同位素示蹤同位素可用于追蹤物質的運行和變化規律，借助同位素原子以研究反應歷程的方法稱為同位素示蹤法。

高考答題模板：作為*****合成原料之一，根據其放射性變化分析該物質變化情況；作為*****合成原料之一，追蹤這些物質在細胞中的轉移路徑及分布情況

用示蹤元素標記的化合物，其化學性質不變，與相應的非放射性元素在生物體內所發生的化學變化及生物學過程完全相同，科學家通過追蹤元素標記的化合物可以弄清反應歷程中學生物學上經常使用的同位是組成細胞的主要元素,即C、H、O、N、P的同位素，它們又分為放射性同位素（如3H、14C、35S、32P）和穩定性同位素（如18O、15N）。

生物學研究中常用放射性同位素標記某一前體物質然后使用放射性自顯影技術確定與追蹤這些物質在細胞中的轉移路徑及分布情況,而穩定性同位素在生物學研究中經常用作標記進行于實驗,一般只用于測量分子質量或密度梯度離心技術來區別不同的原子或分子,而不能用放射性自顯影技術來顯示追蹤其位置和去向。1.1必修Ⅰ《分子與細胞》模塊1.1.1第一章第一節“分子與和離子”，同位素示蹤技術的概念及應用舉例。還講到示蹤原子不僅用于科學研究，還用于疾病的診斷和治療。例如，甲狀腺可以選擇性地吸收碘，通過碘釋放的射線破壞甲狀腺細胞，使甲狀腺腫大得到緩解。因此，碘的放射性同位素就可以用于治療甲狀腺腫大。1.1.2第二章第三節“細胞質”，放射性同位素應用于細胞中的轉移路徑及分布情況。科學家在研究分泌蛋白的合成和分泌時，在豚鼠的胰臟腺泡細胞中注射3H標記的亮氨酸，3分鐘后，放射性出現在粗面內質網中，17分鐘后，出現在釋放到細胞外的分泌中。1.1.3

第三章第五節“光合作用”，穩定性同位素應用于化學反應中的該原子的轉移路徑。研究光合作用所釋放的O2，究竟來自CO2，還是來自H2O。科學家用18O標記的二氧化碳和水進行實驗。結果發現，只有供給H218O時，光合作用所釋放的才是18O。1945年以后，碳的放射性同位素14C被發現，于是卡爾文想到，如果讓植物以14C標記的CO2為原料進行光合作用，然后尋找14C轉變的路徑，就可以解決光合作用中的重要問題了。于是他和同事們進行研究，經過努力，1954年完全闡明了光合作用中碳的轉變途徑，即卡爾文循環。1.2必修Ⅱ《遺傳與進化》模塊1.2.1第三章第一節“核酸是遺傳物質的證據”，放射性同位素應用于其所標記物質轉移途徑。科學家用放射性同位素35S標記了一部分噬菌體的蛋白質，用放射性同位素32P標記了另一部分噬菌體的DNA。然后，用兩種被標記的T2噬菌體分別去侵染細菌。當T2噬菌體在細菌內大量繁殖后，科學家對標記物質進行檢測。結果在子代噬菌體中檢測到32P。1.2.2第三章第三節“遺傳信息的傳遞”，穩定性同位素探究DNA的復制過程。實驗設計者認為，含的雙鏈DNA密度較大，離心后的條帶應分布于離心管的下部；含14N的雙鏈DNA密度較小，離心后的條帶應分布于離心管的上部；兩條鏈分別含14N和的雙鏈DNA密度應該介于雙鏈均含15N和雙鏈均含14N的DNA之間，離心后的條帶應分布于離心管的中部。根據同位素示蹤的結果，新合成的雙鏈DNA分子中，有一條鏈是來自親代的DNA，另一條鏈則是新合成的。因此細胞中DNA的復制被稱為半保留復制。例1、為了探究某物質（X）的作用，研究者提出了以下實驗思路：（1）實驗分組：甲組：培養液+Y細胞+3H-TdR(3H標記的胸腺嘧啶脫氧核苷)+生理鹽水；乙組：培養液+Y細胞3H-TdR+X（用生理鹽水配制）每組設置若干個重復樣品。（2）分別測定兩組的CRD（細胞內的放射性強度），求每組的平均值。（3）將各樣品在適宜條件下培養合適時間后，測定CRD，求每組平均值并進行統計分析。（要求與說明：答題時用X、CRD、3H-TDR表示相關名詞：Y細胞是能增殖的高等動物體細胞）請回答：（1）略

