教学各种同位素及其在中学生物学中的应用.docx
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教学各种同位素及其在中学生物学中的应用
中学生物教学资料
各种同位素及其在中学生物学中的应用
1.氢的同位素
在必修1中，介绍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附着有核酸体的内质网中，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，是按照内质网叶高尔基体一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．C的同位素
如必修1介绍了科学家卡尔文用含有14C的二氧化碳来追踪光合作用中的C原子的转移途径是：
二氧化碳一三碳化合物一糖类。
3.氧的同位素
自然界中氧元素有三种同位素，即16O、170、180，它们都不具有放射性，因此不能通过放射性进行追踪。
在示踪研究中，常用18代替化合物中的16进行标记，最后通过质谱仪测定代谢物的质量的方法进行确定。
例如在教材中，介绍的鲁宾和卡门的实验，研究光合作用中释放的氧到底是来自于水，还是来自于二氧化碳。
他们用氧的同位素18分别标记H2O和C02，使它们分别成为H218O和C1802，然后进行两组光合作用实验：
第一组向绿色植物提供H218O和C02，第二组向同种绿色植物提供H218O和C1802。
在相同条件下，他们对两组光合作用释放的氧进行了分析，结果表明第一组释放的氧全部是18O，第二组释放的氧全部是02，从而证明了光合作用释放的氧全部来自水。
4.P的同位素
在必修2中介绍了赫尔希和蔡斯用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，从而和细菌的DNA相区别开来。
5.S的同位素
教材中同样是在介绍噬菌体侵染细菌的实验中，介绍了35S的标记应用。
即是用35S标记噬菌体的蛋白质外壳来显示其最后的存在部位。
由于蛋白质含有S元素，而DNA中不含S元素，可以把蛋白质和DNA区别开来。
6.N的同位素
例如用N的同位素15标记核苷酸研究DNA的半保留复制；利用N的同位素15N标记氨基酸，研究其在动植物体内的转移途径
7.K的同位素用40k标记的培养基来研究矿质元素在植物体内的运输途径等。
练习
1．将植物细胞在3H标记的尿苷存在下培育数小时，然后收集细胞，经适当处理后获得各种细胞器。
放射性将主要存在于：
（ ）
A．叶绿体和高尔基体B．细胞核和液泡C．细胞核和内质网D．线粒体和叶绿体
2．用3H标记葡萄糖中的氢，经有氧呼吸后，下列物质中可能有3H的是 （ ）
A、H2O B、CO2 C、C2H5OH D、C3H6O3
3．愈伤组织细胞在一种包含所有必需物质的培养基中培养了几个小时，其中一种化合物具有放射性（3H标记）。
当这些细胞被固定后进行显微镜检，利用放射自显影技术发现放射性集中于细胞核、线粒体和叶绿体中。
因此，可以肯定被标记的化合物是 （ ）
A一种氨基酸 B尿嘧啶核苷 C胸腺嘧啶脱氧核苷酸 D葡萄糖
4．（多选）下列生物学研究选择的技术（方法）恰当的是 （ ）
A．用3H标记的尿嘧啶核糖核苷酸研究DNA的复制
B．用利用纸层析法提取叶绿体中的色素
C．用标志重捕法进行鼠的种群密度的调查
D．用无毒的染料研究动物胚胎发育的过程
5．科学家利用“同位素标记法”搞清了许多化学反应的详细过程。
下列说法正确的是 （ ）
A．用14C标记CO2最终探明了CO2中碳元素在光合作用中的转移途径
B．用18O标记H2O和CO2有力地证明了CO2是光合作用的原料
C．用15N标记核苷酸搞清了分裂期染色体形态和数目的变化规律
D．用35S标记噬菌体的DNA并以此侵染细菌证明了DNA是遗传物质
答案：
1、D2、Ａ3、C4、CD5、A
高中生物中的颜色反应
检验的物质
所用的试剂
呈现的颜色
淀粉
碘液
蓝色
还原性糖
斐林试剂
砖红色
脂肪
