創作時間：二零二一年六月三十天同位素示蹤法在高中生物學實驗中的應用之答祿夫天創作創作時間：二零二一年六月三十天同位素示蹤法是利用放射性核素作為示蹤劑對研究對象進行標識表記標記的微量剖析方法,即把放射性同位素的原子參到其余物質中去,讓它們一同運動、遷徙,再用放射性探測儀器進行追蹤,便可知道放射性原子經過什么路徑,運動到哪里了,是如何散布的.同位素示蹤法是生物學實驗中常常應用的一項重要方法,它可以研究細胞內的元素或化合物的根源、構成、散布和去處等,進而認識細胞的構造和功能、化學物質的改動、反響機理等.總之,同位素示蹤法正在更大年夜規模地應用于生物研究領域.用于示蹤技術的放射性同位素一般是用于構成細胞化合物的重要元素,如3H、14C、15N、18O、32P、35S、131I等.在高中生物學教材中有多處波及到放射性同位素的應用,下邊筆者對教材中的有關知識進行概括以下：研究卵白質或核酸合成的原料及過程把擁有反射性的原子參到合成卵白質或核酸的原料（氨基酸或核苷酸）中,讓它們一同運動、遷徙,再用放射性探測儀器進行追蹤,便可知道放射性原子經過什么路徑、運動到哪里以及散布如何.研究分泌卵白的合成和運輸創作時間：二零二一年六月三十天創作時間：二零二一年六月三十天用3H表記表記標記亮氨酸,研究分泌性卵白質在細胞中的合成、運輸與分泌門路.在一次性賜予放射性表記表記標記的氨基酸的前提下,經過察看細胞中放射性物質在分歧時間體現的地點,就能夠明確地看出細胞器在分泌卵白合成和運輸中的作用.比如,經過實驗說明分泌卵白在附著于內質網上的核糖體中合成以后,是依據內質網→高爾基體→細胞膜的方向運輸的,從而證了然細胞內的各種生物膜在功能上是密切聯系的.研究細胞的構造和功能用同位素表記表記標記氨基酸或核苷酸并引入細胞內,探測這些放射性表記表記標記體此刻哪些構造中,從而推測該細胞的結構和功能.研究光合作用中元素的轉移利用放射性同位素18O、14C、3H作為示蹤原子來研究光合作用過程中某些物質的改動過程,從而揭露光合作用的機理.比如,美國的科學家魯賓和卡門研究光合作用中開釋的氧終究是來自于水,仍是來自于二氧化碳.他們用氧的同位素18O分別表記表記標記H2O和CO,使它們分別成為1818而后進行兩組光合作用實HO和CO,22218驗：第一組向綠色植物供給H2O和CO2,第二組向同種綠色植物供給H2O和C18O2.在相同條件下,他們對兩組光合作用開釋的氧進行了剖析,結果注明第一組開釋的氧所有是18O2,第二組開釋的氧所有是O2,從而證了然光合作用開釋的氧所有來自水.此外,卡爾文等用14C表記表記標記的CO2,供小球藻進行光合作用,追蹤檢創作時間：二零二一年六月三十天創作時間：二零二一年六月三十天測其放射性,探了然CO2中的碳在光合作用中轉變成有機物中碳的門路.研究細胞呼吸過程中物質的轉變門路利用18O作為示蹤原子研究細胞呼吸過程中物質的轉變門路,揭露呼吸作用的機理.比如,用18O表記表記標記的氧氣（18O）,生成的水所有有放射性,生成的二氧化碳所有無放射性,即18O→1818CH18生成的二氧化碳HO.用O表記表記標記的葡萄糖（O）,26126所有有放射性,生成的水所有無放射性,即C6H1218O6→C18O2.比如將一只實驗小鼠放入含有放射性1818O氣體的容器內,O進入細胞后,22最初體現的放射性化合物是水.6研究某些礦質元素在植物體內的汲取、運輸過程研究礦質元素的汲取部位時,常常使用放射性同位素32P等來做實驗,發現根毛區是根尖汲取礦質離子最活躍的部位.