（2）略

（3）實驗中采用3H-TDR的原因是：答案：H-TdR是DNA合成的原料之一，可根據CRD變化來判斷細胞增殖（DNA合成）情況

。解析：3H-TDR是DNA合成的原料，培養液中加入3H-TDR，DNA合成時3H-TDR被利用，被利用的越多，細胞內的放射性越高，可根據CRD變化判斷細胞增殖情況，所以實驗中采用3H-TDR。

2、某哺乳動物體細胞在培養中能夠分裂，在培養過程中將適量的3HTdR(3H標記的胸腺嘧啶脫氧核苷)和某促進細胞分裂的藥物加入到培養液中，培養一段時間，可觀察和測量到()A．G1期變短，該期有大量3HTdR進入細胞核B．S期變長，該期有DNA復制和核糖體的增生C．G2期變短，該期細胞核中有組蛋白D．M期相對較短，該期細胞的核膜始終完整答案：C解析：A選項錯誤：3H-TdR是合成DNA的原料，大量3H-TdR進入細胞核在S期（DNA復制期）；B選項錯誤：促進細胞分裂的藥物將會使細胞周期縮短，因此S期變短，而且S期無核糖體的增生；C選項正確：促進細胞分裂的藥物將會使細胞周期縮短，因此G2期變短；組蛋白與DNA結合后形成染色質；D選項錯誤：核膜在M期的前期就已經解體，到末期才會重建。

3、下面是關于植物光合作用的問題。請回答：

（1）光反應發生在葉綠體的中,H20在光反應中裂解為

。

（2）

若以14CO2作為光合作用的原料,在卡爾文循環中首先出現含的三碳化合物是

。該三碳化合物在NADPH的氫和ATP的

等物質存在的情況下，被還原為三碳糖磷酸。

（3）給某植物提供C1802和H20,釋放的氧氣中含有18O是由于

，H218O又作為原料參與了光合作用之故。

(4)略。

答案：（1）類囊體膜中,

O2

H+、電子

。

（2）

三碳酸

。磷酸基團

（3）

C1802的部分氧轉移到H2180中

，解析：（1）光合作用的光反應場所是葉綠體的類囊體膜上，水在光反應中裂解為氧氣、H+和電子。（2）卡爾文循環的第一個反應是RuBP和CO2結合形成三碳酸，然后三碳酸在NADPH和ATP提供的氫、磷酸基團和能量作用下被還原為三碳糖磷酸。（3）碳反應的過程中也有水的產生，所以CO2參與光合作用會將其中的氧原子轉移到水中，而后水又作為原料參與光合作用。

4、若將處于G1期的胡蘿卜愈傷組織細胞置于含3H

標記的胸腺嘧啶脫氧核苷酸培養液中，培養至第二次分裂中期。下列敘述正確的是（）

A.每條染色體中的兩條染色單體均含3H

B.每個DNA分子的兩條脫氧核苷酸鏈均含3H

C．每個DNA分子中均只有一條脫氧核苷酸鏈含3H

D．每條染色單體均只有一個DNA

分子的兩條脫氧核苷酸鏈含3H

答案：A解析：A正確，第2次分裂中期時有一半DNA分子只有一條脫氧核苷酸鏈含3H，另一半DNA分子兩條脫氧核苷酸鏈均含3H,故BCD均錯。

5、為了研究海拉細胞的細胞增殖,以總細胞數和細胞分裂指數(細胞群體中分裂細胞所占的百分比)為測定指標,完善實驗思路,預測實驗結果并進行分析與討論(要求:細胞培養至培養液中營養物質不足。實驗思路涉及的主要用具須寫出,但具體操作過程不做要求。實驗條件適宜)

回答