Question

同位素示踪法是利用放射性元素作为示踪剂对研究对象进行标记的微量分析方法，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、反应机理等．用于示踪技术的放射性同位素一般是用于构成细胞化合物的重要元素，如³H、¹⁴C、¹⁵N、¹⁸O、³²P、³⁵S等．
（1）用³²P标记的一个亲代噬菌体感染大肠杆菌，繁殖n代后，含³²P的噬菌体占所有噬菌体的比例是

 

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（2）有光条件下，¹⁴C标记CO₂进入细胞后，首先在

 

发生反应，在该结构中含¹⁴C的系列产物有

 

．该结构产生的含¹⁴C的产物主要在

 

彻底氧化分解，为细胞生命活动提供能量．
（3）用³H标记的氨基酸在豚鼠的胰腺细胞研究分泌蛋白的合成和运输时，含放射性物质依次出现在细胞的

 

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中，然后经细胞膜分泌出细胞外．以上生物膜在

 

紧密联系，协调配合，保证了细胞生命活动高校、有序地进行．
（4）用¹⁵N标记尿嘧啶，一段时间后在植物叶肉细胞中检测到放射性物质，含放射性物质的结构有细胞质基质、线粒体、叶绿体、

 

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Answer 1

考点：噬菌体侵染细菌实验,核酸的种类及主要存在的部位,细胞器之间的协调配合,光反应、暗反应过程的能量变化和物质变化

专题：

分析：放射性同位素标记法在生物学中具有广泛的应用，如：
（1）用³⁵S标记噬菌体的蛋白质外壳，用³²P标记噬菌体的DNA，分别侵染细菌，最终证明DNA是遗传物质；
（2）用³H标记氨基酸，探明分泌蛋白的合成与分泌过程；
（3）¹⁵N标记DNA分子，证明了DNA分子的复制方式是半保留复制；
（4）卡尔文用¹⁴C标记CO₂，研究出碳原子在光合作用中的转移途径，即CO₂→C₃→有机物；
（5）鲁宾和卡门用¹⁸O标记水，证明光合作用所释放的氧气全部来自于水．

解答： 解：（1）³²P标记的是噬菌体的DNA分子，用³²P标记的一个亲代噬菌体感染大肠杆菌，噬菌体侵染大肠杆菌时，只有DNA进入大肠杆菌，并作为模板控制子代噬菌体合成，根据DNA半保留复制特点，该噬菌体繁殖n代后，其中只有2个子代噬菌体含有³²P，所以含³²P的噬菌体占所有噬菌体的比例是

2

2n

．
（2）CO₂是光合作用暗反应的原料，而暗反应的场所是叶绿体基质，所以在有光条件下，¹⁴C标记CO₂进入细胞后，首先在叶绿体基质发生反应，在该结构中含¹⁴C的系列产物有¹⁴C₃、（¹⁴CH₂O）．该结构产生的含¹⁴C的有机物主要在线粒体彻底氧化分解，为细胞生命活动提供能量．
（3）分泌蛋白质合成与分泌过程：核糖体合成蛋白质→内质网进行粗加工→高尔基体进行再加工形成成熟的蛋白质→细胞膜，整个过程还需要线粒体提供能量．所以用³H标记的氨基酸在豚鼠的胰腺细胞研究分泌蛋白的合成和运输时，含放射性物质依次出现在细胞的核糖体、内质网、高尔基体中，然后经细胞膜分泌出细胞外．以上生物膜在结构和功能紧密联系，协调配合，保证了细胞生命活动高校、有序地进行．
（4）尿嘧啶是合成RNA的原料，含有RNA的结构有细胞质基质、核糖体、线粒体、叶绿体和细胞核，所以用¹⁵N标记尿嘧啶，一段时间后在植物叶肉细胞中检测到放射性物质，含放射性物质的结构有细胞质基质、线粒体、叶绿体、核糖体、细胞核．
故答案为：
（1）

2

2n

（2）叶绿体基质  ¹⁴C₃、（¹⁴CH₂O）  线粒体
（3）核糖体  内质网  高尔基体  结构和功能
（4）核糖体  细胞核

点评：本题以同位素标记法为背景，考查噬菌体侵染细菌的实验、DNA复制、光合作用、细胞器的协调合作、细胞结构和功能，要求考生掌握噬菌体的繁殖过程和DNA半保留复制特点，识记光合作用过程，识记细胞器的结构和功能，掌握分泌蛋白合成与运输过程．