRD(細胞內(nèi)的放射性強度)可以表示細胞增殖程度。,答案 (1)探究X對Y細胞增殖(DNA合成)的影響 (2)如果乙組CRD明顯高于甲組，說明X對Y細胞增殖(DNA合成)有促進作用。 如果乙組CRD與甲組基本相同，說明X對Y細胞增殖(DNA合成)無影響。 如果乙組CRD明顯低于甲組，說明X對Y細胞增殖(DNA合成)有抑制作用 (3)3H-TDR是DNA合成的原料之一，可根據(jù)CRD變化來判斷細胞增殖(DNA合成)情況,4.(2010·江蘇)細胞周期包括分裂間期(分為G1期、S期和G2期)和分裂期(M期)。下圖標(biāo)注了甲動物(體細胞染色體數(shù)為12)腸上皮細胞的細胞周期各階段的時長及DNA含量。請回答下列問題：,(1)若用含放射性同位素的胸苷(DNA復(fù)制的原料之一)短期培養(yǎng)甲動物腸上皮細胞后，處于S期的細胞都會被標(biāo)記。洗脫含放射性同位素的胸苷，換用無放射性的新鮮培養(yǎng)液培養(yǎng)，定期檢測。預(yù)計最快約________ h后會檢測到被標(biāo)記的M期細胞。 (2)從被標(biāo)記的M期細胞開始出現(xiàn)到其所占M期細胞總數(shù)的比例達到最大值時，所經(jīng)歷的時間為________期的時間，處于該期的一個細胞中染色體數(shù)目的變化情況是________。,(3)若向甲動物腸上皮細胞培養(yǎng)液中加入過量胸苷，處于S期的細胞立刻被抑制，而處于其他時期的細胞不受影響。預(yù)計加入過量胸苷約________ h后，細胞都將停留在S期。 (4)乙動物腸上皮細胞的細胞周期時長為24 h，M期時長為1.9 h。若要在顯微鏡下觀察細胞有絲分裂過程中染色體形態(tài)的變化，選用________(填“甲”或“乙”)動物腸上皮細胞更合適。 (5)在光學(xué)顯微鏡下觀察，同處于分裂末期的動物腸上皮細胞與洋蔥根尖細胞，形態(tài)上最主要的區(qū)別是_______________。,解析 本題借助細胞周期的DNA含量變化曲線考查細胞周期及分裂期特點。 (1)根據(jù)題意S期細胞被標(biāo)記，洗脫放射性的胸苷后，S期的細胞經(jīng)G2期變化后變?yōu)镸期細胞，故最短時間為G2時期，即2.2 h。 (2)細胞間期細胞數(shù)目最多，因此從M期細胞開始出現(xiàn)，到其所占M期細胞總數(shù)比例最大值，即變?yōu)殚g期細胞，故經(jīng)歷的時間為分裂期的時間，即M期的時間。因染色體只在分裂后期加倍，故分裂期染色體數(shù)目變化為12-24-12。,(3)加入過量胸苷后，只有處于S期的細胞被抑制；剛結(jié)束S期的細胞，再次經(jīng)過G2、M、G1期后再次到達S期后受到抑制，經(jīng)歷時間為2.2+1.8+3.4=7.4 h。其他各期細胞達到S期的時間均短于該時間，故加入胸苷后7.4 h后細胞都停留在S期。 (4)從圖可知，甲動物分裂期所占時間比例為1.8/(3.4+7.9+ 2.2+1.8)=1.8/15.3=11.8%；乙動物分裂期的比例是1.9/24= 8%，觀察染色體形態(tài)變化主要是觀察分裂期的細胞，而分裂期細胞數(shù)目的增多與其所占細胞周期的時間的比例呈正相關(guān)，因此選甲動物作為觀察材料更好。,(5)洋蔥根尖細胞為高等植物細胞，與動物細胞相比，有細胞壁，因此分裂末期兩者主要區(qū)別：動物細胞的細胞質(zhì)從中央向內(nèi)凹陷，縊裂為兩個；而植物細胞中央出現(xiàn)細胞板。 答案 (1)2.2 (2)M 12→24→12 (3)7.4 (4)甲 (5)動物腸上皮細胞膜從中部凹陷，細胞縊裂；洋蔥根尖細胞在中央形成細胞板,5.胸腺嘧啶脫氧核糖核苷(簡稱胸苷)在細胞內(nèi)可以轉(zhuǎn)化為胸腺嘧啶脫氧核糖核苷酸，后者是合成DNA的原料。用含有3H—胸苷的營養(yǎng)液，處理活的小腸黏膜層，半小時后洗去游離的3H—胸苷。連續(xù)48小時檢測小腸絨毛的被標(biāo)記部位，結(jié)果如圖(黑點表示放射性部位)。請回答下列問題：,(1)處理后開始的幾小時，發(fā)現(xiàn)只有a處可以檢測到放射性，這說明什么？_____________________________。 (2)處理后24小時左右，在b處可以檢測到放射性；48小時左右，在c處可以檢測到放射性。為什么？_______________。 (3)如果繼續(xù)跟蹤檢測，小腸黏膜層上的放射性將發(fā)生怎樣的變化？_____________________________。 (4)上述實驗假如選用含有3H—尿嘧啶核糖核苷的營養(yǎng)液，請推測幾小時內(nèi)小腸黏膜層上放射性出現(xiàn)的情況將會怎樣？為什么？_____________________________。,解析 本題不僅要求學(xué)生能運用所學(xué)知識解答新情境中的問題，而且還需要有一定的推理和想象能力。在第一問中關(guān)鍵是想到胸腺嘧啶脫氧核糖核苷酸只用于細胞分裂時DNA復(fù)制。在第二和第三問中，要發(fā)揮一定的想象力，想象出小腸黏膜層的上皮細胞處于動態(tài)的推移過程中，事實上小腸黏膜層的上皮細胞的平均壽命只有三天左右，新的上皮細胞不斷由基部細胞分裂產(chǎn)生，并逐漸上移替代那些脫落的頂部細胞。在第四問中，應(yīng)該想到尿嘧啶核糖核苷酸可用于mRNA的合成，因此在小腸黏膜層的各處都可以檢測到放射性。,答案 (1)小腸黏膜層只有a處的細胞能進行DNA復(fù)制和細胞分裂 (2)a處的細胞連續(xù)分裂把帶有放射性標(biāo)記的細胞推向b處，直至c處 (3)小腸黏膜細胞上的放射性將會因為細胞的衰老、死亡、脫落而消失 (4)在小腸黏膜層的各處都可以檢測到放射性，因為小腸黏膜層上的細胞都可進行mRNA的合成,