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专题 21 DNA 分子的结构、复制与基因的本质
一、DNA的结构及基因的本质
1．DNA结构模型构建的主要探索成果(连线)
2．图解DNA双螺旋结构
(1)DNA是由两条单链组成的，这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。
(2)DNA中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架；碱基排列在内侧。
(3)两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，并且碱基配对具有一定规律：A(腺嘌呤)一定与T(胸腺嘧
啶)配对，G(鸟嘌呤)一定与C(胞嘧啶)配对。碱基之间的这种一一对应的关系，叫作碱基互补配对原则。
3．DNA结构特点
多样性 若DNA含有n个碱基对，则其可能有4n种碱基排列顺序
特异性 每个DNA分子都有特定的碱基排列顺序
稳定性 两条主链上磷酸与脱氧核糖交替排列的顺序不变，碱基配对方式不变等
4.基因的本质
(1)基因通常是有遗传效应的DNA 片段；在某些RNA病毒体内，基因是一段遗传效应的RNA片段。
(2)染色体、DNA、基因和脱氧核苷酸的关系二、DNA的复制
1．DNA复制方式的假说
假说一——半保留复制
(1)提出者：沃森和克里克。
(2)内容：半保留复制。DNA复制时，DNA双螺旋解开，互补的碱基之间的氢键断裂，解开的两条单
链分别作为复制的模板，游离的脱氧核苷酸根据碱基互补配对原则，通过形成氢键，结合到作为模板的单
链上。
假说二——全保留复制
全保留复制是指DNA复制以DNA双链为模板，子代DNA的双链都是新合成的。
2．证明DNA半保留复制的实验
实验关键 通过实验区分亲代与子代的DNA
实验材料 大肠杆菌
主要技术 同位素标记技术、密度梯度离心技术等
15N和14N是氮元素的两种稳定同位素，二者相对原子质量
实验原理 不同，含15N的DNA比含14N的DNA密度大，因此，利
用离心技术可以在试管中区分含有不同氮元素的DNA
实验结论 DNA的复制是以半保留的方式进行的
3．DNA复制的过程一、单选题
1．微卫星DNA（STR）是真核细胞基因组中含有高度重复序列的DNA．富含A—T碱基对，不同个体的
STR具有明显的差异。下列有关STR的说法错误的是（ ）
A．不同生物STR序列不同体现了DNA具有多样性
B．STR序列彻底水解产物是磷酸核糖和四种碱基
C．相对于其他DNA序列，STR序列结构的稳定性可能较差
D．STR序列可作为遗传标记基因用于个体鉴定
【答案】B
【分析】DNA 分子的稳定性，主要表现在 DNA 分子具有独特的双螺旋结构； DNA 分子的多样性主要
表现为构成 DNA 分子的四种脱氧核苷酸的种类、数量和排列顺序；特异性主要表现为每个 DNA 分子都
有特定的碱基序列。
【详解】 A 、由于碱基对的排列顺序不同，导致不同生物的 STR 不同，体现了 DNA 具有多样性，A
正确；
B 、STR 是 DNA 分子，彻底水解后可以得到6种小分子物质，即4种碱基、磷酸、脱氧核糖，B 错误；
C 、 STR 的 A - T 碱基对所占的比例较多，而 A 与 T 之间形成两个氢键， G 与 C 之间形成三个氢
键，相对于其他同长度 DNA 氢键的数目相对较少，所以 STR 的稳定性可能较差， C 正确；
D 、由于不同个体的 STR 具有明显的差异， STR 序列可作为遗传标记基因用于个体鉴定， D 正确。
故选B。
2．科学家在研究DNA复制时发现如下现象：①至少有一半新合成的DNA首先以短片段形式出现，之后
连接在一起；②T4噬菌体在DNA连接酶缺失的大肠杆菌中培养，导致新生短链积累；③不管是连续复制
还是不连续复制都会因为DNA修复产生短片段，进一步研究发现缺失修复能力的生物DNA短片段占新合
成DNA片段的一半。下列相关叙述正确的是（ ）A．现象①②表明发生在两条模板链上的DNA复制为不连续复制
B．现象②表明DNA新链的合成需要DNA连接酶催化形成氢键
C．现象③在现象①②基础上进一步表明DNA复制时存在不连续复制
D．T 噬菌体在大肠杆菌中合成新的DNA时，存在碱基A与U配对
4
【答案】C
【分析】DNA复制过程为：（1）解旋：需要细胞提供能量，在解旋酶的作用下，两条螺旋的双链解开；
（2）合成子链：以解开的每一段母链为模板，在DNA聚合酶等酶的作用下，利用游离的4种脱氧核苷酸
为原料，按照碱基互补配对原则，合成与母链互补的子链；（3）形成子代DNA分子：延伸子链，母链和
相应子链盘绕成双螺旋结构。
【详解】A、①至少有一半新合成的DNA首先以短片段形式出现，之后连接在一起，②T4噬菌体在DNA
连接酶缺失的大肠杆菌中培养，导致新生短链积累，说明DNA复制存在连续复制和不连续复制，A错误；
B、②T4噬菌体在DNA连接酶缺失的大肠杆菌中培养，导致新生短链积累，表明DNA新链合成需DNA
连接酶催化形成磷酸二酯键，将DNA短链连接，B错误；
C、③不管是连续复制还是不连续复制都会因为DNA修复产生短片段，现象③进一步表明DNA复制时存
在不连续复制，C正确；
D、T4噬菌体的遗传物质是DNA，在大肠杆菌中合成新的DNA时（即DNA复制），不存在碱基A与U
配对，D错误。
故选C。
3．DNA分子杂交技术的原理是当两种生物的DNA单链具有互补的碱基序列时，互补的碱基序列就会结合
在一起，形成杂合双链区；在没有互补碱基序列的部位，仍然是两条游离的单链，如右图所示。关于DNA
分子杂交技术的应用，下列相关叙述正确的是（ ）
A．杂合双链区的一条链的序列是5'-GATACC-3'，那么另一条链的序列是5'-CTATGG-3'
