同位素标记法应用实例归纳
同位素标记法在高中生物学中的应用
同位素标记法在高中生物学中的应用在自然科学的发展过程中,技术的发展需要以科学原理为基础,而科学成果的取得必须有技术手段作保证,科学与技术是相互支持、相互促进的。
自从上世纪三四十年代同位素标记法这种技术手段发明以来,在自然科学的许多研究领域都得到了应用。
在生命科学的发展历程中,同位素标记法这一技术手段也发挥了极其重要的作用。
同位素用于追踪物质运行和变化过程时叫做示踪元素,用示踪元素标记的化合物,化学性质不变。
人们可以根据这种化合物的性质,对有关的一系列化学反应追踪,这种科学研究方法叫做同位素标记法,在高中教学生物教学中有着较广泛的较广泛的应用,以下是本人在教学中探索和经验。
同位素标记法在生物教学新陈代谢过程中的应用。
生物的新陈代谢是指生物体内全部有序的化学反应,生物体内的无比繁多、无比复杂的化学反应,如不借助某些特殊手段,是根本无法搞清其具体过程的。
但是,有了同位素标记法这一技术手段,代谢过程研究中的许多问题就变的轻而易举了。
利用这一技术手段,用同位素O18标记,可以搞清光合作用产物中氧气是来自参加反应的水;用放射性同位素14C标记C3植物参与光合作用的CO2,可以搞清光合作用过程中CO2中的碳经固定先生成三碳化合物,进而再被还原形成糖类等有机物,而C4植物则是先经C4途径生成一种四碳化合物,再经C3途径生成三碳化合物,最后才被还原生成糖类等有机物。
利用这一技术手段,用放射性同位素15N标记某种氨基酸,可以搞清动物细胞内蛋白质的代谢途径。
氨基酸被细胞吸收后,可用于合成组织蛋白、酶、抗体、蛋白类激素;也可通过氨基转换作用生成另一种氨基酸;也可经脱氨基作用,含氮部分生成尿素最后经肾脏排出体外。
利用这一技术手段,用放射性同位素18O标记葡萄糖中的氧,可以搞清细胞呼吸过程中葡萄糖中的氧最后成为代谢产物CO2中的氧;若用放射性同位素O18标记O2中的氧,可以搞清细胞呼吸过程中的O2参与代谢产物H2O的生成。
专题33-同位素标记法的应用
专题1：同位素示踪法的应用【同位素】：在中子和质子组成的原子核内，质子数相同，中子数不同的这一类原子称为同位素。
同位素包括稳定同位素和放射性同位素。
稳定同位素是指原子核结构稳定，不会发生衰变的同位素，如15N，18O等。
放射性同位素是指原子核不稳定会发生衰变，发出α射线或β射线或γ射线的同位素，如3H、14C、32P、35S、131I等。
（1）放射性同位素标记：利用放射性同位素标记某一特定物质，然后用放射自显影技术来检测和追踪物质的运行和变化规律，可用于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、化学物质的变化和反应机理等。
（2）稳定同位素标记：使用稳定同位素标记，虽然不能用放射自显影技术来显现、追踪同位素的去向，但可用测量分子质量或密度梯度离心技术来区别不同的物质。
一、研究分泌蛋白的合成、加工与运输过程【资料1】：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：在豚鼠的胰脏腺泡细胞中注射3H标记的亮氨酸，3min后，放射性出现在粗面内质网中，17min后，出现在高尔基体中，117min后，出现在靠近质膜内侧的运输蛋白质的小泡中，最后出现在释放到细胞外的分泌物中。
实验结论：。
1.如图为某动物细胞结构示意图，如果让该细胞吸收含同位素15N标记的氨基酸，同位素示踪可以发现，这种氨基酸首先出现在图中哪一序号所示的细胞器中（）2.用放射性同位素标记的某种氨基酸培养胰腺细胞得到带有放射性的胰岛素。
如果用仪器测试放射性在细胞中出现的顺序，这个顺序最可能是（）①线粒体②核糖体③内质网④染色体⑤高尔基体⑥细胞膜⑦细胞核A.①③④⑦⑥B.⑥②③⑤⑥C.②③⑤①⑥D.⑥②⑦④⑤3.从某腺体的细胞中提取一些细胞器，放入含有15N 氨基酸的培养液中（培养液还具备这些细胞器完成其功能所需要的物质和条件），连续取样测定标记的氨基酸在这些细胞器中的数量，下图中正确的是（）4.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的分布情况和运输过程。
高中生物同位素标记法总结
高中生物同位素标记法总结大家好，今天咱们来聊聊高中生物里一个特别有趣的东西——同位素标记法。
听起来有点拗口，其实它就像是生物学里的“小侦探”，帮我们追踪各种生物分子的“去向”。