苏丹Ⅲ（或苏丹Ⅳ）
橘黄色（红色）
蛋白质
双缩脲试剂
紫色
DNA
甲基绿
绿色
RNA
吡罗红
红色
染色体
龙胆紫（醋酸洋红）
紫色（
酒精
橙色的重铬酸钾（酸性条件）
灰绿
二氧化碳
澄清的石灰水（溴麝香草酚蓝）
变浑浊（蓝到绿到黄）
线粒体
健那绿
蓝绿色
生物学中的有关计算题归类解析
1与蛋白质合成有关的计算题
（1）与氨基酸、肽键、肽链、水分子数目有关的计算题
例1某激素由A、B两条肽链按一定方式构成，现已知这两条肽链中共有氨基酸n个，那么这激素中肽键个数应是A.n+1B.nC.n-1D.n-2
【解析】：
本题是一道会考题，考查学生对知识的概括能力和抽象思维能力。
学生可以根据题目所示明的有两条肽链，每条肽链中至少有一个氨基和一个羧基未参与组成肽键，所以氨基酸数目和肽键数目就相差1个，两条肽链，那么当然就是n-2了。
或者学生可以根据平时掌握的氨基酸、肽键和肽链的关系，即氨基酸数目=肽键（或脱去的水分子）数目+肽链数目，马上找到正确答案D。
（2）与氨基酸、信使RNA上的碱基、DNA（基因）上的碱基有关的计算题
例2一条多肽链中有氨基酸1000个，则作为合成该多肽链模板的信使RNA和用来转录该信使RNA的基因分别至少有碱基（）
A．3000个和3000个B.1000个和3000个C．1000个和4000个D.3000个和6000个
【解析】：
本题是一道较常见的有关氨基酸和碱基之间关系的计算题，主要考查学生对知识的理解运用能力和知识的迁移能力。
学生掌握了它们的关系：
氨基酸个数：
RMA上的碱基数目：
DNA上的碱基数目=1：
3：
6，学生马上可以指出正确答案：
D。
2．与细胞分裂有关的计算题
（1）细胞分裂中的染色体、DNA、染色单体、四分体数目的计算题
例3．某生物的卵细胞中有6个染色体，在初级卵母细胞中，应有同源染色体对数、着丝点数、染色单体数分别是（）
A．3、12、24B.6、24、48C.3、6、12D.6、12、24
【解析】：
本题主要考查学生对细胞分裂中染色体的行为的理解，由于在减数分裂中卵细胞的染色体数目为6个，则生物体细胞中染色体数为12个，在细胞减数分裂中初级卵母细胞中同源染色体为6对，着丝点个数即为细胞中染色体的个数则为12，由于初级卵母细胞已经通过染色体的复制，所以染色单体数目为24，故本题的正确答案为D。
（2）有关细胞分裂产生配子种类的计算
例4．若动物的初级精母细胞中同源染色体的对数为n,在不发生互换的条件下，经非同源染色体自由组合产生的配子种类将有（）
A．2n种B.4n种C.n2种D.2n种
【解析】：
本题是考查学生的对细胞分裂过程中产生的配子种类的理解，因为在一对同源染色体产生配子时有2种，2对同源染色体产生的配子种类有4种，3对同源染色体产生的配子有8种，由此可知n对同源染色体产生的配子有2n种。
3．与细胞DNA复制、转录有关的计算题
（1）与DNA复制时所需的原料有关的计算题
例5．某双链DNA分子共含有碱基1400个,其中一条单链上（A+T）:
（C+G）=2：
5.问该DNA分子连续复制两次共需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的数目是A.300个B.400个C.600个D.1200个
【解析】:
本题是考查学生对DNA复制有关知识的理解,考查学生对知识的运用能力.由于在DNA分子中碱基1400个，在一条单链上（A+T）/（C+G）=2:
5,所以在DNA分子中A+T的总数为400个.根据碱基互补配对原则,A=T=200个;DNA分子连续复制两次形成4个DNA分子,因此共需要胸腺嘧啶脱氧核苷酸的数目为600个.
（2）与DNA分子的子代有关的计算题
例6．经
标记的1个DNA分子，放入
的培养基中培养,经4次复制后，子代中含
的DNA占（）
A.1/6B.1/8C.1/4D.1/2
【解析】:
本题主要考查学生对DNA的复制是半保留复制的理解,解本题时学生只要知道复制4次形成有16个DNA分子而含有
标记的DNA分子有2个故占子代DNA的1/8.
