浅析同位素示踪法在新教材中的应用

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1、浅析同位素示踪法在新教材中的应用[关键词]同位素同位素示踪法[摘要]同位素示踪法是利用放射性元素作为示踪剂对研究对象进行标记的微量分析方法，研究细胞内的元素或化合物的来源、组成、分布和去向等。用于示踪的放射性同位素一般是用于构成细胞化合物的重要元素。同位素是指质量不同（质子数相同中子数不同）而化学性质相同的原子，具有放射性的同位素叫放射性同位素。我们可以用放射性同位素代替非放射性的同位素来制成各种化合物，这种化合物跟平常的化合物一样参与所有化学反应，却带有“放射性标记”，用仪器可以探测出来，同位素示踪法就是利用放射

2、性同位素作为示踪剂对研究对象进行标记的微量分析方法，研究细胞内的元素或化合物的来源、组成、分布和去向等，进而了解细胞的结构和功能、化学物质的变化、反应机理等。用于示踪技术的放射性同位素一般是用于构成细胞化合物的重要元素，如3H、14C、18O、15N、32P、35S等。同位素示踪法作为一种重要的实验方法，在高中生物教材的探究实验中有重要应用。在高考中探究性实验仍是实验命题的主要形式，该技术可以作为实验试题的重要背景。本文就浙科版《生物学》教材（必修1、2、3）中涉及的同位素以及同位素示踪法的相关应用做一归纳。1教材

3、中涉及的同位素1.1氢的同位素氢有三种同位素，即氕、氘和氚，其中氚具有放射性，可以通过探测器进行追踪。3H标记的化合物是指用放射性3H取代化合物中的氕或氘，并以3H作为标记的放射性标记化合物。1.2碳的同位素碳元素有三种同位素，即12C、13C和放射性同位素14C。1.3氧的同位素氧元素有三种同位素，即16O、17O、18O。1.4磷的同位素除了质量数为31的一种同位素外，还有几个放射性同位素，其质量数为29、30、32、33和34，但只有质量数为32和33的同位素存在足够长的时间可以作为示踪物之用。1.5硫的同位

4、素硫的同位素32S、33S、34S、35S和36S在放射性同位素示踪法中，多用35S。2同位素示踪法的相关应用2.1分泌蛋白的合成和分泌中的应用5例1（07年全国卷Ⅰ）下图表示用3H－亮氨酸标记细胞内的分泌蛋白，追踪不同时间具有放射性的分泌蛋白颗粒在细胞内分布情况和运输过程。其中正确的是（）解析：3H—亮氨酸首先在附着在内质网的核糖体上合成蛋白质，经内质网初步加工后，再转移到高尔基体中，最后形成分泌小泡与细胞膜融合后排出细胞外。所以放射性颗粒数依次增加的顺序为附着有核糖体的内质网→高尔基体→分泌小泡。答案：C。必修

5、1第40页思考与练习中也有相关内容。科学家在研究分泌蛋白的合成和分泌时，曾经做过这样一个实验：他们在豚鼠的胰脏腺泡细胞中注射3H标记的亮氨酸，3min后，被标记的氨基酸出现在粗面内质网中，17min后，出现在高尔基体中，117min后，出现在靠近细胞膜内侧的运输蛋白质的小泡中，以及释放到细胞外的分泌物中。这个实验说明分泌蛋白在附着于内质网上的核糖体中合成之后，是按照内质网——高尔基体——细胞膜的方向运输的，从而证明了细胞内的各种生物膜在功能上是紧密联系的。2.2研究光合作用和细胞呼吸过程中某些物质的转变过程有关光合

6、作用：①用18O记水(H218O)，生成的氧气全部有放射性，产物葡萄糖无放射性。②用18O标记二氧化碳(C18O2)，产物中除了葡萄糖有放射性外，部分水分子也有放射性，释放的氧气全部无放射性。③用18O、14C标记二氧化碳(14C18O2)，产物葡萄糖有放射性，产物水有放射性。有关需氧呼吸：①用18O标记氧气，生成的水全部有放射性，生成的二氧化碳全部无放射性。②18O标记葡萄糖，生成的水全部无放射性，生成的二氧化碳全部有放射性。5必修1第102页思考与练习中第5题。若将某种绿色植物的叶片置于特定实验装置中，研究在分

7、别给予不同时间长度的光照后，光合作用产物出现的顺序。请回答：（2）在供给C18O2极短时间后，除了糖类物质含有18O以外，从另一种光合产物　     中也应当能够检测到18O。（3）在供给C18O2较长时间后，能够检测出18O的物质是糖类、     和     。解析：根据刚才的原理，答案应该是（2）水；（3）水、氧气（较长时间后，碳反应生成的水也参与光反应产生氧气）。例2（03江苏卷）葡萄糖是细胞进行有氧呼吸最常利用的物质。将一只实验小鼠放人含有放射性18O2气体的容器内，18O2进入细胞后，最先出现的放射性化合

8、物是()A.丙酮酸B.乳酸C.二氧化碳D.水解析：在有氧呼吸中（浙教版改称“需氧呼吸”），O2参与第三阶段的反应，与前两阶段产生的氢结合形成水。答案：D。2.3研究噬菌体侵染细菌的实验在教材中介绍了用32P标记噬菌体的DNA，然后用被标记的噬菌体去感染细菌的实验。由于DNA中含有P元素，因而用放射性的32P取代DNA中的P，就使得DNA具有可识别性，从而和细