B．该技术可用来比较不同物种DNA分子的差异，以分析生物亲缘关系的远近
C．通过设计一种DNA引物与DNA的其中一条链结合，经PCR技术可大量扩增目的基因
D．通过设计含有目的基因片段的DNA探针，可检测特定细胞中是否合成了目的蛋白【答案】B
【分析】两条单链DNA同样遵循碱基互补配对原则，物种AB的DNA结合后，游离的单链区域说明该部
位碱基序列无法配对。
【详解】A、DNA的两条链反向平行，杂合双链区的一条链的序列是5'-GATACC-3'，那么另一条链的序列
是3'-CTATGG-5'，A错误；
B、该技术可以比较不同种生物DNA分子的差异程度，杂交带越多，说明两个物种的DNA相似性越高，
亲缘关系越近，B正确；
C、要扩增出目的基因，需要根据DNA的两条链分别设计引物，即需要设计两种引物，C错误；
D、通过设计含有目的基因片段的DNA探针，可检测特定细胞中是否含有目的基因，并不能确定是否表达
出相应的蛋白质，D错误。
故选B。
4．噬菌体是双链环状DNA分子，复制方式为滚环式复制。先在外环a链的某位点上产生一个切口，然后
以内环b链为模板不断地合成新的单链，内环复制后，接着以a链为模板，在引物指导下合成一个个片段，
最后外环完成复制。下列有关叙述错误的是（ ）
A．噬菌体DNA含m个碱基，则该DNA分子中含磷酸二酯键数为m个
B．复制时从外环a链的某位点切开，该位点可以是a链任意的序列
C．噬菌体DNA分子复制时需要解旋酶、DNA连接酶的参与
D．噬菌体DNA复制时，一条链连续复制，另一条为不连续复制
【答案】B
【分析】DNA分子的复制时间：有丝分裂和减数分裂间期；条件：模板（DNA的双链）、能量（ATP水
解提供）、酶（解旋酶和DNA聚合酶等）、原料（游离的脱氧核苷酸）；过程：边解旋边复制；结果：
一条DNA复制出两条DNA；特点：半保留复制。
【详解】A、噬菌体是双链环状DNA分子，环状DNA中磷酸二酯键数=碱基数=m，A正确；
B、复制时从外环a链的某位点切开，该位点必须是复制原点，B错误；
C、噬菌体DNA分子复制形成子链时需要解旋酶和DNA聚合酶，最后每条链首尾连接形成环状链以及以a
链为模板合成的子链片段链接成一条链都需要DNA连接酶的参与，C正确；
D、噬菌体DNA复制时，外环a链的某位点上产生一个切口，然后以内环b链为模板不断地合成新的单链，
以内环b链为模板合成新的单链为连续复制，而以a链为模板，在引物指导下合成一个个片段，最后外环
完成复制，该复制过程中为不连续复制，D正确。
故选B。5．中心法则是遗传信息在细胞内的生物大分子间转移的基本法则，过程如图所示。下列相关过程的对应
关系，错误的是（ ）
选项 原料 酶 a链 b链
A 脱氧核苷酸 DNA聚合酶 DNA DNA
B 脱氧核苷酸 DNA连接酶 RNA DNA
C 核糖核苷酸 RNA聚合酶 DNA RNA
D 核糖核苷酸 RNA复制酶 RNA RNA
A．A B．B C．C D．D
【答案】B
【分析】中心法则所要阐述的内容就是生物界遗传信息的流动方向，即遗传信息可以从DNA流向DNA，
也可以从DNA流向RNA，进而流向蛋白质，但遗传信息不能从蛋白质传递到蛋白质，也不能从蛋白质流
向RNA或DNA；发展后的中心法则又增添了从RNA流向RNA和从RNA流向DNA，即RNA复制和逆转
录。图解如图：
【详解】A、若a链为DNA，b链为DNA，表示DNA复制，原料是脱氧核苷酸，酶为DNA聚合酶，A正
确；
B、若a链为RNA，b链为DNA，表示逆转录，原料是脱氧核苷酸，酶应为逆转录酶，B错误；
C、若a链为DNA，b链为RNA，表示转录，原料核糖氧核苷酸，酶为RNA聚合酶，C正确；
D、若a链为RNA，b链为RNA，表示RNA复制，原料是核糖核苷酸，酶为RNA复制酶，D正确。
故选B。
6．下表为几种生物体内的 中各种碱基的比例统计结果。下列说法错误的是（ ）
生物 猪 牛器官 肝 脾 胰 肺 肾 胃
1.43 1.43 1.42 1.29 1.29 1.29
A．不同生物 中遗传信息本质是碱基的比例不同
B．同一个体的不同细胞的 中嘌呤/嘧啶比例为1
C．猪肝细胞的 中A/C、T/G、A/G、T/C的比例均为1.43
D．牛的肾脏细胞的核酸中 的比例可能大于1
【答案】A
【分析】DNA由脱氧核苷酸组成的大分子聚合物。脱氧核苷酸由碱基、脱氧核糖和磷酸构成。其中碱基有
4种：腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胸腺嘧啶(T)和胞嘧啶(C)。
【详解】A、不同生物DNA中遗传信息的本质是碱基的排列顺序不同，A错误；
B、由于DNA为双链，遵循碱基互补配对原则，所以其中嘌呤与嘧啶的比例为1，B正确；
C、猪肝细胞的DNA中(A+T)/(C+G)=1.43，，由于A=T，C=G，所以A/C、T/G、A/G、T/C的比例均为
1.43，C正确；
D、牛的肾脏细胞的核酸包括DNA和RNA，而DNA中A=T，C=G，RNA为单链，含有的A、U、C、G
四种碱基比例未知，所以核酸中(A+G)/(T+C)的比例可能大于1，D正确。
故选A 。
7．长江江豚被誉为“水中大熊猫”，数量极为稀少，是国家一级保护动物。为了解长江十年禁渔政策实
施以后，某江段中长江江豚的生存状况，需对其进行种群数量调查，下列说法错误的是（ ）
A．用无人机观测记录该江段中一段时间内出现的江豚
B．利用声音记录仪记录该江段中江豚的声呐信号，对不同个体进行识别
C．在该江段中捕获一部分个体，做上明显标记后放回原环境，过一段时间后重捕
D．在该江段采集水样，分析其中残留的DNA，可以得到江豚种群密度大小
【答案】C
【分析】标记重捕法中种群中的个体数=标记重捕法估算种群数量的公式是：（标记个体数×重捕个体数）