（3）DNA与RNA之间碱基的计算
例7．某信使RNA分子的碱基中，U占20%，A占10%，则转录该信使RNA的DNA片段中C占多少（）
A．35%B.30%C.70%D.无法确定
【解析】：
本题主要考查学生对DNA和RNA之间的关系，由于RNA上的A+U=30%，所以C+G=70%，其模板链上的C+G=70%，同理DNA上的C+G=70%，因此DNA上的C为35%。
（4）有关DNA结构的计算题
例8．某种DNA的分子量为2.8×109，一个互补成对的脱氧核苷酸的平均分子量为670，试计算这个DNA有多长？
（每个核苷酸对的长度为0.34nm）
【解析】：
本题是考查学生对DNA结构的理解，根据已知条件DNA中含有的核苷酸对有2.8×109/670=4.2×106个，因此DNA的长度为4.2×106×0.34nm=1.428mm
4．有关遗传规律中概率的计算题
例9．父母正常，生了个有白化病的女儿，若再生一胎是正常的男孩的几率为（）
A．1/8B.3/8C.1/4D.3/4
【解析】：
本题是一道典型求解遗传概率的问题。
由于父母正常但女儿白化，说明父母是携带者，因此产生正常男孩的几率为1/4×1/2=1/8。
5．与生物新陈代谢有关的计算题
例10.藻和草履虫在光下生长于同一溶液中，已知草履虫每星期消耗0.10mol葡萄糖，藻每星期消耗0.12mol葡萄糖。
现在该溶液中每星期葡萄糖的净产量为0.25mol。
这一溶液中每星期氧的净产量是多少？
（）
A.0.03molB.0.60molC.1.32molD.0.18mol
【解析】:
本题是一道与生物新陈代谢有关的计算题，主要考查学生对新陈代谢中有关光合作用与呼吸作用的理解。
由于藻能够进行光合作用，同时也进行呼吸作用，草履虫只进行呼吸作用，根据光合作用和呼吸作用的总方程式，两种呼吸作用共消耗6×（0.10+0.12）=1.32mol氧，光合作用净合成0.25mol葡萄糖,应产生6×0.25=1.50mol氧，所以氧的净产量为1.5-1.32=0.18mol.
6.生态学中的有关计算问题
（1）生态系统中有关能量传递问题
例11．海洋生态系统中，某一小型肉食性鱼类同化作用固定了1kg的能量，则从理论上计算至少应消耗绿色植物光合作用固定的太阳能（）
A.5kgB.10kgC.25kgD.100kg
【解析】:
本题主要考查学生对生态系统中能量传递规律，即从一营养级到下一营养级是1/10–1/5传递，因此从绿色植物到小型肉食性鱼类需传递两次，将有1/25–1/100的能量传递，则肉食性鱼类同化作用固定了1kg的能量时需至少消耗绿色植物光合作用固定的太阳能为25kg.
（2）环境问题中的综合计算题
7、基因频率的计算
（1）、利用种群中一对等位基因组成的各基因型个体数求解
例1已知人的褐色（A）对蓝色（a）是显性。
在一个有30000人的群体中，蓝眼的有3600人，褐眼的有26400人，其中纯体12000人。
那么，在这个人群中A、a基因频率和AA、Aa、aa基因型频率是多少？
【解析】等位基因成对存在，30000个人中共有基因30000×2=60000个，蓝眼3600含a基因7200个，褐眼26400人，纯合体12000人含A基因24000个，杂合体14400人含（26400-12000）×2=28800个基因，其中A基因14400个，a基因14400个。
则：
A的基因频率=（24000+14400）/60000=0.64，a的基因频率=7200+14400）/60000=0.36
AA的基因型频率=12000÷30000=0.4，Aa的基因型频率=14400÷30000=0.48，aa的基因型频率=3600÷30000=0.12
例2据调查，某小学的小学生中，基因型的比例为XBXB（43.32%）、XBXb（7.36%）、XbXb（0.32%）、XBY（46%）、XbY（4%），则在该地区XB和Xb的基因频率分别是多少？
【解析】XB频率=42.32%+1/2×7.36%+46%=92%Xb的频率=1/2×7.36%+0.32%+4%=8%
