一、什么是同位素标记法？

【概念】同位素可用于追踪物质的运行和变化规律。借助同位素原子以研究有机反应历程的方法。即同位素用于追踪物质运行和变化过程时，叫做示踪元素。用示踪元素标记的化合物，其化学性质不变。科学家通过追踪示踪元素标记的化合物，可以弄清化学反应的详细过程。这种科学研究方法叫做同位素标记法。同位素标记法也叫同位素示踪法。

【原理】具有相同质子数，不同中子数的同一元素的不同核素互为同位素。同位素可分为稳定同位素和放射性同位素。

1、稳定同位素：稳定同位素是指原子核结构稳定，不发生衰变的同位素，稳定同位素没有放射性，如：1H、 2H、15N、18O等。在实验或研究中如使用稳定同位素，不能采用自显影等技术来追踪同位素的去向，只能利用同位素的质量差，通过测量分子质量或离心技术来区别同位素。鲁宾和卡门就是用稳定性同位素18O分别标记H2O和CO2来研究光合作用过程中释放的氧气中O的来源。

1、研究分泌蛋白的合成和分泌 ：研究细胞器在分泌蛋白合成中的作用时，标记某一氨基酸如亮氨酸的3H，在一次性给予放射性标记的氨基酸的前提下，通过观察细胞中放射性物质在不同时间出现的位置，就可以明确地看出细胞器在分泌蛋白合成和运输中的作用。研究手段：观察放射性在不同细胞器中出现的时间，来观察不同细胞器在分泌蛋白中的作用。

2、研究光合作用中氧气的来源 ：1939年，鲁宾和卡门用18O分别标记H2O和CO2，然后进行两组对比实验：一组提供H2O和C18O2，另一组提供H218O和CO2。在其他条件相同情况下，分析出第一组释放的氧气全部为O2，第二组全部为18O2，有力地证明了植物释放的O2来自于H2O而不是CO2。

3、研究光合作用中CO2中的碳原子转移途径：20世纪40年代美国生物学家卡尔文等把单细胞的小球藻短暂暴露在含14C的CO2里，然后把细胞磨碎，分析14C出现在哪些化合物中。经过10年努力终于探索出了光合作用的“三碳途径”——卡尔文循环。

4.噬菌体侵染细菌的实验：1952年，美国遗传学家赫尔希( A.D.Hershey，1908—1997)和他的助手蔡斯(M. C.Chase，1927——2003）以T2噬菌体为实验材料，利用放射性同位素标记技术。赫尔希和蔡斯首先在分别含有放射性同位素35S和放射性同位素32P的培养基中培养大肠杆菌,再用上述大肠杆菌培养T2噬菌体，得到蛋白质含有35S标记或DNA含有32P标记的噬菌体。然后,用35S或32P标记的T2噬菌体分别侵染未被标记的大肠杆菌，经过短时间的保温后，用搅拌器搅拌、离心。搅拌的目的是使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离，离心的目的是让上清液中析出质量较轻的T2噬菌休颗粒，而离心管的沉淀物中留下被侵染的大肠杆菌。离心后，检查上清液和沉淀物中的放射性物质发现:用35S标记的一组侵染实验，放射性同位素主要分布在上清液中;用32P标记的一组实验，放射性同位素主要分布在离心管的沉淀物中。

5、探究DNA分子半保留复制的特点1957年，美国科学家梅塞尔森和斯坦尔用含15N的培养基培养大肠杆菌，使之变成“重”细菌，再把它放在含14N的培养基中继续培养。在不同时间取样，并提取DNA进行密度梯度离心，根据轻重链浮力等的不同，就分出新生链和母链，这就证实了DNA复制的半保留性。