中国婚姻法:【引用】“同位素示踪法”专题复习

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。同位素示踪法主要用于探究生物的某一生理过程，在高考中探究性实验仍是实验命题的主要形式，因此此技术可以作为实验试题的重要背景。在高三专题复习阶段，把课本中有关同位素示踪法问题进行整合，进行专题复习，对提高学生对课本基础知识的理解，提高学生分析和解决问题的能力将是大有益处的。本文主要是把同位素示踪法作为二轮复习的一个专题，介绍了同位素示踪技术的基本原理、特点，对课本知识进行整合，同时介绍了一部分经典习题，可以作为二轮复习的一个参考资料。

1  同位素示踪法的基本原理和特点

1.1  同位素示踪法的基本原理

同位素示踪法（isotopic tracer method）是利用放射性核素作为示踪剂对研究对象进行标记的微量分析方法，示踪实验的创建者是Hevesy。Hevesy于1923年首先用天然放射性²¹²Pb研究铅盐在豆科植物内的分布和转移。

同位素示踪所利用的放射性核素（或稳定性核素）及它们的化合物，与自然界存在的相应普通元素及其化合物之间的化学性质和生物学性质是相同的，只是具有不同的核物理性质。因此，就可以用同位素作为一种标记，制成含有同位素的标记化合物（如标记食物，药物和代谢物质等）代替相应的非标记化合物。利用放射性同位素不断地放出特征射线的核物理性质，就可以用核探测器随时追踪它在体内或体外的位置、数量及其转变等。

1.2  同位素示踪法的基本特点

1.2.1  灵敏度高

放射性示踪法可测到10^-14－10^-18克水平，即可以从10¹⁵个非放射性原子中检出一个放射性原子。它比目前较敏感的重量分析天平要敏感108—107倍，而迄今最准确的化学分析法很难测定到10^-12克水平。

1.2.2  方法简便

放射性测定不受其它非放射性物质的干扰，可以省略许多复杂的物质分离步骤，体内示踪时，可以利用某些放射性同位素释放出穿透力强的r射线，在体外测量而获得结果，这就大大简化了实验过程，做到非破坏性分析，随着液体闪烁计数的发展，¹⁴C和³H等发射软β射线的放射性同位素在医学及生物学实验中得到越来越广泛的应用。

1.2.3  定位定量准确

放射性同位素示踪法能准确定量地测定代谢物质的转移和转变,与某些形态学技术相结合（如病理组织切片技术，电子显微镜技术等），可以确定放射性示踪剂在组织器官中的定量分布，并且对组织器官的定位准确度可达细胞水平、亚细胞水平乃至分子水平。

1.2.4  符合生理条件

在放射性同位素实验中，所引用的放射性标记化合物的化学量是极微量的，它对体内原有的相应物质的重量改变是微不足道的，体内生理过程仍保持正常的平衡状态，获得的分析结果符合生理条件，更能反映客观存在的事物本质。但射线对生物体的作用达到一定剂量时，会改变机体的生理状态，这就是放射性同位素的辐射效应，因此放射性同位素的用量应小于安全剂量，严格控制在生物机体所能允许的范围之内，以免实验对象受辐射损伤，而得错误的结果。

2         同位素示踪法经典应用实例整合

3  历年高考回顾

  现将近十年的有关同位素示踪法的典型高考试题统计如下，可以历年考题为习题，讲解分析，提高学生解此类题的能力。

[1995·上海·30] 在光照充足的环境里，将黑藻放入含有¹⁸O的水中，过一段时间后，分析¹⁸O放射性标记，最有可能的是（  ）

A. 在植物体内的葡萄糖中发现                                 B. 在植物体内的淀粉中发现

C. 在植物体内的脂肪、蛋白质和淀粉中均可以现                 D. 在植物体周围的空气中发现

答案：D

[1999·广东·15] 把菜豆幼苗放在含有³²P的培养液中培养，1h以后测定表明，幼苗各部分都含有³²P。然后将该幼苗转移到不含³²P的培养液中，数天后³²P（  ）

A. 不在新的茎叶中       B. 主要在新的茎叶中       C. 主要在老的茎叶中         D.主要在老的根中

答案：B

[2000·广东·38] 从某腺体的细胞中，提取出附着有核糖体的内质网，放入含有放射性标记的氨基酸的培养液中。培养液中含有核糖体和内质网完成其功能所需的物质和条件。很快连续取样，并分离核糖体和内质网。测定标记的氨基酸出现在核糖体和内质网中的情况，结果如图所示。

请回答：

⑴放射性氨基酸首先在核糖体上大量累积，最可能的解释是        

⑵放射性氨基酸继在核糖体上积累之后，在内质网中也出现，且数量

不断增多，最可能的解释是                                   

⑶实验中，培养液相当于细胞中的                             

答案：⑴核糖体是细胞内将氨基酸合成蛋白质的场所 ⑵蛋白质进入内质网中 ⑶细胞质基质

[2001·上海·31] 科研人员给农作物施以¹⁵N标记的肥料，结果在以此农作物为食物的羊尿中查出¹⁵N元素。请回答下列问题：

⑴含¹⁵N的化肥是以       状态从土壤进入根细胞的。根吸收矿质元素的主要部位是                 。

⑵含¹⁵N的物质所合成的植物蛋白质，在羊消化道内转化为氨基酸，参与此消化作用的酶的主要有           ，           ，            。吸收氨基酸的主要器官是                。

⑶在羊体内，含¹⁵N的氨基酸被分解，脱去           ，其中含¹⁵N的物质最终形成            等废物，随尿排出。

答案：⑴离子 根尖成熟区 ⑵胃蛋白酶 胰蛋白酶肠肽酶 小肠 ⑶氨基尿素

[2003·江苏·7] 葡萄糖是细胞进行有氧呼吸最常利用的物质。将一只实验小鼠放入含有放射性¹⁸O₂气体的容器内，¹⁸O₂进入细胞后，最先出现的放射性化合物是（  ）

A. 丙酮酸                B. 乳酸                C. 二氧化碳             D. 水

答案：D

[2003·江苏·41] 胸腺嘧啶脱氧核苷（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，结果如下图（黑点表示放射性部位）。

请回答：

⑴处理后开始的几小时，发现只有a处能够检测到放射性，这说明什么？

⑵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处检测到放射性，为什么？

⑶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？

⑷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？

答案：⑴小肠黏膜层只有a处的细胞能进行DNA的复制和细胞分裂。

⑵a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。

⑶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。

⑷在小肠黏膜层的各处都可能检测到放射性，因为小肠黏膜层上的细胞不断地进行mRNA的合成。

[05年全国理综I卷·2] 在光照下，供给玉米离体叶片少量¹⁴CO₂，随着光合作用时间的延续，在光合作用固定CO2形成的C₃化合物和C₄化合物中，¹⁴C含量变化示意图正确的是（  ）

  答案：B

[2007全国卷I·5]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 

 【答案】C

【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。

[2007广东生物·23]为了研究酵母菌胞内蛋白质的合成，研究人员在其培养基中添加 3H标记的亮氨酸后，观察相应变化。可能出现的结果有

  A.细胞核内不出现，H标记

  B.内质网是首先观察到，H标记的细胞器

  C.培养一段时间后，细胞膜上能观察到'H标记

  D.若能在高尔基体上观察到'H标记，表示可能有分泌蛋白合成

【答案】CD