÷重捕标记个体数。
【详解】A、长江江豚数量稀少，可用无人机观测记录该江段中一段时间内出现的江豚，A正确；
B、每一个江豚发出的声呐信号都不相同，则可利用声音记录仪记录该江段中江豚的声呐信号，对不同个
体进行识别，B正确；
C、标记重捕法对个体的标记不能太明显，故在该江段中捕获一部分个体，做上不明显标记后放回原环境，过一段时间后重捕，C错误；
D、DNA分子具有特异性，可在该江段采集水样，通过设备滤过江豚脱落在水里的细胞，分析其中残留的
DNA，调查江豚数量，D正确。
故选C。
8．人的基因组中，只有大约2%的DNA 序列编码蛋白质，称为编码区。其余 98%不编码蛋白质，称为非
编码区，曾经有科学家把非编码区称为“垃圾 DNA"， 认为此区域的DNA 没有用处。但研究表明，非编
码区可以对基因的 表达进行相关调控，比如非编码区存在着一些 “RNA 基因”，可以指导合成 tRNA
和rRNA。 下列说法错误的是（ ）
A．编码区可以指导mRNA 的合成
B．编码区碱基序列发生改变，性状不一定改变
C．“RNA 基因”的复制需要DNA 聚合酶的参与
D．“RNA 基因”的存在说明某些基因可以位于RNA 上
【答案】D
【分析】据题干信息可知：人类基因组中含有一些非编码序列，可以转录出非编码RNA，它们不能编码蛋
白质，但有重要的生理和生化功能。
【详解】A、编码区是能编码蛋白质的DNA 序列，因此编码区可以指导mRNA 的合成，A正确；
B、编码区存在内含子和外显子，外显子转录的RNA才参与翻译，因此，编码区碱基序列发生改变，合成
的mRNA序列可能改变或不变，再加上密码子具有简并性特点，后代性状不一定改变，B正确；
C、非编码区存在着一些 “RNA 基因”，该基因是DNA片段，故“RNA 基因”的复制需要DNA 聚合
酶的参与，C正确；
D、人的遗传物质是DNA，“RNA 基因”属于DNA片段，这些基因位于DNA上，D错误。
故选D。
9．将DNA双链都被15N标记的大肠杆菌放在以14NH Cl为唯一氮源的培养基中培养，连续分裂3次。下列
4
相关叙述不合理的是（ ）
A．DNA的复制过程需要ATP直接供能
B．本实验利用14N和15N区分不同密度的DNA
C．分裂3次后形成的子代DNA中都含有14N
D．大肠杆菌的DNA复制不遵循碱基互补配对原则
【答案】D
【分析】DNA复制是指以亲代DNA分子为模板合成子代DNA分子的过程。DNA复制条件：模板（DNA的双链）、能量（ATP水解提供）、酶（解旋酶和聚合酶等）、原料（游离的脱氧核苷酸）；DNA复制过
程：边解旋边复制；DNA复制特点：半保留复制。
【详解】A、DNA的复制过程需要消耗能量，可由ATP直接提供，因为ATP是直接能源物质，A正确；
B、该实验运用了同位素标记法，利用14N和15N区分不同密度的 DNA，B正确；
C、DNA复制为半保留复制，即子代DNA中含有亲代DNA分子的一条链，因此，复制三次后，后代
DNA中都含14N，C正确；
D、DNA复制遵循碱基互补配对原则，由于其复制是半保留复制，所以新合成的两条子链分别与母链通过
碱基互补配对形成两个新的DNA双链，D错误。
故选D。
10．3∶1是高中生物常见的一个比值，下列有关说法中不正确的是（ ）
A．ZW型性别决定的生物，缺少Z染色体的个体无法存活。如果雌性生殖细胞与极体随机结合，产生
的子代中雌雄的比例为3∶1
B．A、a和B、b这两对等位基因互不影响且完全显隐性，其中A、B位于一条染色体上，a、b位于另
外一条染色体上，这样的AaBb个体自交后代的表型比为3∶1
C．两条链都用15N标记的DNA在不含15N的培养液中连续复制3次，子代DNA中不含15N和含15N的
比值为3∶1
D．mRNA上的碱基数量与翻译出的多肽链中氨基酸数的比值大于3∶1
【答案】A
【分析】转录是以DNA的一条链为模板合成RNA的过程，翻译是指以mRNA为模板合成蛋白质的过程，
其中mRNA上相邻的三个碱基决定一个氨基酸，这三个相邻的碱基叫作一个密码子。一般一个氨基酸对应
多种密码子，一个密码子对应一种氨基酸，但终止密码子不编码相应的氨基酸。
【详解】A、雌性的性染色体组成是ZW，若产生的卵细胞的染色体是W，三个极体的染色体分别是W、
Z、Z，后代的染色体组成是WW、2ZW，其中WW不能存活。若产生的卵细胞的染色体是Z，三个极体
的染色体分别是Z、W、W，后代的染色体组成是ZZ，2ZW，如果雌性生殖细胞与极体随机结合，产生的
子代中雌雄的比例为为4：1，A错误；
B、按题意给定条件可知，AaBb个体产生的雌雄配子AB∶ab=1∶1，自交后代基因型比例为
AABB∶AaBb∶aabb=1∶2∶1，表现型的比为3∶1，B正确；
C、两条链都用15N标记的DNA在不含15N的培养液中连续复制3次，共形成了8个DNA分子，根据半
保留复制特点，子代DNA中14N/14N和15N/14N的DNA分别为6个和2个，比值为3∶1，C正确；
D、mRNA上的终止密码子不对应氨基酸，碱基数量与翻译出的多肽链中氨基酸数的比值大于3∶1，D正确。
故选A。
11．加热升温可使DNA双链解旋并分开，如果再缓慢冷却，两条互补链会重新结合为双链。SP8噬菌体
DNA的一条链含较多的嘌呤（α链），另一条链含较多的嘧啶（β链）。让SP8噬菌体侵染枯草杆菌，然
后从枯草杆菌中分离出RNA，分别与SP8噬菌体DNA的α链或β链混合，并缓慢冷却。结果，SP8噬菌
体侵染后形成的RNA只与α链形成DNA-RNA杂合分子。下列有关叙述错误的是（ ）
A．SP8噬菌体DNA加热后再经密度梯度离心，α链位于轻带
B．SP8噬菌体DNA的β链中碱基含量不遵循卡伽夫法则
C．实验结果说明转录过程以DNA的一条链为模板
D．该实验的DNA-RNA杂合分子含有未配对的单链部分
【答案】A
