专题三 同位素示踪法实验大题过关

(4)很多同学回答DNA是主要的遗传物质，这样的答案不对，因为本题中没有提到RNA是遗传物质，所以本题的答案只能是噬菌体侵染细菌的实验证明了DNA是遗传物质。 【答案】I．(1）第一步：用35S标记噬菌体的蛋白质外壳 第二步：把35S标记的噬菌体与细菌混合 (2)大肠杆菌 被35S标记的大肠杆菌 Ⅱ．(1)同位素标记法（同位素示踪法）

(2)理论上讲，噬菌体已将含32P的DNA全部注入大肠杆菌内，上清液中只含噬菌体蛋白质外壳 (3)①噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放出来，经离心后分布于上清液中 ②是 没有侵入大肠杆菌的噬菌体经离心后分布于上清液中使上清液出现放射性 (4) DNA是遗传物质

5．科学家在研究DNA分子复制方式时进行了如下的实验研究（已知培养用的细菌大约每20分钟分裂一次）。实验一：14N细菌＋14N培养基→20分钟破碎细胞离心→结果全为轻链DNA；实验二：15N细菌＋15N培养基→20分钟破碎细胞离心→结果全为重链DNA； 实验三：15N细菌＋14N培养基→20分钟破碎细胞离心→结果全为中链DNA。

（1）复制过程除需要模板DNA、脱氧核苷酸外，还需要 、 等（答两点）。 （2）实验结果证明DNA复制方式为 ，其中实验一和实验二起 作用。

（3）若用N标记的细菌的DNA作模板，用含N的培养基培养，在上面的坐标图中画出连续培养细菌60分钟过程中，第二代和第四代细菌中含15N和14N的DNA的含量的柱状图。（15N标记的模板DNA为第一代） 【解析】（1）复制过程除需要模板DNA、脱氧核苷酸外，还需要能量、酶、适宜的温度和pH。（2）通过以上的实验可以看出，子代的DNA分子中，有一半的单链DNA分子来自母链，表明DNA分子是半保留复制，其中实验一和实验二起到对照的作用。 （3）图形见答案。 【答案】（1）能量、酶、适宜的温度和pH（答对两点就给分） （2）半保留复制 对照 （3）

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6．美国科学家阿格雷的研究成果是发现了细胞膜上专门供水分子进出的通道。完成水通道科学研究的过程如下：

(1)观察：科学家发现水分子能通过细胞膜。 (2)问题：水究竟怎样通过细胞膜。

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(3)假设：20世纪80年代，美国科学家阿格雷认为细胞膜上的某种蛋白质就是水通道。

(4)实验：要想证明细胞膜上的水通道是否是蛋白质，一般情况下，最好用同位素________ ________________(填“15N”“35S”“32P”或“18O”)进行标记研究，这种蛋白质是在____________上合成的。如图是阿格雷水通道验证实验：将含有水通道和不含水通道的细胞放在同一种水溶液中进行对照实验，图中表示两种不同细胞状态的变化，那么其中作为对照实验的是____________(填“A”或“B”组)，你做出这一判断的依据是___________________________ _____________________________________________________________________________________________________________________。

(5)结论：______________________________________________________________________。 (6)根据人体不同部位细胞功能推测，下列哪些部位细胞中含水通道蛋白最多( ) A．肺泡上皮细胞 B．红细胞 C．肾小管细胞

【解析】15N、35S、32P、18O四种元素中，只有35S属于蛋白质中的特有元素，故最好用同位素35S进行标记研究。蛋白质是在核糖体上合成的。题图中作为对照实验的是B组，原因是B组细胞在一定时间后，细胞没有出现变化，而A组细胞出现胀破现象。根据实验可得出的结论是细胞膜上的这种蛋白质为水通道蛋白。在人体内，水分进出活跃的细胞中水通道蛋白往往较多，人体的肾小管细胞能够重吸收水分，故其可能含有较多的水通道蛋白。 【答案】(4)35S 核糖体 B B组细胞在一定时间后，细胞没有出现变化，而A组细胞出现胀破现象 (5)该蛋白质为水通道蛋白 (6)C 7．结合遗传物质的相关实验，回答下列问题：

(1)艾弗里及其同事进行肺炎双球菌转化实验的一部分图解，该实验成功的最关键的实验设计思路是________________________________________。

(2)上述实验证明了______________________________________。

(3)后来，赫尔希和蔡斯用____________方法，进一步表明DNA才是真正的遗传物质。实验包括4个步骤：

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①噬菌体与大肠杆菌混合培养；②S和32P分别标记噬菌体；③放射性检测；④离心分离。 该实验步骤的正确顺序是________(用数字表示)。