研究礦質離子在莖中的運輸部位時,用不透水的蠟紙將柳樹的韌皮部和木質部分開,并在土壤中施用含42K的肥料,5小時后測定42K在柳莖各部位的散布；有蠟紙分開的木質部含有大年夜量42K,韌皮部幾乎無42K,說明運輸42K的是木質部；柳莖在用蠟紙分開韌皮部和木質部的以下區段以及不拔出蠟紙的對照實驗中,韌皮部中也有好多42K,說明42K可從木質部橫向運輸到韌皮部.研究有絲分裂過程中染色體的改動規律在處于連續分裂的細胞的分裂期用3H表記表記標記胸腺嘧啶脫氧核苷酸,依據胸腺嘧啶被利用的狀況,能夠確立DNA合成期創作時間：二零二一年六月三十天創作時間：二零二一年六月三十天的開端點和持續時間,以研究有絲分裂過程中染色體的改動規律.比如為了考證增進有絲分裂的物質對細胞分裂的增進作用,將小鼠的肝細胞懸浮液分紅等細胞數的甲、乙兩組,在甲組的培養液中加入3H表記表記標記的胸腺嘧啶脫氧核苷（3H-TdR）；乙組中加入等劑量的3H-TdR,加入增進有絲分裂的物質.培養一段時間后,分別測定甲、乙兩組細胞的總放射性強度.再如,有人為確立DNA合成期的時間長度,在處于連續分裂的細胞的分裂期加入用3H標識表記標記的胸腺嘧啶,依據胸腺嘧啶被利用狀況,能夠確立DNA合成期的開端點和持續時間.證明DNA是遺傳物質在研究卵白質和DNA在遺傳中的作用時,分別放射性表記表記標記卵白質和DNA的特色元素,用32P表記表記標記噬菌體的DNA,大年夜腸桿菌內發現放射性物質,用35S表記表記標記噬菌體的卵白質,大年夜腸桿菌內未發現放射性物質；從而考證噬菌體在侵染細菌的過程中,進入細菌體內的是噬菌體的DNA,而不是噬菌體的卵白質,從而證了然DNA是噬菌體的遺傳物質.研究DNA分子半保存復制的特色經過放射性表記表記標記來“差別”親代與子代的DNA,如放射性表記表記標記15N,因為放射性物質15N的原子量和14N的原子量分歧,所以DNA的相對分子質量分歧.假如DNA分子的兩條鏈都是15N,則離心時為重帶；假如DNA分子的一條鏈是15N,一條鏈是14N,則離心時為中帶；假如DNA分子的兩條鏈都是14N,則離心時創作時間：二零二一年六月三十天創作時間：二零二一年六月三十天為輕帶.所以能夠依據重帶、中帶、輕帶DNA體現的比率,判斷DNA復制是全保存復制仍是半保存復制.研究基因的轉錄和翻譯用放射性同位素表記表記標記尿嘧啶核糖核苷酸（RNA的特色堿基為U）、氨基酸,則在基因轉錄、翻譯的產物中就會含有放射性同位素,還能夠用來確立轉錄、翻譯的場所.基因探針在基因診療中的應用在基因診療中可利用放射性同位素15N、32P等表記表記標記的DNA分子做基因探針,將某一致病基因放到含放射性15N或32P的培養基中進行擴增,加熱獲取被表記表記標記的致病基因單鏈即基因探針,利用DNA分子雜交原理,將待測者的DNA分子加熱處置形成DNA分子單鏈并與基因探針混淆,讓其雜交,檢測能否形成雙鏈,若完整形成雙鏈,證明該待測者患有該病,不然不患.該基因診療的方法可快速地檢測出肝炎病毒、腸道病毒等多種病毒,以及鐮刀型細胞貧血癥、苯丙酮尿癥、白血病等.依據雜交帶狀況可檢測生物親緣關系或轉基因生物能否拔出目的基因,應用相同的原理還可檢測飲用水中病毒的含量.比如我國科學工作者利用DNA分子雜交的原理,利用基因工程研制出“非典”診療盒,快速診療“非典”.