Question

13．在生物学实验中，通过追踪同位素标记的化合物可以弄清化学反应的详细过程．
（1）适宜条件下，用H₂¹⁸O浇灌植物一段时间后，在下列物质中可检测到放射性的是A、B、C、D、E（多选）．
A、H₂O    B、CO₂   C、（CH₂O）    D、O₂     E、丙酮酸
（2）用¹⁵N标记某精原细胞的全部DNA，放入含¹⁴N的培养液中让其完成一次减数分裂，则形成的精细胞中100%是有放射性的．
（3）赫尔希和蔡斯在研究噬菌体侵染细菌的实验中，分别用同位素标记了噬菌体，则³²P、³⁵S依次位于图1、图2中的①④（用数字表示）结构中，能否用¹⁵N分别标记噬菌体的DNA和蛋白质并说明原因不能，DNA和蛋白质中都含有N元素．
（4）通过追踪同位素标记的¹⁴CO₂，探明了卡尔文循环中的碳的转移途径．观察有丝分裂实验时，不需要利用同位素标记法，高倍镜下观察如图3图象，a-e细胞中分别属于分裂中期、后期的是a、c．

Answer 1

分析 放射性同位素标记法在生物学中是一种重要的研究手段，在生物课本中：分泌蛋白的形成过程、光合作用中氧的来源和二氧化碳的转移途径、噬菌体侵染细菌实验、DNA分子的半保留复制等均利用了该手段．

解答 解：（1）植物可通过根毛吸收水分，运输到叶肉细胞进行光合作用，光反应产生的氧气（¹⁸O₂）来自于水（H₂¹⁸O），可进行有氧呼吸，在第二阶段，水中的氧（H₂¹⁸O）进入二氧化碳（C¹⁸O₂），通过二氧化碳参与光合作用暗反应进入有机物（CH₂¹⁸O），因此用H₂¹⁸O浇灌植物一段时间后，在H₂O、CO₂、（CH₂O）、O₂和丙酮酸等物质中都可检测到放射性．
（2）用¹⁵N标记某精原细胞的全部DNA，放入含¹⁴N的培养液中让其完成一次减数分裂，由于DNA分子是半保留复制，即每个新合成的DNA分子中一条链含¹⁵N，另一条链含¹⁴N，因此，形成的精细胞中100%带有放射性．
（3）脱氧核苷酸由磷酸、脱氧核糖和含氮碱基组成，P元素存在于磷酸部位；根据氨基酸结构通式，可知S元素存在于氨基酸的R基中．所以用³²P和³⁵S标记噬菌体的DNA和蛋白质，标记元素所在部位依次是磷酸和R基团，即①④结构中．由于DNA和蛋白质中都含有N元素，所以不能用¹⁵N分别标记噬菌体的DNA和蛋白质．
（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¹⁴CO₂→¹⁴C₃→有机物（¹⁴CH₂O）．高倍镜下观察如图3图象，a-e细胞中分别为中期、间期、后期、末期和前期，所以属于分裂中期、后期的是a、c．
故答案为：
（1）ABCDE
（2）100
（3）①④不能，DNA和蛋白质中都含有N元素        
（4）¹⁴CO₂            a、c

点评 本题具有一定的难度，考查了生物学相关结论研究过程中所用的实验设计思路和研究过程，要求考生具有一定的分析能力、理解能力和对比能力，对考生能力要求较高．