练习
1、生物体内的某蛋白质含有两条肽链，由51个氨基酸缩合而成。
现利用酶将其水解为1个七肽、2个五肽、2个八肽和3个六肽。
则关于这些矩肽的说法错误的是（）
A、肽键总数为43B、总相对分子质量比原蛋白质增加108
C、羧基总数至少有12D、所含的R基最多20种
2、己知20种氨基酸的平均分子量是128，现有一种蛋白质由3条肽链组成，共有肽键97个，问此蛋白质的分子量最接近于（）
A、12800B、11054C、12836D、14546
3．右图所示食物网存在于某相对封闭的生态系统，若甲（生产者）固定太阳能为Ｎ，能量传递效率为10％，则丁获得的能量（）
A．等于10-1Ｎ B．等于10-２Ｎ C．少于10-1Ｎ D．多于10-1Ｎ
4．用标志重捕法来估计某个种群的个体数量，例如在对某种鼠群的种群密度的调查中，第一次捕获并标志39只，第二次捕获34只，其中有标志鼠15只，则对该种群的数量估计，哪一项是不正确的（ ）
A．该种群数量可用N表示 B．该种群数量大约为88只
C．该种群数量大约为100只 D．N＝39×34÷15
5．某同学在某地区调查蒲公英的种群密度，得出5个样本的种群数量分别为4、6、8、8、9株，那么，该地区蒲公英的种群密度（单位株/m2）为A．35B．22C．7D．6
6．在对某种野兔的调查中，调查范围为1hm2（公顷），第一次捕获并标记25只野兔，第二次捕获40只野兔，其中有标记的野兔10只，则该野兔种群的种群密度大约为
A．125只/hm2B．100只/hm2C．75只/hm2D．50只/hm2
7.如果一个人食物有1/2来自绿色植物，1/4来自小型肉食动物，1/4来自羊肉，假如传递效率为10%，那么该人每增加1千克体重，约消耗植物
A．10千克 B．28千克 C．100千克 D．280千克
第3题图
8、右图表示某种绿色植物的非绿色器官在氧浓度分别为a、b、c、d时，CO2的释放量和O2的吸收量的变化情况，下列分析正确的是：
氧浓度
O2的吸收量
CO2的释放量
a
1
10
b
3
8
c
4
5
d
6
6
A、氧浓度为a时最利于贮存该器官
B、氧浓度为b时无氧呼吸消耗的葡萄糖是有氧呼吸的5倍
C、氧浓度为c时无氧呼吸强度最弱
D、氧浓度为d时无氧呼吸和有氧呼吸强度相同
9、下列不同亲本组合（两对基因独立遗传，完全显性）所产生的F1表现比为3：
1的一组是：
A、EeFfXEeFfB、EeFfXeeFFC、EeffxeeFfD、EeFfXEeFF
10、右图为某单基因遗传病的两个家族系谱图,若5和7及6和8婚配,则它们的子女患病的概率分别是
A、1/4,1B、0,8/9C、1/9,0D、0,1/9
11、从某种生物种群中随机抽出一定数量的个体，其中基因型为AA的个体占24%，基因型为Aa的个体占72%，基因型为aa的个体占4%，基因A和基因a的频率分别是（）
A.24% 72% B.36% 64%C.57% 43 D.60% 40%
12、在某一个种群中，已调查得知，隐性性状者（等位基因用A、a表示）占16%，那么该种群的AA、Aa基因型个体出现的概率分别为：
A.0.36、0.48B.0.36、0.24C.0.16、0.48D.0.48、0.36
13、经测定，某RNA的片段中含有30个碱基，其中A+G为12个，那么转录该RNA片段应含C+T的数量为
A、30个B、24个C、20个D、12个
14、某种细菌细胞内的DNA分子中含有20%的（A+T），那么合成蛋白质时，信使RNA中的（G+C）的含量是
A、80%B、40%C、60%D、20%
15、用15N充分标志细菌的DNA分子，再把该细菌移到含的培养基中，四次细胞分裂后，全部为14N的DNA分子的细菌占
A、3/4B、7/8C、1/8D、1/16
答案：
1C2B3C4C5C6B7D8B9D10B11D12A13A14A15C
高三生物实验专题
一．单选题：
本题包括每小题给出的四个选项中，只有一个选项最符合题目要求。
1．在萝卜的紫色块根细胞内，液泡中含有紫红色的花青素。
