1、标记法应用归析一 、荧光标记法20世纪60年代，一位日本科学家从美国西岸打捞了大量发光水母，研究发现在这种水母体内有一种叫水母素的物质，在与钙离子结合时会发出蓝光，而这道蓝光未经人所见就已被一种蛋白质吸收，改发绿色的荧光。这种捕获蓝光并发出绿光的蛋白质，就是绿色荧光蛋白。绿色荧光蛋白并不需要与其他物质合作，只需要用蓝光照射，就能自己发光。在生物学研究中，科学家们常常利用这种能自己发光的荧光分子来作为生物体的标记。将这种荧光分子通过化学方法挂在其他不可见的分子上，原来不可见的部分就变得可见了。生物学家一直利用这种标记方法，把原本透明的细胞或细胞器从黑暗的显微镜视场中“纠出来”。新教材涉及多处，如
2、验证细胞膜的流动性、基因与染色体的关系、基因在染色体上的位置等。例1 （2009年安徽高考） 2008年诺贝尔化学奖授予了“发现和发展了水母绿色荧光蛋白”的三位科学家。将绿色荧光蛋白基因的片段与目的基因连接起来组成一个融合基因，再将该融合基因转入真核生物细胞内，表达出的蛋白质就会带有绿色荧光。绿色荧光蛋白在该研究中的作用是（ C ）A追踪目的基因在细胞内的复制过程B追踪目的基因插入到染色体上的位置C追踪目的基因编码的蛋白质在细胞内的分布D追踪目的基因编码的蛋白质的空间结构分析 ：本题属信息给予题，考查获取信息、分析推理等能力。依据题干：“将绿色荧光蛋白基因的片段与目的基因连接起来组成一个融合基
3、因，再将该融合基因转入真核生物细胞内，表达出的蛋白质就会带有绿色荧光”这句话可知：绿色荧光蛋白基因不是目的基因，而是对目的基因进行标记。绿色荧光蛋白基因是一种用于检测细胞基因表达和蛋白定位的新型报告基因（标记基因的一种），来源于海洋中的水母。它所编码的蛋白在一定波长的紫外线激发后即可发出明亮的绿色荧光。借助绿色荧光蛋白基因的表达来对目的基因表达产物进行追踪提示。水母的绿色荧光蛋白的应用应该说是生物科学研究手段的进步，象同位素原子示踪法一样，可以更直观地揭示微观世界的运动规律。通过分析可知，融合基因表达了,可说明目的基因插入到染色体上了.目的基因插入到染色体上的什么位置是无法确定的。绿色荧光蛋白
4、基因表达的蛋白质分布在细胞质中且带有绿色荧光，因此可用来追踪目的基因编码的蛋白质在细胞内的分布。答案C二 、标志(记)重捕法 要测定某地的某种动物的种群密度，常用的取样调查法是标志重捕法。标志重捕法就是在被调查的种群的生存环境中捕获一部分个体，将这些个体标志后再放回原来的环境，经过一定期限后进行重捕，根据重捕中标志个体占总捕获数的比例，来估计该种群的数量。适合于活动能力强的动物，包括小型兽类，部分鸟类和两栖、爬行、鱼类等。使用标志重捕法时应该注意：标志手段不能对动物身体有任何伤害，标志符号不能过分醒目，不能影响动物的生活习性，标志符号应能保留较长时间。 公式是种群数量=（标志个体数重捕个体数）
5、/重捕标志数。例2 标志(记)重捕法是动物种群密度调查中的一种常用取样调查法：在被调查种群的生存环境中，捕获一部分个体(M)全部进行标记后释放，经过一段时间后进行重捕，根据重捕中标记个体数(m)占总捕获数(r1)的比例，估计该种群的数量(N)。某研究机构对我国北方草原一种主要害鼠-布氏田鼠进行了调查。调查样方总面积为2hm。(1hm2=10000m2)，随机布设100个鼠笼，放置l夜后，统计所捕获的鼠数量、性别等，进行标记后放归；3日后进行重捕与调查。所得到的调查数据如下表。捕获数只标记数只雌性个体数雄性个体数 初捕 32 32 14 18 重捕 36 4 18 18 (1)假定重捕取样中标记
6、比例与样方总数中标记比例相等，写出样方中种群总数(N)的计算公式 。 (2)该草地布氏田鼠的平均种群密度为 只hm2。事实上田鼠在被捕捉过一次后更难捕捉，上述计算所得的平均种群密度与实际种群密度相比可能会偏 。 (3)综合两次捕获情况，该田鼠种群的性别比例()为 。 (4)在上述调查的同时，还对样方中布氏田鼠的洞口数进行了调查(假设样方中只有这一种鼠)，平均每100m2有36个洞口，洞口数与田鼠数的比例关系为 。分析：本题考查种群密度取样调查的相关知识。根据公式；第一次捕获数/种群总数=第二次捕获标记数/第二次捕获总数。该地区种群的密度是：3236/4=288只。调查样方总面积为2hm，所以该