【分析】1、DNA的空间结构是双螺旋结构，在DNA分子中，A （腺嘌呤） 和T （胸腺嘧啶） 的数目
相等，G （鸟嘌呤） 和C（胞嘧啶） 的数目相等，但A＋T的量不一定等于G＋C的量，这就是DNA中
碱基含量的卡伽夫法则。
2、转录是以 DNA 的一条链为模板，依据碱基互补配对原则，合成RNA 的过程。
【详解】A、题干信息表明α链嘌呤较多，β链嘧啶较多，嘌呤比嘧啶重，故加热后再经密度梯度离心，α
链位于重带，A错误；
B、在DNA双链中，碱基含量遵循卡伽夫法则，而β链为单链不遵循卡伽夫法则，B正确；
C、DNA是双链，RNA一般为单链，题干信息显示能出现RNA与α链形成DNA-RNA杂合分子，可知转
录过程以DNA的一条链为模板，C正确；
D、DNA长度大于RNA，故DNA-RNA杂合分子含有未配对的单链部分，D正确。
故选A。
12．研究人员将1个含14N-DNA的大肠杆菌转移到以15NH Cl为唯一氮源的培养液中，培养1h后提取子代
4
大肠杆菌的DNA。将DNA解开双螺旋，变成单链，然后进行密度梯度离心，试管中出现两种条带(如图)。
下列说法正确的是（ ）A．由结果可推知该大肠杆菌的细胞周期大约为15min
B．若直接将子代DNA进行密度梯度离心也能得到两条条带
C．解开DNA双螺旋的实质是破坏核苷酸之间的磷酸二酯键
D．根据条带的数目和位置可以确定DNA的复制方式为半保留复制
【答案】B
【分析】根据题意和图示分析可知：将DNA被14N标记的大肠杆菌移到15N培养基中培养，因合成DNA
的原料中含15N，所以新合成的DNA链均含15N。根据半保留复制的特点，第一代的2个DNA分子都应
一条链含15N，一条链含14N。
【详解】A、由于14N单链∶15N单链=1∶7，说明DNA复制了3次，因此可推知该细菌的细胞周期大约
为60÷3=20min，A错误；
B、经过分析可知，DNA复制3次，有2个DNA是15N和14N，中带，有6个都15N的DNA，重带，两
条条带，B正确；
C、解开DNA双螺旋的实质是破坏核苷酸之间的氢键，C错误；
D、将DNA解开双螺旋，变成单链，根据条带的数目和位置只能判断DNA单链的标记情况，但无法判断
DNA的复制方式，D错误。
故选B。
13．终止子是基因中外显子的一段保守的AATAAA序列，转录到此部位后，产生AAUAAA序列，被结合
在RNA聚合酶上的延长因子识别并结合，然后在AAUAAA下游10—30个碱基的部位切断RNA，也就是
说终止子是给予RNA聚合酶转录终止信号的DNA序列。已知终止密码子有UGA、UAA、UAG，下列相
关叙述错误的是（ ）
A．因AATAAA序列不编码蛋白质，故其发生改变不会引起性状改变
B．终止子被RNA聚合酶催化转录形成的片段中有终止密码子
C．外显子AATAAA序列中共含有2种脱氧核糖核苷酸和12个氢键
D．解旋酶和RNA聚合酶都可以改变基因片段的空间结构
【答案】A
【分析】1、启动子和终止子都是一段特殊的DNA序列，属于基因的非编码区，分别位于编码区的上游和
下游，启动子负责调控基因转录的起始，终止子负责调控基因转录的结束。
2、起始密码子和终止密码子位于mRNA上，分别决定翻译的起始和终止。
【详解】A、虽然AATAAA序列不编码蛋白质，但它起到基因转录的调控作用，如果该序列发生改变，转
录出错，合成的蛋白质也会发生改变，性状也会改，A错误；B、终止子位于基因的外显子，转录出对应的RNA会被保留下来，AATAAA序列经转录后产生AAUAAA
序列含终止密码子UAA，B正确；
C、AATAAA序列中含有腺嘌呤脱氧核苷酸和胸腺嘧啶脱氧核苷酸，A-T碱基间含有两个氢键，因此含有
氢键总数为12个，C正确；
D、解旋酶和RNA聚合酶都具有解旋功能，可催化DNA的氢键断裂，使基因片段的空间结构发生改变，
D正确。
故选A。
14．如图为DNA分子部分结构示意图，以下叙述正确的是（ ）
A．DNA的稳定性与⑤有关，生物体内DNA解旋酶、DNA聚合酶、加热等可以断开⑤
B．④是一个胞嘧啶脱氧核苷酸，DNA的多样性与碱基对的排列顺序有关
C．DNA连接酶可催化⑤的形成
D．A链、B链的方向相反，骨架是磷酸和脱氧核糖
【答案】D
【分析】1、分析题图：图示表示DNA分子部分结构示，其中①是磷酸；②是脱氧核糖；③是含氮碱基；
④包括一分子磷酸、一分子脱氧核糖和一分子含氮碱基，但不是脱氧核苷酸；⑤是氢键（A与T之间有2
个氢键、C与G之间有3个氢键）；⑥是磷酸二酯键；⑦是脱氧核苷酸链。
2、DNA分子的结构：由两条平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成；外侧由脱氧核糖和磷酸交替连结构成基本
骨架，内侧是碱基对（A-T；C-G）通过氢键连接。
【详解】A、DNA的稳定性与⑤氢键有关，生物体内只有DNA解旋酶可以断开⑤键，A错误；
B、④中的脱氧核糖、磷酸和胞嘧啶不位于同一个脱氧核苷酸上，B错误；
C、DNA连接酶可催化⑥磷酸二酯键形成，但不能催化⑤氢键形成，C错误；
D、DNA的A链和B链的方向相反，磷酸和脱氧核糖交替连接形成基本骨架，D正确。
故选D。15．下列是大肠杆菌DNA单链的部分核苷酸序列，已知限制酶a在单链上的识别序列为5’-GAATTC-3’，
限制酶b在单链上的识别序列是5’-AAGCTT-3’，以下叙述正确的是（ ）
5’-CCTCAAGCTTTTCAG……CGCAACTTGAATTCCA-3’
A．大肠杆菌DNA中有2个游离的磷酸基团
B．同时用限制酶a和限制酶b切割大肠杆菌DNA，至少可以产生3个片段
C．已知其中一条单链片段中A+T占比为40%，则相应的DNA片段中A+T占比也是40%
D．如果该DNA上缺失了一段1500bp长度的核苷酸序列，可能导致染色体片段缺失
【答案】C