将块根切成小块放入清水中，水的颜色无明显变化。
若进行加热，则随着水温的增高，水的颜色逐渐变红。
其原因是，水温增高时
A．细胞壁受到了破坏 B．花青素的溶解度加大
C．细胞膜失去了选择透过性 D．原生质层失去了选择透过性
2．在脂肪酶溶液中加入双缩脲试剂，其结果应该是
A．橘黄色B．砖红色C．紫色D．红色
3．将一盆栽植物横放于地，则其水平方向的主根近地一侧生长素浓度变化的曲线为（图中虚线表示对根生长既不促进也不抑制的生长素浓度）
4．下列能够表示洋葱表皮细胞在质壁分离及其复原过程中，液泡体积变化的图形是
5．某学生在观察洋葱根尖有丝分裂装片时，在低倍镜下找到了中期的图像，但换上高倍镜后，发现视野中中期的图像消失，其最可能的原因是
A．细胞分裂由中期进入后期B．使用高倍物镜未调节细准焦螺旋
C．换高倍物镜后视野变暗D．在低倍物镜下未将物像移至视野中央
6．某学生将2.5％的尿素滴加在载玻片上的蚕豆表皮上，观察到植物细胞的质壁分离。
2小时后企图再次观察时却发现理想的视野找不到了，原因是
A．错拿了对照样品B．时间过长，细胞壁也收缩了C．溶质颗粒被缓慢吸收，使水分再度进入细胞
D．2小时前观察到的现象是假象
7．某人因身体不适，全身浮肿，去医院作尿液检查，化验师如下操作：
①取稀释尿液2ml②加溶液0.1g/mLNaOH溶液2mL，摇匀③加0.01g/mLCuSO43—4滴，摇匀④观察结果：
有紫色出现，此病人可能患
A．糖尿病书馆B．肾小球炎C．脂肪肝D．过敏性皮炎
8．《叶绿体中色素的提取和分离》实验中，在滤纸条上扩散速度最快的是
A．胡萝卜素B．叶黄素C．叶绿素aD．叶绿素b
9．在叶绿体色素的提取和分离实验中，在研磨时要加入少量丙酮，其作用是
A．让色素溶解B．防止叶绿素被破坏C．便于将叶片磨碎D．促使叶绿体色素分离
10．很多实验中必须先制作玻片标本，然后在显微镜下观察。
下面的实验过程错误的是
A．脂肪鉴定：
切取子叶薄片→染色→去浮色→制片→观察
B．有丝分裂观察：
解离根尖→染色→漂洗→制片→观察
C．质壁分离观察：
撕取鳞片叶表皮→制片→观察→滴加蔗糖溶液→观察
D．细胞质流动观察：
取黑藻小叶→制片→观察
11．在光线明亮的实验室里，用白色洋葱表皮细胞做质壁分离实验，在显微镜视野中能清晰看到细胞壁，但看不清楚细胞是否发生质壁分离。
为便于判明，此时应
A.改用凹面反光镜，放大光圈B.改用凹面反光镜，缩小光圈
C.改用平面反光镜，放大光圈D.改用平面反光镜，缩小光圈
12．为了认识酶作用的特性，以20%过氧化氢溶液为反应底物的一组实验结果如下表。
通过分析实验结果，能够得出相应的结论。
在下列有关结论的描述中，从表中得不到试验依据的一项是
方法
观察结果
1.常温下自然分解
氧气泡少而小
2.常温下加入Fe3+
氧气泡稍多而小
3.常温下加入鲜肝提取液
氧气泡极多而大
4.加入煮沸后冷却的鲜肝提取液
氧气泡少而小
A.从催化反应条件看，酶有温和性B.从催化活性看，酶变性后失活
C.从催化底物范围看，酶有专一性D.从催化反应效率看，酶有高效性
13．下面是四位同学的实验操作方法或结果，其中错误的一项是
A．番茄汁中含有丰富的葡萄糖和果糖，可用作还原糖鉴定的替代材料
B．用纸层析法分离叶绿体中的色素，扩散最快的—条色素带呈橙黄色
C．蛋白质与双缩脲试剂作用产生紫色反应
D．显微镜下观察根尖的有丝分裂，在细胞呈正方形的区域易找到分裂期的细胞
14．在开展高中生物研究性学习时，某校部分学生高度近视的家系进行调查，调查结果如下表，请据表分析高度近视的遗传方式是
又亲性状
调查的家庭个数
子女总人数
子女高度近视人数
男
女
双亲均正常
71
197
36
32
母方高度近视，父方正常
5
14
3
5
父方高度近视，母方正常
4
12
4
3
双方高度近视
4
12
4
7
总计
84
235
47
47
A．X染色体隐性遗传B．常染色体隐性遗传
C．X染色体显性遗传D．常染色体显性遗传
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