7、草地布氏田鼠的平均种群密度为144只/ hm2。由于田鼠在第一次被捕捉后很难再被捕捉到，所以第二次捕捉个体的随机性差些，结果可能偏高些。根据表格中的信息，统计结果为/=32/36。假设每100m2有36个洞口，则每100m2有1.44只田鼠，两者的比例3.6/1.44=2.5：1。答案 (1)N=Mnm (2)144 高 (3)89(或3236) (4)25 ：1三 、同位素示踪法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，只是具有不同的物理性质。因此，可用同位素作为一种标记，制成含有同位素的标记化合物（如
8、标记食物，药物和代谢物质等）代替相应的非标记化合物。放射性同位素作为示踪剂不仅灵敏度，测量方法简便易行，能准确地定量，准确地定位及符合所研究对象的生理条件等特点。如新教材中提及的：1光合作用释放的氧气全部来自于水的实验、噬菌体侵染细菌的实验、DNA复制的半保留性等实验。用放射性元素标记的化合物，化学性质不改变。根据这种化合物的性质，对有关的一系列化学反应进行追踪，即同位素标记法。广泛应用于生物实验中。如教材中探究光合作用释放的氧气全部来自水，分泌蛋白的形成途径，C4植物光合作用途径，噬菌体浸染细菌实验等。这种方法在试题中也广泛的应用，通常涉及到14C、35S（或32S）、18O、3H、32P（
9、或31P）、15N等。下面就这些标记的元素进行归类： 1 14C 常用标记CO2，葡萄糖，生长素等物质中的碳。在光合作用和呼吸作用的试题中经常出现：如光合作用中（C3植物），14CO214C314CH2O（或C6H12O6）；C4植物：14CO214C414C314CH2O（或C6H12O6）。也可以标记生长素来探究生长素的运输方向。例3某科学家用含有同位素14C的CO2来追踪光合作用中C 原子，其转移的途径是（ ）A CO2叶绿素ATP B CO2C5C6H12O6 C CO2C3C6H12O6 D CO2C2H5OHC6H12O6 分析：本题考查C3植物中C 原子的途径。答案 ：C2 18
10、O常用于标记光合作用和呼吸作用过程中H2O，CO2，O2， C6H12O6。在光合作用中：H218O18O，C18O2H218O+ C6H1218O6；在呼吸作用中：18OH218O，H218O+ C6H1218O6C18O2。例4 把一盆绿色植物放在密封的容器中，供给18O2，让它进行呼吸作用和光合作用。过一段时间后下列哪些物质内可能找到含有18O（ ） 植物体内的水分子中 植物周围空气中的氧分子中 植物周围的空气中的二氧化碳分子中 植物体内的葡萄糖分子中 植物体内的淀粉或脂肪中 植物细胞内的丙酮酸分子中 植物周围空气的水分子中A B C D 分析：该植物在容器内进行光合作用和呼吸作用，18
11、O通过呼吸作用进入到水中，水作为光合作用的原料，分解进入到18O2。H218O可以在有氧呼吸的第二阶段参与丙酮酸分解，在线粒体中产生C18O2，这种C18O2被光合作用的暗反应利用，被C5固定产生C3在还原成CH218O。葡萄糖可以转化成淀粉或脂肪，也含有18O2。葡萄糖中的18O在有氧呼吸中进入到丙酮酸中，产生的水可以散失到环境中。答案 ：D3 3H常标记核苷酸用于示踪DNA或RNA的分布等。例5 为了验证促进有丝分裂物质对细胞分裂的促进作用，将小老鼠的肝细胞悬浮液分成等细胞数的甲和乙两组，在甲组的培养液中加入3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸（3H-TDR）；乙组中加入等量的3H-TDR并加促进
12、有丝分裂物质。培养一段时间后，分别测定甲和乙两组细胞的总放射性强度。根据手术回答问题：（1）细胞内3H-TDR参与合成的生物大分子是 ，该种分子中所在的细胞结构名称是 、 。（2）乙组细胞的总反射性强度比甲组的 ，原因是 。（3）细胞利用3H-TDR合成生物大分子的过程发生在细胞周期的 期。（4）在上述实验中选择3H-TDR的原因是 。分析：本题中的3H-TDR是合成DNA的原料，DNA分布在细胞核与细胞质中。答案：（1）DNA 细胞核 线粒体 （2）高 乙组中有促进细胞分裂的物质，促进了细胞的分裂，摄取的3H-TDR比甲组多 （3）间期 （4）细胞增殖有DNA的合成，而3H-TDR是合成DN