1. 同位素标记法概述1.1 什么是同位素标记法？说白了，同位素标记法就是用一种特殊的“标记”来追踪物质在生物体内的运动和变化。
这种标记就是“同位素”。
比如，大家都知道碳，碳有很多种“兄弟”，我们叫它们同位素。
普通的碳是碳12，而我们有时候会用碳14这种不同的碳来标记。
这些标记的“兄弟”在化学反应中表现得和普通碳一样，但它们有一个独特的特点——它们能被“发现”。
1.2 为什么要用同位素标记法？我们用这个方法来了解生物体内的化学反应。
比如说，我们想知道植物是怎么进行光合作用的，我们就可以用带有碳14的二氧化碳来“标记”植物，看看这些碳14最终去了哪里。
这样一来，植物的“秘密行动”就会暴露出来，咱们也就能更清楚地了解它们的内部“动态”了。
2. 同位素标记法的应用2.1 在生物化学中的应用同位素标记法在生物化学中的作用就像是打开了一扇新世界的大门。
举个例子，科学家们曾经用这种方法来研究细胞如何合成蛋白质。
通过在氨基酸中引入同位素，研究人员可以跟踪这些氨基酸在细胞内的“旅行路线”，从而揭示蛋白质合成的过程。
这就好比给细胞装了一个GPS，让我们能清晰地知道它们的行动轨迹。
2.2 在医学中的应用在医学领域，同位素标记法也有很多“好戏”。
比如说，医生可以利用放射性同位素来诊断一些疾病。
通过注射带有放射性同位素的药物，医生可以通过成像技术看到体内的“异常区域”，这就像是给身体做了一个“全景扫描”。
这种方法帮助医生更快、更准确地找到问题的根源。
3. 实施同位素标记法的步骤3.1 选择合适的同位素首先，我们得选择合适的同位素。
这个过程就像选购商品一样，得找对“品类”。
不同的同位素有不同的性质和用途，因此要根据实验的需要来挑选。
比如，碳14和氢3是常用的同位素，各自有其独特的“本领”。
高中生物中用到同位素标记法的实验
高中生物中用到同位素标记法的实验有放射性的同位素标记
追踪分泌蛋白的合成与分泌过程的实验
（囊泡）（囊泡）
（核糖体--->内质网--->高尔基体--->细胞膜）（线粒体提供能量）
证明光合作用中释放的氧全部来自于水的实验
鲁宾和卡门
证明光合作用中CO2中的碳元素的转化途径
（CO2--->C3----->(CH2O)+C5）
卡尔文
噬菌体侵染大肠杆菌的实验（证明DNA是遗传物质）
赫尔希和蔡斯
思路：设法将DNA与蛋白质区分开来，单独考察各自在遗传中的作用无放射性的同位素标记
证明DNA是半保留复制的实验
思路：设法将亲子与子代DNA分子区分开来。
同位素标记法
同位素标记法1. 引言同位素标记法是一种重要的实验技术，在化学、生物学、地球科学和医学等领域都有广泛的应用。
通过在实验样品中加入标记同位素，可以追踪反应过程、研究物质转化路径和量化分析样品中的组分。
本文将介绍同位素标记法的基本原理、常用同位素和应用案例。
2. 基本原理同位素标记法的基本原理是利用同一元素的不同同位素在物理和化学性质上的微小差异，用具有特殊性质的同位素标记待研究物质，通过测定同位素丰度的变化来获取目标物质的相关信息。
同位素是指原子核中具有相同质子数、但中子数不同的核。
同一元素的同位素具有相同的化学行为，但在物理性质上存在微小差异。
这些微小差异使得同位素能够作为标记物质来进行追踪和定量分析。
3. 常用同位素常用的同位素标记物质包括氘化物（重水）、碳14、碳13、氚和放射性同位素如铯137、锶90等。
不同的同位素标记物质在应用领域和实验目的上有所差异。
3.1 氘化物（重水）氘化物是指氢的同位素氘（D）与氢原子形成的化合物。
与普通水相比，氘化物具有重质氢原子，其物理性质和化学性质有所不同。
重水经常用于追踪生物体内的代谢过程、酶催化反应和物质转化。
3.2 碳14和碳13碳14和碳13都是碳的同位素，其中碳14是放射性同位素，用于测定物质的年代和生物体的放射性碳标记。
碳13是稳定同位素，常用于进行碳同位素分馏和碳同位素比值的测定。
3.3 氚氚是氢的同位素，它是一种放射性同位素。
由于氚含有放射性核素，因此在医学和生物学领域常用于研究生物化学反应的动力学过程和分子示踪。
3.4 放射性同位素放射性同位素如铯137、锶90等具有放射性特性，可用于研究地球科学、环境科学和医学等领域。
这些放射性同位素在实验中可以追踪物质的迁移、转化和分布情况。
4. 应用案例4.1 生物学应用同位素标记法在生物学研究中有着广泛的应用。
