高中生物必修一：细胞分裂过程中的同位素标记问题

例谈“细胞分裂、DNA分子复制和同位素标记技术”综合题的解题思路细胞分裂是生物体生长、发育、繁殖、遗传的基础。

在细胞分裂过程中要完成DNA分子的复制，保证遗传信息由亲代细胞遗传给子代细胞。

DNA分子的复制是半保留复制，在半保留复制方式的阐明过程中，同位素标记技术起到了重要作用。

上述三个方面的知识点是相互联系的，但又分散在必修1和必修2两个模块中，教学中也是单独进行学习的，学生难以形成一个有机联系的知识网络。

因此，一旦遇到整合了上述知识点的综合题，多数学生便会感到茫然，不知如何找到解题的突破口。

本文通过代表性的例题，对该类综合题的解题思路进行分析。

1例题分析例题1（2006年高考北京市理综卷生物试题）用32P标记了玉米体细胞(含20条染色体)的DNA分子双链，再将这些细胞转入不含32P的培养基中培养，在第二次细胞分裂的中期、后期，一个细胞中的染色体总条数和被32P标记的染色体条数分别是A．中期20和20、后期40和20 B．中期20和10、后期40和20C．中期20和20、后期40和10 D．中期20和10、后期40和10解析：本题对有丝分裂中染色体和DNA的变化规律、DNA分子半保留复制和同位素标记技术进行了综合考查。

因为有丝分裂中染色体平均分配，为了简化问题，以细胞中的一条染色体进行图示解析（在图中32P用32代表，●代表着丝粒）。

用放射性的32P标记了DNA分子的双链。

在第一次有丝分裂中，DNA进行半保留复制。

每一条染色体含有两条姐妹染色单体，两个DNA分子。

每个DNA分子都有一条脱氧核苷酸链含有放射性32P，结果形成的子细胞中每条染色体都被32P标记，但是每条染色体的DNA只有一条脱氧核苷酸链含有32P。

在第二次有丝分裂中，DNA复制后每条染色体含有两条姐妹染色单体，一条姐妹染色单体的DNA只有一条链含有32P，另一条染色单体的DNA两条链都不含32P。

但就整个染色体来说，仍然具有放射性。

细胞分裂中的同位素标记习题1.为确定细胞分裂中DNA复制周期的长短，要加入以氚标记的R化合物。

下列化合物中最合适作为R的是：A.腺嘌呤B.胞嘧啶C.鸟嘌呤D.胸腺嘧啶2、某细胞有一对同源染色体，用32P放射性同位素标记标记，在31P环境中一次分裂后，产生的后代的DNA全部是一条标记一条不标记。

两次分裂后是有3.（1）假定体细胞染色体数是10，将细胞放如含有3H胸腺嘧啶的培养液中培养，请问其中一个细胞进行一次DNA复制后，该细胞在细胞分裂后期将有条染色体被复制．（2）用磷32标记的玉米体细胞（含20条染色体）的DNA分子双链，再将这些细胞转入不含32P的培养基中培养，在第二次细胞分裂的中期、后期，一个细胞中的染色体总条数和被32P 标记的染色体条数分别是。

4、有人试图用15N标记的T2噬菌体做“T2噬菌体侵染大肠杆菌”实验。

你赞成的是：A、为了快速获得大量15N标记的噬菌体，可用15N的培养基直接培养T2噬菌体B、他能在子病毒的DNA和蛋白质中均检测到15NC、预期结果会不理想，因为15N能同时标记DNA和蛋白质D、他能得出“DNA是主要的遗传物质”的结论5、将生长旺盛的绿色植物置于玻璃钟罩内并向其提供充足18O2(如图)。

在适宜条件下光照1小时。

下列分析错误的是：A、空气中的18O2在植物细胞内最先在线粒体中[H]结合生成水B、一段时间后玻璃罩壁上出现许多含18O的水珠，这些水珠是经植物体的蒸腾作用散失的C、一段时间后叶肉细胞有可能释放出了含18O的CO2D、一段时间后，绝不可能在植物细胞内检测到含18O的氨基酸6、为验证药物X能抑制瘤细胞的增殖，将小鼠的瘤细胞悬浮液分成等细胞数的甲、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(3H-TdR)；乙组中加入。