【分析】1、限制酶来源：主要从原核生物中分离纯化出来。
2、限制酶具有特异性：能够识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两
个核苷酸之间的磷酸二酯键断裂。
3、作用结果：形成黏性末端或平末端。
【详解】A、大肠杆菌DNA为环状DNA，其中有0个游离的磷酸基团，A错误；
B、同时用限制酶a和限制酶b切割大肠杆菌DNA，至少可以产生 2个片段，B错误；
C、已知其中一条单链片段中A+T占比为40%，则相应的 DNA片段中A+T占比也是40%，C正确；
D、大肠杆菌无染色体，D错误。
故选C。
16．用15N标记果蝇（2n=8）的精原细胞核DNA双链，置于含14N的培养液中培养，让该精原细胞在特
定的条件下进行一次有丝分裂或减数分裂。下列有关叙述正确的是（ ）
A．有丝分裂中期与减数分裂第二次分裂中期，细胞核DNA数量相同
B．有丝分裂后期细胞中的核DNA分子有一半含有15N标记
C．减数第一次分裂后期含15N的染色体有8条，含15N的核DNA有16个
D．分别对减数分裂产生的四个精子的核DNA 进行密度梯度离心，其结果不同
【答案】C
【分析】减数分裂过程中DNA复制一次，细胞分裂两次，有丝分裂过程中DNA复制一次，细胞分裂一次。
【详解】A、果蝇体细胞含有8条染色体，8个核DNA，经过DNA复制后，有丝分裂中期为16个，减数
第一次分裂含有32个DNA，减数第二次分裂含有16个核DNA，因此有丝分裂中期与减数分裂第二次分
裂中期，细胞核DNA数量不相同，A错误；
B、由于DNA的半保留复制，新合成的DNA分子母链中是15N标记，子链中是14N，故有丝分裂后期细
胞中的所有核DNA分子都含有15N标记，B错误；
C、减数第一次分裂后期着丝粒不分裂，含15N的染色体有8条，含15N的核DNA有16个，C正确；D、由于DNA的半保留复制，新合成的DNA分子母链中是15N标记，子链中是14N，减数第二次分裂后
期，着丝粒分裂，姐妹染色单体分开形成新的染色体向两极移动，两极得到的DNA分子都是母链15N标
记、子链14N，分别对减数分裂产生的四个精子的核DNA 进行密度梯度离心，其结果相同，D错误。
故选C。
17．λ噬菌体的线性双链DNA两端各有一段单链序列，在侵染大肠杆菌后。其DNA会自连环化.如图所示。
下列关于λ噬菌体DNA的叙述，错误的是（ ）
A．DNA复制时，IDNA聚合酶从引物的3'端连接脱氧核苗酸
B．DNA自连环化时，同一条链的3'端与5’端连接完成环化
C．DNA自连环化时，两条单链片段都会脱去游离的磷酸基团
D．DNA自连环化后，两条单链从3端到5端的方向相反
【答案】C
【分析】DNA双螺旋结构特点：（1）DNA分子是由两条链组成的，这两条链按反向平行方式盘旋成双螺
旋结构；（2）DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架；碱基排列在内侧；
（3）两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对。碱基配对的规律是：A与T配对，G与C配对。
【详解】A、DNA复制时，子链的延伸方向是从5’到3'，DNA聚合酶的作用是从引物的3'端开始连接脱氧
核苷酸，A正确；
B、DNA自连环化时，同一条链的3'端与5’端连接形成磷酸二酯键完成环化，最终形成环状DNA分子，B
正确；
C、DNA自连环化时，单链片段不会脱去游离的磷酸基团，游离的磷酸基团会与脱氧核糖连接，C错误；
D、两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构，DNA自连环化后，两条单链从3端到5端的方向相反，D
正确。
故选C。
18．科学家们在研究成体干细胞的分裂时提出这样的假说：成体干细胞总是将含有相对古老的DNA链
（永生化链）的染色体分配给其中一个子代细胞，使其成为成体干细胞，同时将含有相对新的合成链的染
色体分配给另一个子代细胞，这个细胞分化并最终衰老凋亡（如图所示）．下列根据该假说推测正确的是
（ ）A．成体干细胞通过有丝分裂使生物体内成体干细胞的数量不断增长
B．从图中可看出成体干细胞分裂时DNA进行半保留复制
C．成体干细胞的基因突变频率与其他细胞相同
D．成体干细胞分裂时等位基因随着同源染色体的分开而分离
【答案】B
【分析】题意分析，永生化链（母链）被分配进成体干细胞，保证了成体干细胞的DNA分子的相对稳定。
成体干细胞能增殖分化形成特定的组织细胞，细胞内DNA分子的稳定，从而保证了子代细胞遗传物质的
稳定。
【详解】A、由图可知，细胞分裂前后染色体数目不变，可见成体干细胞的分裂方式为有丝分裂，但分裂
后生物体内成体干细胞的数量没有增长，A错误；
B、由图可知，DNA复制产生的子代DNA中总是一条链是模板链，一条链是新合成的子链，因而说明，
成体干细胞分裂时DNA进行半保留复制，B正确；
C、由于子代的成体干细胞总含有永生化链，因此减少了积累基因突变的概率，导致成体干细胞的基因突
变频率与其他细胞不同，C错误；
D、成体干细胞分裂方式为有丝分裂，所以分裂过程中不发生等位基因随着同源染色体的分开而分离现象，
D错误。
故选B。
19．关于合成 DNA 的原料——脱氧核苷酸的来源，科学家曾提出三种假说:①细胞内自主合成、②从培养
基中摄取、③二者都有。为验证三种假说，设计如下实验:将大肠杆菌在15N 标记的脱氧核苷酸培养基中培
养一代的时间，然后利用密度梯度离心分离提取的 DNA，记录离心后试管中 DNA 的位置。图 1-3 表示
DNA 在离心管中的可能位置。下列叙述不正确的（ ）A．若支持观点①，则实验结果为图 3
B．若支持观点②，则实验结果为图 1
C．若支持观点③，则实验结果为图 1
D．大肠杆菌的 DNA 复制遵循半保留复制原则