(4)用被32P标记的噬菌体去侵染未被标记的大肠杆菌，离心后，发现放射性物质存在________(上清液或沉淀物)中。

(5)噬菌体的DNA连续复制n次后，含亲代噬菌体的DNA链的子代噬菌体个体应占总数的________。

(6)在蛋白质合成过程中，遗传信息的流动途径表达式是______________。

【解析】(1)分离并提纯S型细菌的DNA、蛋白质、多糖等物质才能单独地观察各自的作用。(2)DNA是遗传物质，是肺炎双球菌的转化因子。(3)噬菌体侵染细菌是用了32P、35S同位素分别标记DNA和蛋白质，去观察各自的作用。(4)32P标记的噬菌体的DNA会进入大肠杆菌，大肠杆菌在沉淀物中。(5)DNA连续复制n次后生成2n个DNA，含有亲代噬菌体

－

DNA链的DNA有2个，所以占总数的2/2n＝1/2n1。

【答案】(1)分离并提纯S型细菌的DNA、蛋白质、多糖等物质 (2)肺炎双球菌的“转化因子”是DNA (3)同位素标记 ②①④③

n－1

(4)沉淀物 (5)1/2

转录翻译

(6)DNA――→RNA――→蛋白质

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8．将生长旺盛的两盆绿色植物分别置于两个玻璃钟罩内。甲罩内的花盆浇含18O的水；乙罩内充满含18O的二氧化碳，将两个花盆用塑料袋包扎起来，并将玻璃钟罩密封，在适宜温度下光照1小时，请回答：

(1)此时，甲罩的内壁出现了许多含18O的水珠，这些水珠是经植物的 作用产生的，甲罩内还有许多18O2，这是植物进行 作用产生。

(2)乙罩的内壁上有许多含18O的水珠，这是C18O2进行 作用产生的。 【解析】由于甲罩内的花盆浇含18O的水，甲罩内壁出现的水珠是蒸腾作用的结果。同时，少量的含18O的水参与了光合作用的光反应，形成了[H]和18O2；乙罩内充满了含18O的二氧化碳，在光合作用的暗反应过程中生成了H218O和C6H1218O6。 【答案】(1)蒸腾 光合 (2)光合

9．为了验证促进有丝分裂的物质对细胞分裂的促进作用，将小鼠的肝细胞悬浮液分成等量细胞数的甲、乙两组，在甲组的培养液中加入3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷(3H-TdR)；乙组中加入等剂量的3H-TdR并加入促进有丝分裂的物质。培养一段时间后，分别测定甲、乙两组细胞的总放射性强度。据此回答下列问题：

(1)细胞内3H-TdR参与合成的生物大分子是 ，该种分子所在的细胞结构名称是 、 。

(2)乙组细胞的总放射性强度比甲组的 ，原因是 。

(3)细胞利用3H-TdR合成生物大分子的过程发生在细胞周期的 期。

(4)在上述的实验中选用3H-TdR的原因是 。

【解析】本题利用同位素标记法来研究DNA合成的时期，考查有丝分裂的有关知识。要正确作答本题必须掌握以下知识点：①胸腺嘧啶脱氧核苷酸是合成DNA分子的原料。②真核细胞的DNA分子主要分布在细胞核中（染色体上）；动物细胞的线粒体中也含少量的DNA。③合成DNA的过程发生在有丝分裂的间期。乙组由于加入了促进有丝分裂的物质，使其分裂产生的细胞比甲组的多，即乙组细胞的总放射性强度比甲组的高。④细胞有丝分裂

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过程中有DNA合成，而H-TdR是合成DNA的原料，且放射性强度可被测定，所以实验选用3H-TdR。

【答案】(1)DNA 细胞核(或染色体)、线粒体 (2)高 乙组中促进有丝分裂的物质促进了细胞分裂，摄取的3H-TdR比甲组的多 (3)间 (4)细胞增殖有DNA的合成，而3H-TdR是合成DNA的原料，其放射性强度可被检测到

10．胸腺嘧啶脱氧核糖核苷（简称胸苷）在细胞内可以转化为胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸，后者是合成DNA的原料。用含有3H—胸苷的营养液，处理活的小肠黏膜层，半小时后洗去游离的3H—胸苷。连续48小时检测小肠绒毛的被标记部位，结果如图（黑点表示放射性部位）。请回答下列问题：