在相同且适宜培养一段时间后，分别测定甲、乙两组细胞的总放射强度。

若出现，则说明药物X有效。

7、假定某生物细胞内有一对同源染色体，将200个用15N同位素标记了DNA分子的体细胞加入含14N脱氧核苷酸培养液中，并在适宜条件下进行同步培养（细胞分裂同步进行）。

以同位素标记为切入点，对DNA 复制与细胞分裂的综合问题考查的案例分析(1)有丝分裂与DNA 复制①过程图解：一般只研究一条染色体。

a ．复制一次(母链被标记，培养液中不含同位素标记)b ．转至不含放射性的培养液中再培养一个细胞周期②规律总结：若只复制一次，产生的子染色体都带有标记；若复制两次，产生的子染色体中只有一半带有标记。

(2)减数分裂与DNA 复制①过程图解：减数分裂一般选取一对同源染色体为研究对象(母链被标记，培养液中不含同位素标记)②规律总结：由于减数分裂没有细胞周期，DNA 只复制一次，因此产生的子染色体都带有标记。

1．(2010·山东，7)蚕豆根尖细胞在含3H 标记的胸腺嘧啶脱氧核苷培养基中完成一个细胞周期，然后在不含放射性标记的培养基中继续分裂至中期，其染色体的放射性标记分布情况是( )A ．每条染色体的两条单体都被标记B ．每条染色体中都只有一条单体被标记C ．只有半数的染色体中一条单体被标记D ．每条染色体的两条单体都不被标记2．(2017·达州模拟)经32P 充分标记的某动物精原细胞置于不含32P 的培养液中，在适宜条件下先进行了一次有丝分裂，紧接着再连续进行了两次细胞分裂(第2次和第3次)，若某细胞中含32P 的染色体比例、含32P 的核DNA 比例均为12，则该细胞不可能处于( ) A ．第2次分裂(有丝分裂)后期 B ．第2次分裂(减Ⅰ分裂)后期C ．第3次分裂(有丝分裂)后期D ．第3次分裂(减Ⅱ分裂)后期解析 由于经过第一次有丝分裂后，产生的两个子细胞中，每条染色体上的DNA 分子均有一条链被标记，因此第2次分裂(有丝分裂)后期，细胞中含32P 的染色体比例为12，A 正确；在第2次分裂(减Ⅰ分裂)后期，只是发生了同源染色体的分离，着丝点并没有分裂，因此此时每条染色体上均有32P 标记，B 错误；如果在第2次有丝分裂后期含有标记的染色体全部移向细胞的同一极，那么该细胞在第3次分裂(有丝分裂)后期细胞中含32P 的染色体比例、含32P 的核DNA 比例均为12，C 正确；在第2次(减Ⅰ分裂)分裂时，由于只是发生同源染色体分离，因此产生的次级精母细胞中仍然是每条染色体的DNA 分子均有一条链被标记，因此第3次分裂(减Ⅱ分裂)后期含32P 的染色体比例、含32P 的核DNA 比例均为12，D 正确。

用超轻黏土模型解决细胞分裂中的同位素标记问题作者：糜洛施来源：《中学生物学》2018年第05期摘要利用超轻黏土制作细胞分裂模型，体验细胞分裂动态过程，突破细胞分裂与DNA复制相关的难点，解决细胞分裂中的同位素标记问题。

关键词模型细胞分裂同位素标记《普通高中生物学课程标准（2017版）》强调，学生学习的过程是主动参与的过程，让学生积极参与动手和动脑的活动，加深对生物学概念的理解，提升应用知识的能力。