【答案】C
【分析】DNA的复制方式是半保留复制，所需的条件：（1）模板：亲代DNA分子的两条链。（2）原料：
游离的4种脱氧核苷酸。（3）能量：ATP。（4）酶：解旋酶、DNA聚合酶。
【详解】将大肠杆菌在15N标记的脱氧核苷酸培养基中培养一代的时间，然后利用密度梯度离心分离提取
的DNA，若合成DNA的原料是细胞内自主合成，则合成的DNA没有15N标记，离心后DNA均为14N，
位于顶部，对应图3；若合成DNA的原料是从培养基中摄取，则得到的子代DNA分子一条链是15N，一
条链是14N，离心后位于中部，对应图1；若合成DNA的原料既可以是细胞内自主合成，也可以从培养基
中摄取，则合成的DNA的两条链既有14N、14N的情况，也有14N、15N的情况，离心后位于中部和顶部
之间，对应图2；无论原核生物还是真核生物，DNA复制的方式都是半保留复制，即DNA分子解旋形成
两条模板链，模板链复制形成子链，然后两条模板链分别与新合成的子链组成子代DNA分子，综上所述，
ABD正确，C错误。
故选C。
20．将某动物（染色体数为2n）用32P充分标记后的精子与未标记的卵细胞结合形成受精卵，随后转入基
本培养基（无32P）中继续培养。下列有关叙述，正确的是（ ）
A．第一次有丝分裂中期一个细胞中含有32P标记的染色体有2n个
B．第一次有丝分裂后期一个细胞中含有32P标记的染色体有n个
C．第二次有丝分裂中期一个细胞中含有32P标记的染色体有n个
D．第二次有丝分裂后期一个细胞中含有32P标记的染色体有2n个
【答案】C
【分析】1、DNA分子复制是半保留复制，新合成的子代DNA分子都是由一条模板链和一条子链双螺旋形
成的；2、细胞有丝分裂过程中，间期染色体复制，一条染色体上含有2个染色单体、2个DNA分子，有丝分裂
后期着丝粒分裂，染色单体变成子染色体，染色体暂时加倍；
3、受精卵中染色体一半精子的、一半卵细胞的。
【详解】A、第一次有丝分裂中期由于着丝粒还没分裂，含有32P标记的染色体有n个，A错误；
B、第一次有丝分裂后期着丝粒分裂，染色体数目加倍，而且DNA分子复制是半保留复制，故一个细胞中
含有32P标记的染色体有2n个，B错误；
C、DNA分子复制是半保留复制，第一次有丝分裂结束细胞内有n条32P标记的，故第二次有丝分裂中期
一个细胞中含有32P标记的染色体有n个，C正确；
D、第一次有丝分裂结束细胞内有n条32P标记的，但DNA只有一条链含32P，故第二次有丝分裂后期一
个细胞中含有32P标记的染色体有n个，D错误。
故选C。
21．取某动物(XY 型，2n=8)的一个精原细胞，在含3H 标记的胸腺嘧啶的培养基中完成一个有丝分裂周期
后形成两个相同的精原细胞，将所得子细胞全部转移至普通培养基中完成减数分裂(不考虑染色体片段交换、
实验误差和质DNA)。下列相关叙述错误的是（ ）
A．一个初级精母细胞中含3H的染色体共有8条
B．一个次级精母细胞可能有2条含3H的X 染色体
C．一个精细胞中可能有1条含3H的Y 染色体
D．该过程形成的DNA含3H的精细胞可能有 6个
【答案】B
【分析】1、减数分裂是一种特殊的有丝分裂形式，是有性生殖生物的原始生殖细胞〈如动物的精原细胞
或卵原细胞）成为成熟生殖细胞（精、卵细胞即配子）过程中必须经历的。它的特点是细胞经过两次连续
的分裂，但染色体只复制一次。
2、DNA在复制时，以亲代DNA的每一个单链作模板，合成完全相同的两个双链子代DNA，每个子代
DNA中都含有一个亲代DNA链，这种现象称为DNA的半保留复制。
【详解】A、经过有丝分裂产生的精原细胞中，每个DNA均为一条链标记，另一条链未标记。精原细胞经
过间期DNA复制形成初级精母细胞，初级精母细胞中含3H的染色体共有8条，A正确；
B、一个次级精母细胞有0或1或2条X染色体，但由于初级精母细胞染色体的DNA只有一条链含3H，
所以即便在减数第二次分裂后期，某次级精母细胞中含有两条X染色体的情况下，该细胞也只有一条X染
色体含3H，B错误；
C、减数第二次分裂后期，染色体着丝粒分裂，形成的两条Y染色体，一条含3H，一条不含，随后它们随机移向细胞两极，所以最终形成的精子中可能有1条含3H的Y染色体，也可能有一条不含3H的Y染色体，
C正确；
D、一个精原细胞，在含3H标记胸腺嘧啶的培养基中完成一个细胞周期后，子代细胞DNA中均有1条链
被3H标记，根据自由组合定律可知，此时的1个精原细胞形成的初级精母细胞中染色体有4条被标记
（DNA一条单链被3H标记，另一条未被标记），另外4条未被标记，其形成的次级精母细胞，有0~4条
染色体被标记，次级精母细胞形成的精细胞可能有0~4个被标记，2个精原细胞形成的DNA含3H的精细
胞可能有0~8个，因此一个精原细胞有丝分裂产生的两个精原细胞经过减数分裂后，形成的DNA含3H的
精细胞可能有6个，D正确。
故选B。
22．第一代基因测序技术又叫双脱氧链终止法，它以DNA合成反应为基础，反应体系中需加入ddNTP
（有ddATP、ddGTP、ddCTP、ddTTP4种）。下图是该技术的测序原理和某待测DNA序列的电泳图谱。
下列说法错误的是（ ）
A．反应体系中加入ddNTP的作用是使DNA复制停止
B．待分离DNA片段有可解离的基团，在电场中会带上正电荷或负电荷
C．需根据待分离DNA片段的大小用电泳缓冲液配置琼脂糖溶液浓度
D．待测DNA的碱基序列是3'-GACTGCCA-5'
【答案】B
【分析】基因检测是指通过检测生物体中的DNA序列，以了解生物体基因状况的技术手段。Sanger双脱
氧链终止法是DNA测序的基本方法，其原理是：核酸模板在核酸聚合酶、带有3′-OH末端的单链核苷酸
引物、四种dNTP存在的条件下复制或转录时，如果在反应系统中分别引入单一种类的ddNTP（即2、3双