几小时检测 24小时检测 48小时检测

（1）处理后开始的几小时，发现只有a处可以能够检测到放射性，这说明什么？

。 （2）处理后24小时左右，在b处可以检测到放射性；48小时左右，在c处可以检测到放射性。为什么？

。 （3）如果继续跟踪检测，小肠黏膜层上的放射性将发生怎样的变化？

。

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（4）上述实验假如选用含有3H—尿嘧啶核糖核苷的营养液，请推测几小时内小肠黏膜层上放射性出现的情况将会怎样？为什么？

。 【解析】本题不仅要求学生能运用所学知识解答新情境中的问题，而且还需要有一定的推理和想象能力。在第一问中关键是想到胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸只用于细胞分裂时DNA复制。在第二和第三问中，要发挥一定的想象力，想象出小肠黏膜层的上皮细胞处于动态的推移过程中，事实上小肠黏膜层的上皮细胞的平均寿命只有三天左右，新的上皮细胞不断由基部细胞分裂产生，并逐渐上移替代那些脱落的顶部细胞。在第四问中，应该想到尿嘧啶核糖核苷酸可用于mRNA的合成，因此在小肠黏膜层的各处都可以检测到放射性。 【答案】（1）小肠黏膜层只有a处的细胞能进行DNA复制和细胞分裂 （2）a处的细胞连续分裂把带有放射性标记的细胞推向b处，直至c处。 （3）小肠黏膜细胞上的放射性将会因为细胞的衰老、死亡、脱落而消失。

（4）在小肠黏膜层的各处都可以检测到放射性，因为小肠黏膜层上的细胞不断进行mRNA的合成。

11.有关高尔基体的功能，科学家们做了大量的实验：

(1) Palade与他的同事Caro、Jamieson用哺乳动物的胰腺细胞做同位素标记实验。给动物注射氚(3H)标记的亮氨酸，发现标记的亮氨酸首先出现在粗面型内质网上；标记17分钟后，发现有标记氨基酸的蛋白质出现在高尔基体及其附近的分泌小泡中。

(2) 给大鼠喂食富含脂肪的食物，然后在2～3小时内予以杀死。在肝细胞内发现了400埃左右的脂蛋白颗粒，这些颗粒首先出现在滑面型内质网中，然后进入高尔基体的囊内，并积累于囊的边缘膨大处，最后从高尔基体囊脱离，形成分泌小泡。

(3) 有人用14C标记的葡萄糖培养植物一小段时间后，从组织细胞中分离高尔基体，发现其中有新合成的非纤维素多糖。

(4) 大鼠结肠的一种细胞向肠道分泌一种粘液糖蛋白。给大鼠注射3H—葡萄糖后，15分钟内就可以看到放射性物质集中到高尔基体中，20分钟后放射性物质开始出现在粘液糖蛋白中，而4小时后带有放射性标记的粘液糖蛋白被排出到肠腔中。

(5) Whalcy等研究玉米根端细胞有丝分裂时，认为由高尔基体分出小泡，这些小泡在赤道板区融合而参加细胞壁的形成。

上述实验证明了高尔基体具有哪些功能?

实验(1)表明高尔基体与 的运输有关； 实验(2)说明脂类的运输需要 的参与； 实验(3)则证明植物的高尔基体能够 ；

实验(4)说明运输到高尔基体中的蛋白质和在那里的 合成的 结合在一起，形成粘液糖蛋白。

实验(5)则证明植物细胞中高尔基体与 的形成有关。

【解析】标记的亮氨酸首先出现在粗面型内质网上，然后转移到高尔基体中，由于高尔基体产生的小泡能够运输分泌蛋白，分泌蛋白以胞吐的形式运输到细胞外，所以高尔基体与分泌蛋白有关；实验（2）的结果表明脂类的运输也是在高尔基体的加工下形成的；实验（3）中“从组织细胞中分离高尔基体，发现其中有新合成的非纤维素多糖”，而非纤维素多糖是构成纤维素的成分，所以高尔基体与合成多糖有关；实验（4）给大鼠注射的3H葡萄糖，出现在高尔基体以后，形成糖蛋白，而糖蛋白就是由多糖和蛋白质构成的，所以高尔基体能够合成多糖；实验（5）中和实验（3）是有联系的高尔基体的小泡中有很多的“非纤维多糖”，而“非纤维多糖”就是构成纤维素的，纤维素是构成细胞壁的成分之一，所以高尔基体与细胞壁的形成有关。

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