同位素示蹤法與生物高考

　　摘 要： 高中生物教學中同位素示蹤法得到了較廣泛的應用，在歷年生物高考試題中，它扮演的角色也越來越清晰。據統計，近年來生物學高考，涉及同位素示蹤這一內容的題目各個省份均有體現，且幾乎每年都有，題型也逐漸多樣化。作者就此相關內容對近年來高考部分試題進行了舉例，以展現高考命題趨勢，并就如何對此項內容進行有效復習這一問題談了自己的看法。
　　關鍵詞： 高中生物 同位素示蹤法 有效復習
　　
　　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記的微量分析方法。放射性同位素示蹤法在生物學領域應用極為廣泛，它為揭示體內和細胞內理化過程的秘密，闡明生命活動的物質基礎起了極其重要的作用。近年來，高考命題越來越注重學科基礎知識和基本技能的考查，重視實驗技能提出問題、解決問題能力的考查，強調對科技熱點和新成就的關注。同位素示蹤法在高中生物教學中的應用，具有濃郁的現代教育色彩，既體現了生物是實驗性的學科，又體現了生物是應用性很強的科學，符合素質教育培養學生的科學素養和探究式學習的習慣，因此這類題目滿足了高考命題趨向。
　　1.知識整合
　　生物學科，經常利用構成細胞化合物的重要元素，如H、C、N、O、P、S等同位素作為示蹤原子，來研究體內和細胞內理化的過程。它與分泌蛋白、光合作用、噬菌體侵染細菌、基因工程、基因診斷等生物知識相關，主要涉及教材相關考點有：
　　（1）光合作用（人教版必修第一冊P51魯賓和卡門實驗）
　　（2）植物的礦質營養（人教版必修第一冊P61小資料礦質元素的運輸）
　　（3）高等動物的個體發育（人教版必修第一冊P109小字部分原腸胚三個胚層的發育）
　　（4）遺傳物質的證據（教材必修第二冊P4噬菌體侵染細菌的實驗）
　　（5）iC3植物和C4植物（人教版選修P29）
　　（6）基因工程（人教版選修P54基因診斷）
　　（7）細胞的生物膜系統（人教版選修P61分泌蛋白的合成與分泌）
　　除了課本介紹的這些實驗中涉及同位素標記法的應用之外，在一些習題中也經常涉及。例如用N的同位素15N標記核苷酸研究DNA的半保留復制；利用N的同位素15N標記氨基酸，研究其在動植物體內的轉移途徑等。只要我們了解其中的原理就能觸類旁通，解決學習中的困難。
　　2.近幾年有關同位素示蹤法高考命題趨勢
　　2.1選擇題往填充題過渡
　　2005、2006年在高考理綜生物考試中主要以選擇題的形式考查同位素標記法的應用，2006年開始出現填空題（廣東卷和江蘇卷）。
　　例1.（2005全國卷Ⅰ，2）在光照下，供給玉米離體葉片少量的CO，隨著光合作用時間的延續，在光合作用固定CO形成的C化合物和C化合物中，C含量變化示意圖正確的是（ ）。
　　【答案】B
　　例2.（2006江蘇，28）以下是科學家在研究生物體的遺傳和變異時做過的一些實驗，根據實驗分析回答：
　　（2）實驗2：用S和P分別標記噬菌體的蛋白質和DNA后，侵染未被標記的細菌，得到的子一代噬菌體的性狀與親代相似，而且只檢測到P。由此可以推知DNA是噬菌體的物質。（沒有涉及同位素的小題略去，下同）
　　【答案】（2）遺傳。
　　2.2填空題向識圖題過渡
　　例3.（2010江蘇卷，28）細胞周期包括分裂間期（分為G1期、S期和G2期）和分裂期（M期）。下圖標注了甲動物（體細胞染色體數為12）腸上皮細胞的細胞周期各階段的時長及DNA含量。請回答下列問題：
　　（1）若用含放射性同位素的胸苷（DNA復制的原料之一）短期培養甲動物腸上皮細胞后，處于S期的細胞都會被標記。洗脫含放射性同位素的胸苷，換用無放射性的新鮮培養液培養，定期檢測。預計最快約h后會檢測到被標記的M期細胞。
　　（2）從被標記的M期細胞開始出現到其所占M期細胞總數的比例達到最大值時，所經歷的時間為期的時間，處于該期的一個細胞中染色體數目的變化情況是 。
　　（3）若向甲動物腸上皮細胞培養液中加入過量胸苷，處于S期的細胞立刻被抑制，而處于其他時期的細胞不受影響。預計加入過量胸苷約h后，細胞都將停留在S期。
　　（4）乙動物腸上皮細胞的細胞周期時長為24h，M期時長為l.9h。若要在顯微鏡下觀察細胞有絲分裂過程中染色體形態的變化，選用（填“甲”或“乙”）動物腸上皮細胞更合適。
　　（5）在光學顯微鏡下觀察，同處于分裂末期的動物腸上皮細胞與洋蔥根尖細胞，形態上最主要的區別是。
　　【答案】（1）2.2 （2）M12→24→12 （3）7.4 （4）甲 （5）動物腸上皮細胞膜凹陷，細胞縊裂；洋蔥根尖細胞形成細胞板
　　2.3識圖題向實驗分析題過渡
　　例4.（2010北京卷，30）科學家以大腸桿菌為實驗對象，運用同位素示蹤技術及密度梯度離心方法進行了DNA復制方式的探索實驗，實驗內容及結果見下表。
　　請分析并回答：
　　（1）要得到DNA中的N全部被放射性標記的大腸桿菌B，必須經過代培養，且培養液中的是唯一氮源。
　　（2）綜合分析本實驗的DNA離心結果，第 組結果對得到的結論起到了關鍵作用，但需把它與第 組和第 組的結果進行比較，才能說明DNA分子的復制方式是。
　　（3）分析討論：
　　①若子I代DNA的離心結果為“輕”和“重”兩條密度帶，則“重帶”DNA來自于，據此可判斷DNA分子的復制方式不是復制。
　　②若將子I代DNA雙鏈分開后再離心，其結果是（選填“能”或“不能”）判斷DNA的復制方式。
　　③若在同等條件下將子Ⅱ代繼續培養，子n代DNA離心的結果是：密度帶的數量和位置，放射性強度發生變化的是帶。
　　④若某次實驗的結果中，子I代DNA的“中帶”比以往實驗結果的“中帶”略寬，可能的原因是新合成的DNA單鏈中的N尚有少部分為。
　　【答案】（1）多 15NH4Cl （2）3 1 2 半保留復制 （3）①B 半保留 ② 不能 ③沒有變化輕 ④15N
　　根據以上試題呈現，我們不難看出試題充分體現了依綱靠本、體現基礎、強調覆蓋、適當拔高、重視實驗的命題特征。大多數試題仍然是以基礎知識的考測為主，其中有不少題相當于送分題（即只要認真看書就會做的題目）。要想比較全面地拿到此類題目的分，熟悉教材相關內容是一項學習和復習的基本要求，也是一項完全能做到的基本要求。同時，只要忠實于考綱知識范圍的復習，適當做些拓展和拔高，就足以應對此類題目的考測。因為試題的考測內容源于教材，源于基礎，但又高于教材，高于基礎，這是近年高考命題的一大特色。現在的高考題，強調以能力測試為主導，考查考生對學生所學生物基礎知識的掌握程度和運用所學知識分析、解決實際問題能力，這與高中生物新課標教學理念中的提高生物科學素養、倡導探究性學習完全一致。
　　基金項目：廣西“十二五”教育科學規劃課題（2011C0440）。