脱氧核苷三磷酸，在脱氧核糖的3′位置缺少一个羟基，故不能同后续的dNTP形成磷酸二酯键），只要
ddNTP掺入链端，该链就停止延长，末端掺入dNTP的片段可继续延长。
【详解】A、由于ddNTP没有3′-OH末端，则反应体系中加入ddNTP，作用是使DNA复制停止，A正确；B、待分离DNA片段带有负电荷，在电场中会向正极移动，B错误；
C、DNA分子的迁移速率与凝胶的浓度、DNA分子的大小和构象等有关，所以需根据待分离DNA片段的
大小用电泳缓冲液配置琼脂糖溶液浓度，C正确；
D、根据电泳图谱，由左到右读出待测DNA的碱基序列是3'-GACTGCCA-5'，D正确。
故选B。
23．DNA测序时，将适量待测单链DNA模板、引物、四种脱氧核苷酸(用放射性同位素标记)和DNA聚合
酶分为四组，每组分别加入适量ddGTP、ddATP、ddCTP、ddTTP。在子链合成中如果利用的是dNTP则延
伸继续，如果利用的是ddNTP则终止延伸。分离4支试管中所有子链片段，分泳道进行电泳(其分离原理
仅依据分子量大小)，用放射自显影法显示后结果如图，则此片段序列如_____所示（ ）
A．3'-GATCCGAAT-5' B．3'-TAAGCCTAG-5′
C．3'-GGAAACCTT-5' D．3'-TTCCAAAGG-5′
【答案】A
【分析】基因检测是指通过检测生物体中的DNA序列，以了解生物体基因状况的技术手段。Sanger双脱
氧链终止法是DNA测序的基本方法，其原理是：核酸模板在核酸聚合酶、带有3′-OH末端的单链核苷酸
引物、四种dNTP存在的条件下复制或转录时，如果在反应系统中分别引人单一种类的ddNTP（即2、3双
脱氧核苷三磷酸，在脱氧核糖的3′位置缺少一个羟基，故不能同后续的dNTP形成磷酸二酯键），只要
ddNTP掺入链端，该链就停止延长，链端掺入dNTP的片段可继续延长。
【详解】根据用Sanger双脱氧核苷酸法测定一段短的核酸序列的原理“核酸模板在核酸聚合酶、带有3'-
OH末端的单链核苷酸引物、四种dNTP存在的条件下复制或转录时，如果在反应系统中分别引入单一种类
的ddNTP(即2、3双脱氧核苷三磷酸，在脱氧核糖的3'位置缺少一个羟基，故不能同后续的dNTP形成磷
酸二酯键)，只要ddNTP掺入链端，该链就停止延长”，可知左上角的第一个G所在位置为3'端(第一位)，
依据图中碱基的排序可知，该片段核苷酸序列为3'-GATCCGAAT-5'，即A正确，BCD错误。
故选A。二、多选题
24．将某雄性动物细胞的全部DNA分子的两条链经32P标记(染色体数为2n)后，置于不含32P的培养基中
培养。经过连续两次细胞分裂后产生4个子细胞，检测子细胞中的情况。下列推断正确的是（ ）
A．若进行有丝分裂，则含32P染色体的子细胞比例不一定为1/2
B．若进行减数分裂，则含32P染色体的子细胞比例一定为1
C．若子细胞中的染色体都含32P，则一定进行有丝分裂
D．若子细胞中的染色体不都含32P，则一定进行减数分裂
【答案】AB
【分析】DNA复制是以亲代DNA分子为模板合成子代DNA分子的过程。DNA复制条件：模板（DNA的
双链）、能量（ATP水解提供）、酶（解旋酶和聚合酶等）、原料（游离的脱氧核苷酸）；DNA复制过程：
边解旋边复制；DNA复制特点：半保留复制。
【详解】A、若进行有丝分裂，第一次有丝分裂后，子细胞都含有标记（每条染色体上的DNA分子只有1
条链被标记）；第二次有丝分裂复制后，每条染色体只有1条染色单体被标记，有丝分裂后期，染色单体
随机分开，具有32P标记的染色体也随机进入2个细胞，所以经过连续两次细胞分裂后产生的4个子细胞
中，含32P染色体的子细胞2个或3个或4个，因此含有32P染色体的子细胞比例为1/2或3/4或1，A正
确；
B、若进行减数分裂，DNA只复制一次，每条染色体的姐妹染色单体都被标记，减数分裂形成的4个细胞
中染色体都被标记，故含32P染色体的子细胞比例一定为1，B正确；
C、若子细胞中的染色体都含32P，说明DNA只复制一次，则一定进行减数分裂，C错误；
D、若子细胞中的染色体不都含32P，则一定进行的是有丝分裂，D错误。
故选AB。
25．将一个不含放射性的大肠杆菌（其拟核DNA呈环状，共含有m个碱基，其中有a个胸腺嘧啶)放在含
P标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养基中培养一段时间，检测到如图I、Ⅱ两种类型的DNA(虚线表示含有
放射性的脱氧核苷酸链)。下列叙述错误的是（ ）A．大肠杆菌的DNA复制为半保留复制，其上基因的遗传遵循孟德尔遗传规律
B．大肠杆菌的DNA复制一次后产生的两个子代DNA中有4个游离的磷酸基团
C．第三次复制产生的子代DNA中I、Ⅱ两种类型的比例为1：3
D．复制n次需要胞嘧啶脱氧核苷酸的数目是(2n-1)(m-2a)/2
【答案】AB
【分析】1、DNA复制是以亲代DNA分子为模板合成子代DNA分子的过程。复制的条件：模板（DNA的
双链）、能量（ATP水解提供）、酶（解旋酶和聚合酶等）、原料（游离的脱氧核苷酸）；DNA复制过程：
边解旋边复制；DNA复制特点：半保留复制。
2、题图分析：图中Ⅰ只有1条链含放射性，说明是复制第一代的产物，而Ⅱ两条链都含放射性，说明其复
制次数在两次以上。
【详解】A、大肠杆菌属于原核生物，不能进行减数分裂，细胞内的基因不遵循基因分离定律，A错误；
B、大肠杆菌的DNA复制一次后产生的两个子代DNA为环状结构，不含有游离的磷酸基团，B错误；
C、DNA复制为半保留复制，形成的子代DNA含有一条亲代链和一条新形成的子代链，所以DNA第三次
复制产生的8个子代DNA分子中，2个为Ⅰ类型，6个为Ⅱ类型，比例为1：3，C正确；