在生物誘變育種方面的應用誘變育種是利用X射線、γ射線、β射線或中子去輻照農作物的種子,植株或許某些器官,使它們發生的遺傳性發生改變,創作時間：二零二一年六月三十天創作時間：二零二一年六月三十天發生各種各種的突變,在較短時間內獲取有益用價值得突變體,而后從中選擇出對人類實用的突變,經過培養而成的新品種.誘變育種常常使用的放射性同位素有35S、32P、45Ca（β射線）65Zn、60Co（γ射線）等,主要方法有浸泡種子、施入土壤、涂抹幼苗、注入植物組織內等.如是模范的γ放射源,可用于誘變育種.我國應用該方法培養出了很多農作物新品種.如棉花高產物種“魯棉1號”,年栽種面積曾抵達3000多萬畝,在我國自己培養的棉花品種中種植面積最大年夜.研究大年夜腦皮層的功能科學家們常常使用PET技術對大年夜腦皮層的高級功能進行定位.PET技術是指正電子反射型計算機斷層造影成像技術,是一種直接對腦功能造影的技術,運用該技術,科學家能夠經過特制的探測元件測定大年夜腦不聽地區物質的耗費狀況,從而定位大年夜腦皮層的分歧功能區.將葡萄糖的基本元素（C、H、O）用超短“壽命”的放射性同位素表記表記標記（如F18、C11等）,制成放射性示蹤劑,而后把這類示蹤劑注射到受試者的血管中,經過特制的探測元件,就能夠獲取示蹤劑在受試者大年夜腦中的三維散布及其隨時間改動的狀況.如讓受試者進行思想、語言、傾聽、書寫等高級機能活動,皮層中相應的中樞將處于高度喜悅狀態,此時,經過察看這些中樞對示蹤劑的耗費狀況,就能夠得出大年夜腦皮層各功能區的地點和散布.比如讓受試者進行書寫時,大年夜腦皮層中對于書寫的中樞將大年夜量耗費葡萄糖,該神經中樞的地點就能夠創作時間：二零二一年六月三十天創作時間：二零二一年六月三十天經過探測進行定位.當前該技術已寬泛用于多種疾病的診療與鑒識診療、病情判斷、療效評論、臟器功能研究和新藥開發等方面.研究反應調理體制在生物的反應調理中,某一種物質的改動會惹起一系列的調理反響,也會惹起其余物質的相應改動.表記表記標記某一物質,用必定方法處理,經過檢測放射性物質在某器官中的改動量,研究反應調理的體制.比如在研究甲狀腺腺體與甲狀腺激素、促甲狀腺激素的分泌時,一般采用131I進行同位素原子的示蹤表記表記標幟.因為人體從食品中汲取的碘元素幾乎所有集中在甲狀腺腺體,用于合成甲狀腺激素.在免疫調理中的應用給植物以高劑量的同位素表記表記標記的抗原,結果植物不但不發生免疫反響,并且此后對相同的、但分歧同位素表記表記標幟的抗原也不再發生免疫反響.此時如給其余抗原,植物還能發生正常免疫反響.這一實驗注明,同位素表記表記標記的抗原與帶有互補抗體的淋巴細胞聯合,這類淋巴細胞全被射線殺死,所以不發生免疫反響.第二次給正常的相同抗原時,因為帶有互補抗體的淋巴細胞已全被殺死,其余種類的淋巴細胞雖對其余抗原能正常反響,但不可以對此種抗原發生反響,即不可以轉釀成與此種抗原互補的淋巴細胞.所以,植物就失掉對此種抗原的免疫能力.由此可見,淋巴細胞的特異性是天生存在的,而不是由抗原的“教育”而發生的.創作時間：二零二一年六月三十天創作時間：二零二一年六月三十天研究生長素的極性運輸證明植物生長素的極性運輸時,用同位素14C表記表記標記莖形態學上真個生長素（吲哚乙酸）,可在莖的形態學下端探測到放射性同位素14C,而表記表記標記莖形態學下真個生長素,則在莖的形態學上端探測不到放射性