科学思维是生物学科素养内容之一，学生能够基于生物学事实和证据运用归纳与概括、演绎与推理、模型与建模、批判性思维等方法。

模型可将知识可视化，将抽象的事物或过程转变成图形、图像等展示出来，但部分学生对符号语言理解、运用、推理能力较为薄弱。

因此，细胞分裂专题复习中，通过制作超轻黏土细胞分裂模型，实现生生、师生互动，突破教学重难点，简化试题分析，提高学生解题能力。

1简易模型，突破核心概念学生经常在关于细胞分裂中的同位素标记的题目中失分，根本原因还是在于没有掌握核心概念，这里涉及的是“基因”和“染色体”两个核心概念中的下位概念：半保留复制、同源染色体与非同源染色体、性染色体与常染色体。

教学过程中，全体学生利用不同颜色的超轻黏土制作简易模型（图1）。

白色表示未标记的DNA分子，绿色表示标记的DNA分子，红色和蓝色表示染色体。

通过学生的自我展示、学生互评和教师指导，学生基本掌握在染色体未复制或在己复制条件时，分辨同源染色体与非同源染色体、性染色体与常染色体，学会分析未标记的DNA在有标记的培养基中、标记的DNA在未标记培养基中复制一次的基本过程。

2互动模型，体验动态过程因课时紧张，超轻黏土干燥的时间约为3 h。

课前，兴趣小组学生完成DNA复制与细胞分裂中涉及的一定数量的相关模型。

课堂上，学生分别在三块展示板上完善模型，请其他同学点评，纠出错误并及时更正。

有丝分裂、精卯细胞形成动态过程、细胞分裂中DNA复制相关情况全部呈现于展示板上后，教师带领学生对3个细胞分裂图像进行比较分析。

同位素标记法高中生物总结同位素标记法，听起来有点高大上，其实它就是一种研究生物分子和化学反应的好工具。

简单来说，科学家用这种方法在分子中加入一些特别的“标签”，这些标签就像是给分子穿上了个显眼的衣服，让它们在复杂的生物反应中脱颖而出，嘿，这可是帮助我们了解生命奥秘的绝佳法宝哦！接下来，我们就一起深度了解一下这个有趣的概念吧。

1. 同位素是什么？1.1 同位素的定义好，首先我们得搞清楚啥是同位素。

它们就是元素的一种变体，核子数不同但化学性质一样的“兄弟”。

想象一下，氢有三种：普通氢、重氢（氘）和超重氢（氚），就像家里的三兄弟，各有各的特点，但长得差不多。

重氢比普通氢多了一个中子，分子量也就稍微重一些。

通过这些“重兄弟”，科学家们可以更好地追踪化学反应的路径，真是让人眼前一亮！1.2 为什么使用同位素？那你可能会问，为什么我们非要用同位素呢？这就要提到它们的独特性了。

同位素在化学反应中会表现得和普通元素一模一样，但在实验室里，我们却可以用一些特殊仪器轻松分辨它们的不同，像侦探一样找出反应的细节，简直酷炫无比！2. 同位素标记法的应用2.1 追踪营养物质首先，同位素标记法在追踪营养物质方面表现得尤为出色。

举个例子吧，植物需要水和二氧化碳进行光合作用。

科学家们可以用标记的二氧化碳进行实验，这样就能看见植物究竟如何吸收和转化这些营养，像是在给植物做个“体检”，清楚明白它们的“饮食习惯”。

这不光能帮我们理解植物的生活，更能推动农业的进步，让农民种地更轻松。

2.2 研究代谢过程再来谈谈代谢过程的研究。

同位素标记法也能用来观察动物体内的代谢情况。

比如，科学家给实验小鼠喂食标记的营养物质，通过追踪这些标记物的流动，能发现它们在小鼠体内的代谢路径，就像解开一场生物界的“逃脱游戏”。

这对药物开发和疾病治疗都有着极其重要的意义，毕竟谁不想早点找到治病的“良方”呢？3. 同位素标记法的未来3.1 新技术的崛起随着科学技术的进步，同位素标记法也在不断发展。

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”。