同位素示踪法与生物高考

　　摘 要： 高中生物教学中同位素示踪法得到了较广泛的应用，在历年生物高考试题中，它扮演的角色也越来越清晰。据统计，近年来生物学高考，涉及同位素示踪这一内容的题目各个省份均有体现，且几乎每年都有，题型也逐渐多样化。作者就此相关内容对近年来高考部分试题进行了举例，以展现高考命题趋势，并就如何对此项内容进行有效复习这一问题谈了自己的看法。
　　关键词： 高中生物 同位素示踪法 有效复习
　　
　　同位素示踪法是利用放射性核素作为示踪剂对研究对象进行标记的微量分析方法。放射性同位素示踪法在生物学领域应用极为广泛，它为揭示体内和細胞内理化过程的秘密，阐明生命活动的物质基础起了极其重要的作用。近年来，高考命题越来越注重学科基础知识和基本技能的考查，重视实验技能提出问题、解决问题能力的考查，强调对科技热点和新成就的关注。同位素示踪法在高中生物教学中的应用，具有浓郁的现代教育色彩，既体现了生物是实验性的学科，又体现了生物是应用性很强的科学，符合素质教育培养学生的科学素养和探究式学习的习惯，因此这类题目满足了高考命题趋向。
　　1.知识整合
　　生物学科，经常利用构成細胞化合物的重要元素，如H、C、N、O、P、S等同位素作为示踪原子，来研究体内和細胞内理化的过程。它与分泌蛋白、光合作用、噬菌体侵染細菌、基因工程、基因诊断等生物知识相关，主要涉及教材相关考点有：
　　（1）光合作用（人教版必修第一册P51鲁宾和卡门实验）
　　（2）植物的矿质营养（人教版必修第一册P61小资料矿质元素的运输）
　　（3）高等动物的个体发育（人教版必修第一册P109小字部分原肠胚三个胚层的发育）
　　（4）遗传物质的证据（教材必修第二册P4噬菌体侵染細菌的实验）
　　（5）iC3植物和C4植物（人教版选修P29）
　　（6）基因工程（人教版选修P54基因诊断）
　　（7）細胞的生物膜系统（人教版选修P61分泌蛋白的合成与分泌）
　　除了课本介绍的这些实验中涉及同位素标记法的应用之外，在一些习题中也经常涉及。例如用N的同位素15N标记核苷酸研究DNA的半保留复制；利用N的同位素15N标记氨基酸，研究其在动植物体内的转移途径等。只要我们了解其中的原理就能触类旁通，解决学习中的困难。
　　2.近几年有关同位素示踪法高考命题趋势
　　2.1选择题往填充题过渡
　　2005、2006年在高考理综生物考试中主要以选择题的形式考查同位素标记法的应用，2006年开始出现填空题（广东卷和江苏卷）。
　　例1.（2005全国卷Ⅰ，2）在光照下，供给玉米离体叶片少量的CO，随着光合作用时间的延续，在光合作用固定CO形成的C化合物和C化合物中，C含量变化示意图正确的是（ ）。
　　【答案】B
　　例2.（2006江苏，28）以下是科学家在研究生物体的遗传和变异时做过的一些实验，根据实验分析回答：
　　（2）实验2：用S和P分别标记噬菌体的蛋白质和DNA后，侵染未被标记的細菌，得到的子一代噬菌体的性状与亲代相似，而且只检测到P。由此可以推知DNA是噬菌体的物质。（没有涉及同位素的小题略去，下同）
　　【答案】（2）遗传。
　　2.2填空题向识图题过渡
　　例3.（2010江苏卷，28）細胞周期包括分裂间期（分为G1期、S期和G2期）和分裂期（M期）。下图标注了甲动物（体細胞染色体数为12）肠上皮細胞的細胞周期各阶段的时长及DNA含量。请回答下列问题：
　　（1）若用含放射性同位素的胸苷（DNA复制的原料之一）短期培养甲动物肠上皮細胞后，处于S期的細胞都会被标记。洗脱含放射性同位素的胸苷，换用无放射性的新鲜培养液培养，定期检测。预计最快约h后会检测到被标记的M期細胞。
　　（2）从被标记的M期細胞开始出现到其所占M期細胞总数的比例达到最大值时，所经历的时间为期的时间，处于该期的一个細胞中染色体数目的变化情况是 。
　　（3）若向甲动物肠上皮細胞培养液中加入过量胸苷，处于S期的細胞立刻被抑制，而处于其他时期的細胞不受影响。预计加入过量胸苷约h后，細胞都将停留在S期。
　　（4）乙动物肠上皮細胞的細胞周期时长为24h，M期时长为l.9h。若要在显微镜下观察細胞有丝分裂过程中染色体形态的变化，选用（填“甲”或“乙”）动物肠上皮細胞更合适。
　　（5）在光学显微镜下观察，同处于分裂末期的动物肠上皮細胞与洋葱根尖細胞，形态上最主要的区别是。
　　【答案】（1）2.2 （2）M12→24→12 （3）7.4 （4）甲 （5）动物肠上皮細胞膜凹陷，細胞缢裂；洋葱根尖細胞形成細胞板
　　2.3识图题向实验分析题过渡
　　例4.（2010北京卷，30）科学家以大肠杆菌为实验对象，运用同位素示踪技术及密度梯度离心方法进行了DNA复制方式的探索实验，实验内容及结果见下表。
　　请分析并回答：
　　（1）要得到DNA中的N全部被放射性标记的大肠杆菌B，必须经过代培养，且培养液中的是唯一氮源。
　　（2）综合分析本实验的DNA离心结果，第 组结果对得到的结论起到了关键作用，但需把它与第 组和第 组的结果进行比较，才能说明DNA分子的复制方式是。
　　（3）分析讨论：
　　①若子I代DNA的离心结果为“轻”和“重”两条密度带，则“重带”DNA来自于，据此可判断DNA分子的复制方式不是复制。
　　②若将子I代DNA双链分开后再离心，其结果是（选填“能”或“不能”）判断DNA的复制方式。
　　③若在同等条件下将子Ⅱ代继续培养，子n代DNA离心的结果是：密度带的数量和位置，放射性强度发生变化的是带。
　　④若某次实验的结果中，子I代DNA的“中带”比以往实验结果的“中带”略宽，可能的原因是新合成的DNA单链中的N尚有少部分为。
　　【答案】（1）多 15NH4Cl （2）3 1 2 半保留复制 （3）①B 半保留 ② 不能 ③没有变化轻 ④15N
　　根据以上试题呈现，我们不难看出试题充分体现了依纲靠本、体现基础、强调覆盖、适当拔高、重视实验的命题特征。大多数试题仍然是以基础知识的考测为主，其中有不少题相当于送分题（即只要认真看书就会做的题目）。要想比较全面地拿到此类题目的分，熟悉教材相关内容是一项学习和复习的基本要求，也是一项完全能做到的基本要求。同时，只要忠实于考纲知识范围的复习，适当做些拓展和拔高，就足以应对此类题目的考测。因为试题的考测内容源于教材，源于基础，但又高于教材，高于基础，这是近年高考命题的一大特色。现在的高考题，强调以能力测试为主导，考查考生对学生所学生物基础知识的掌握程度和运用所学知识分析、解决实际问题能力，这与高中生物新课标教学理念中的提高生物科学素养、倡导探究性学习完全一致。
　　基金项目：广西“十二五”教育科学规划课题（2011C0440）。