13、A的原料，其放射性强度可被测定。4 15 N常用于标记无机盐，示踪在自然界中的物质循环;也用15 N标记氨基酸，研究氨基酸在细胞内合成并分泌蛋白质的过程。如氨基酸（15 N）核糖体（15 N）内质网（15 N）高尔基体（15 N）经过细胞膜分泌到外。例6 科学家给农作物施以15 N标记的肥料，结果在此农作物为食的羊尿中查出15 N元素。请回答问题：（1）含15 N的化肥是以 状态从土壤中进入根细胞中。根吸收矿质元素的主要部位是 。（2）含15 N的物质所合成的植物蛋白，在羊消化道内转化为氨基酸，参与此消化的酶主要有 、 、 ，吸收氨基酸的主要器官是 。（3）在羊体内，含15 N的氨基酸被分解，
14、脱去 ，其中含15 N的物质最终形成 等废物，随尿排出。分析：此题涉及无机盐的吸收、利用及蛋白质的消化吸收、利用与代谢等知识。答案：（1）离子 根尖成熟区 （2）胃蛋白酶 胰蛋白酶 肠肽酶 小肠 （3）氨基 尿素5 32 P常用于标记核酸，出现在作为遗传物质证据的实验中；标记32 P的无机盐，示踪无机盐在植物体内利用状况；也可以标记DNA考查其复制特点。例7 把菜豆幼苗放在含有32 P的培养液中培养，1h后测定表明，幼苗的各部分都含有32 P。然后将该幼苗转移到不含32 P的培养液中数天，数天后32 P（ ）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 主要在老的根中分析：
15、由于32 P可以被多次利用，并且可以转移，一旦转移到不含32 P的培养液中后则老叶中的32 P转移到新的茎叶中。 答案：B6 35S常用于标记病毒的外壳，在验证核酸是遗传物质的证据实验中使用。例8 噬菌体内的S用35S标记，P用32 P标记，用该噬菌体浸染某细菌后，产生了许多子代噬菌体，那么子代噬菌体中36S和32 P的 分布规律是（细菌体内含有32S和31P）（ ）A 外壳中含有35S和32S，核心内只含有32 PB外壳中只含有32S，核心内只含有32 PC外壳中含有35S和32S，核心内含有32 P和31PD 外壳中只含有32S，核心内含有32 P和31P分析：子代噬菌体用细菌的原料合成自
16、己的蛋白质和核酸，子代噬菌体注入到细菌体内的是含放射性的DNA。答案：D配套训练：1 对性腺组织细胞进行荧光标记，等位基因A、a都被标记为黄色，等位基因B、b都被标记为绿色，在荧光显微镜下观察处于四分体时期的细胞。下列有关推测合理的是（ ）A若这2对基因在1对同源染色体上，则有1个四分体中出现2个黄色、2个绿色荧光点B若这2对基因在1对同源染色体上，则有1个四分体中出现4个黄色、4个绿色荧光点C若这2对基因在2对同源染色体上，则有1个四分体中出现2个黄色、2个绿色荧光点D若这2对基因在2对同源染色体上，则有1个四分体中出现4个黄色、4个绿色荧光点2 对某动物细胞进行荧光标记实验，如下示意图所示
17、，其基本过程：用某种荧光染料标记该动物细胞，细胞表面出现荧光斑点。用激光束照射该细胞表现的某一区域，该区域荧光淬灭（消失）。停止激光束照射一段时间后，该区域的荧光逐渐恢复，即又出现了斑点。上述实验不能说明的是（ ） A细胞膜具有流动性B荧光染料能与细胞膜组成成分结合C根据荧光恢复的速率可推算出物质跨膜运输的速率D根据荧光恢复的速率可推算出膜中蛋白质或脂质的流动速率3 胸腺嘧啶脱氧核糖核苷（简称胸苷）在细胞内可以转化为胸腺密啶脱氧核糖核苷酸，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，半小时后洗去激离的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
18、射性部位）。请回答：（1）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？（2）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？（3）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？（4）上述实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？参考答案：1 B 2 C 3（1）小肠黏膜层只有a处的细胞能进行DNA复制和细胞分裂。（2）a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。（3）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。（4）在小肠黏膜层的各处都可以检测到放射性，因为小肠黏膜层上的细胞不断进行mRNA的合成