例如，利用碳13同位素标记葡萄糖，可以研究葡萄糖的代谢过程和糖原合成途径。
利用氢同位素标记的DNA 或RNA可以追踪基因的表达和复制过程。
同位素示踪法在生物学科中的应用
同位素示踪法在生物学科中的应用用放射性同位素标记的化合物，其化学性质不变，根据其放射性，对生物体内各种复杂的生理、生化过程进行追踪，叫同位素示踪法。
常利用14C、18O、15N、3H、32P、35S等同位素作为示踪原子。
1．推断动、植物细胞的结构和功能用同位素标记的氨基酸或核苷酸引入细胞内，探测这种放射性标记出现在哪些结构中，从而推断该细胞的结构和功能。
例1．用示踪原子3H标记的四种脱氧核苷酸，将其配制到培养基中培养人的白细胞，待细胞恢复分裂后，发现子代细胞中除细胞核外，细胞质中也探测到3H的存在，你认为细胞质中的3H主要存在于（）A．叶绿体B．核糖体C．线粒体D．高尔基体例2．用14C标记的葡萄糖培养去掉细胞壁的植物细胞，3h后用放射自显影技术观察，该植物细胞内含有14C最多的结构是（）A．核糖体B．高尔基体C．内质网D．细胞核例3．若用放射性同位素15N标记的氨基酸研究胰腺细胞合成并分泌消化酶的过程，则放射性同位素15N先后出现在（）A．高尔基体、内质网、核糖体B．内质网、高尔基体、核糖体C．核糖体、内质网、高尔基体D．核糖体、高尔基体、内质网2．判断光合作用和呼吸作用过程中原子转移的途径（1）光合作用：O2来自于水的光解，C6H12O6中的C和O全来自于CO2（2）有氧呼吸：CO2中的O来自于C6H12O6和H2O，H2O中的O来自于O2。
例4．用C18O2参与光合作用，再经过有氧呼吸，则18O转移的途径是（）A．CO2O2 B．CO2 C3 C6H12O6 H2OC．CO2C3 C6H12O6 CO2 D．CO2 C3C6H12O6 H2O+ CO2 例5．在某动物有氧呼吸实验中，若所用的水中有12%含18O，氧气中有4%含18O，则该动物有氧呼吸释放的CO2中约含（）A．6%的C18O2 B．12%C18O2 C．4% C18O2 D．2%C18O2例6．将生长旺盛的两盆绿色植物分别放置于两个玻璃钟罩内，甲钟罩内的花盆浇足含18O 的水，乙钟罩内充足含18O的CO2，将两个花盆用塑料袋包扎起来，并用玻璃钟罩密封，在适宜温度下光照1h，回答：（1）甲钟罩的壁上出现了许多含18O的水珠，这些水是经过植物的蒸腾作用产生的。
素养加强课6 同位素标记法及其应用
素养加强课6 同位素标记法及其应用考点1同位素标记法在高中生物实验中的应用归纳1．同位素标记法在高中生物学中的应用总结实验目的标记物标记物转移情况实验结论研究分泌蛋白的合成和分泌过程用3H标记的亮氨酸核糖体→内质网→高尔基体→细胞膜各种细胞器既有明确的分工，相互之间又协调配合研究光合作用过程中物质的利用H182O H182O→18O2光合作用的反应物H2O的O以O2的形式放出，CO2中的C用于合成有机物14CO214CO2→14C3→(14CH2O)探究生物的遗传物质亲代噬菌体中的32P(DNA)、35S(蛋白质)子代噬菌体检测到放射性32P，未检测到35SDNA是遗传物质验证DNA 的复制方式亲代双链用15N标记亲代DNA→子一代DNA的一条链含15NDNA的复制方式为半保留复制探究DNA 复制、转录的原料3H或15N标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸、尿嘧啶核糖核苷酸标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸主要集中在细胞核，尿嘧啶核糖核苷酸主要集中在细胞质标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸用于合成DNA，尿嘧啶核糖核苷酸用于合成RNA生长素的极性运输含14C的生长素标记物在形态学上端，在形态学下端可检测到标记物，反之不行生长素只能从植物体的形态学上端运输到形态学下端2.与荧光标记法的区别(1)常用的荧光蛋白有绿色和红色两种①绿色荧光蛋白(GFP)常用的是来源于发光水母的一种功能独特的蛋白质，蓝光或近紫外光照射，发出绿色荧光。
②红色荧光蛋白来源于珊瑚虫，是一种与绿色荧光蛋白同源的荧光蛋白，在紫外光的照射下可发出红色荧光。
(2)人教版教材中用到的荧光标记法《必修1》P43“荧光标记小鼠细胞和人细胞细胞融合实验”。
这一实验很有力地证明了细胞膜的结构特点是具有一定的流动性。
1．下列关于同位素标记法应用的描述，不恰当的是()A．可用18O2探究有氧呼吸的整个过程B．可用14CO2探究光合作用中碳的转移途径C．可用3H标记的亮氨酸研究分泌蛋白合成和分泌过程D．可用131I研究甲状腺吸收碘量与甲状腺激素合成的关系A[用18O2只能探究有氧呼吸的第三阶段，不能探究有氧呼吸的整个过程。
盘点“同位素标记法”的应用
盘点“同位素标记法”的应用同位素标记所利用的放射性同位元素及它们的化合物，与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，就可以检测和追踪它在体内或体外的位置、数量及其转变等。
同位素标记在工业、农业生产、日常生活和科学科研等方面都有着极其广泛的应用。
在生物学领域可用来测定生物化石的年代，也可利用其射线进行诱变育种、防治病虫害和临床治癌，还可利用其射线作为示踪原子来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。
高中生物教材中的实验（或内容）和相关习题中许多知识都涉及同位素标记法的应用。
下面我就相关内容通过有关例题进行归纳阐述，以便大家对这项技术有一个深刻的体会，并学会同位素标记的应用。
一、氢（3h）例1：科学家用含3h标记的亮氨酸的培养液培养豚鼠的胰腺腺泡细胞，下表为在腺泡细胞几种结构中最早检测到放射性的时间表。
下列叙述中正确的是（）■a．形成分泌蛋白的多肽最早在内质网内合成b．高尔基体膜向内与内质网膜相连，向外与细胞膜相连c．高尔基体具有转运分泌蛋白的作用d．靠近细胞膜的囊泡可由高尔基体形成解析：分泌蛋白的多肽最早在核糖体上合成，高尔基体并不直接和内质网与细胞膜相连，而是通过囊泡间接连接。
答案：cd。
知识盘点：1.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糖体的内质网中，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→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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
生长素只能从植物体形态学上端运输到下端，无法从下端运输到上端。
亲子代之间连续性的物质是DNA，DNA是遗传物质。
各种生物膜在功能上密切分工，紧密联系，形成一个整体 。
植物光合作用途径中，CO2与C5结合，生成2C3，最终被还原为(CH2O)。
与细胞结构有关的实验
实验
方法
细胞膜的制备
用蒸馏水使哺乳动物红细胞吸水涨破
细胞膜的流动性
细胞膜的选择 透过性
生物膜成分
分离细胞器
质壁分离与复原
用不同颜色荧光物质标记不同细胞膜上的蛋白质分子，诱导融合标记的 细胞，追踪观察不同荧光物质标记的蛋白质在融合细胞膜上的分布情况
用不同无机盐离子的溶液培养不同植物，测定比较同一植物吸 收不同离子及不同植物吸收同一离子的情况
分别用溶脂剂和蛋白酶下端可以检测到标记物，反之不行
DNA是主要遗传 物质的证据
32P、35S
核酸、 蛋白质
子代噬菌体检测放射性32P、 子代噬菌体未检测放射性35S
生物膜在功能 上的联系
3H
亮氨酸 核糖体→内质网→高尔基体→细胞膜
植物的光合 作用C的途径
14C
14CO2
CO2→ 2C3→(CH2O)
差速离心法 利用不同离心速度产生不同离心力，将不同细胞器分离开来
滴加溶液与显微镜观察
同位素标记法应用实例归纳
知识点
标记元素 标记化合物 标记物转移情况
结论
光合作用过程 中原子的转移
呼吸过程中 原子的转移
生长素的极性运输
18O
H218O
H218O→ 18O2
光合作用放出的O2 完全来自H2O中的O
18O
18O2
18O2→H218O
有氧呼吸消耗的O2完全 与(H)结合生成H2O
14C
尿糖试纸是尿糖患者用来检查自己尿糖情况的专用试纸。
根据葡萄糖在葡萄糖氧化酶的催化作用下形成葡萄糖酸 和过氧化氢，过氧化氢在过氧化氢酶的催化作用下形成水 和原子氧，以及原子氧可以将某种无色的化合物氧化成有 色的化合物的原理，将上述两种酶和无色化合物固定在纸 条上，制成测试尿糖含量的酶试纸。这种酶试纸与尿液相 遇时，很快会因为尿液中葡萄糖的含量的少到多而依次呈 现浅蓝、浅绿、棕或深棕色。