D、拟核DNA中共含有m个碱基，其中有a个胸腺嘧啶，则A=T=a，G=C=1/2（m-2a），复制n次需要胞
嘧啶的数目是 （2n−1）（m−2a）/2，D正确。
故选AB。
26．某生物的卵原细胞在培养液中既能进行有丝分裂也能进行减数分裂。研究人员在该生物卵原细胞进行
减数分裂过程中，发现了“逆反”减数分裂现象。将一个双链均被 标记的基因A 和一个双链均被
1
标记的基因A 插入一个卵原细胞的一条染色体的两端，将此卵原细胞在普通 培养液中培养，先完成一
2
次有丝分裂，再发生如图所示的“逆反”减数分裂，共产生8个子细胞（不考虑基因突变和染色体变异）。
下列叙述错误的是（ ）A．“逆反”减数分裂时，同源染色体在MⅠ分离，姐妹染色单体在MⅠ分离
B．8个子细胞中，最多有4个卵细胞同时含有 标记和 标记
C．8个子细胞中，可能有1个卵细胞同时含有 标记和 标记，1个卵细胞只含 标记
D．8个子细胞中，可能有2个卵细胞同时含有 标记和 标记，6个极体含有 标记
【答案】ABD
【分析】常规减数分裂过程中，同源染色体分离发生在减数第一次分裂后期，着丝粒分裂发生在减数第二
次分裂后期。根据题干和题图分析，“逆反”减数分裂中，着丝粒分裂发生在减数第一次分裂后期，同源
染色体的分离发生在减数第二次分裂后期。
【详解】A、据题图可知，“逆反”减数分裂时，同源染色体在MⅡ分离，姐妹染色单体在MⅠ分离，A错
误；
B、据题意可知，此卵原细胞共产生8个子细胞，推测应该先进行一次有丝分裂，然后进行减数分裂，最
终只能形成2个卵细胞，B错误；
C、据题意可知：一个卵原细胞共产生8个细胞，应该是先进行一次有丝分裂，然后又进行一次“逆反”
减数分裂，该卵原细胞一个染色体两端均插入14C标记的基因A1和13C标记的基因A2，在普通12C培养
液中培养，形成的2个卵原细胞均有一个染色体两端均插入14C标记的基因A1和13C标记的基因A2，然
后这两个卵原细胞分别进行一次“逆反”减数分裂，其中一个卵原细胞在减数第一次分裂时，由于含插入
基因的四分体发生一次互换、发生同源染色体上的非姐妹染色单体的交叉互换，且姐妹染色单体分离，可
能产生的子细胞是一条染色体同时含14C标记和含13C标记的细胞和两条染色体都不含14C标记和13C标
记的细胞，另一个卵原细胞进行减数第一次分裂时，可能产生的子细胞是一条染色体含14C标记和一条染
色体含13C标记的细胞和两条染色体都不含14C标记和13C标记的细胞，然后这两个卵原细胞分别进行减
数第二次分裂的同源染色体分离，最终可能形成有1个卵细胞同时含有13C标记和14C标记、1个卵细胞
含13C标记，C正确；
D、据C项分析可知，有可能两个卵原细胞在减数第一次分裂时都产生的是一条染色体同时含14C标记和
含13C标记的细胞和两条染色体都不含14C标记和13C标记的细胞，这样就可能形成2个卵细胞同时含有
13C标记和14C标记，但其余6个极体应该是都不含14C标记和13C标记，D错误。
故选ABD。
27．将某种细菌培养在含有3H胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养基上一段时间，检测发现细菌的拟核中含有两种
类型的DNA分子如图所示，虚线表示含放射性的脱氧核苷酸链。下列说法不正确的是（ ）A．细菌拟核DNA第一次复制后产生的DNA分子为乙类型
B．细菌拟核DNA第三次复制后产生的DNA分子为甲、乙两种类型，比例为1∶3
C．细菌拟核DNA复制n次产生的含有放射性脱氧核苷酸链的数目为2n－2条
D．若该细菌拟核DNA分子中，G占碱基总数的38%，其中一条链中的T占该单链碱基数的5%，那
么另一条链中T占该单链碱基数的比例的19%
【答案】AC
【分析】根据题干信息和图形分析，图中甲、乙都为双链环状DNA分子，其中虚线含放射性的脱氧核苷
酸链；该题是将某种细菌培养在含有3H-胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养，而3H-胸腺嘧啶脱氧核苷酸带有放
射性的，由于亲本DNA没有放射性，根据半保留复制，子一代的DNA分子应该一条链含有放射性，一条
链没有放射性，即图甲所示；子二代及以后会出现两条链都具有放射性的DNA分子，即图乙所示；无论
繁殖多少代，子代都有且只有两个DNA分子为甲类型。
【详解】A、由于亲本DNA没有放射性，根据半保留复制，子一代的DNA分子应该一条链含有放射性，
一条链没有放射性，即图甲所示；子二代及以后会出现两条链都具有放射性的DNA分子，即图乙所示；
无论繁殖多少代，子代都有且只有两个DNA分子为甲类型，细菌拟核DNA第一次复制后产生的DNA分
子为甲类型，A错误；
B、细菌拟核DNA第三次复制后产生的DNA分子有8个，其中有2个为甲类型，因此甲、乙两种类型的
比例为1：3，B正确；
C、细菌拟核DNA复制n次产生的含有放射性脱氧核苷酸链的数目=2n×2-2=2n+1-2，C错误；
D、该细菌拟核DNA分子中，是双链DNA分子，G占碱基总数的38%，则该DNA分子T占碱基总数的
12%。根据碱基互补配对原则，T=（T1+T2）÷2，其中一条链中的T占该单链碱基数的5%，那么另一条链
中T占该单链碱基数的比例为19%，D正确。
故选AC。
28．外界因素或细胞自身因素均可引起DNA分子断裂。下图是断裂DNA的一种修复模式，其中DNA同
源序列是指具有相同或相似核苷酸序列的片段。相关叙述正确的是（ ）A．酶a的作用是形成黏性末端，便于侵入同源序列
B．过程②中含同源序列的DNA会发生解旋
C．酶b是DNA聚合酶，以同源序列为模板、侵入单链为引物
D．修复DNA的核苷酸序列可能改变，这种变异属于基因重组
【答案】ABC
【分析】DNA的复制：
条件：a、模板：亲代DNA的两条母链；b、原料：四种脱氧核苷酸为；c、能量：（ATP）；d、一系列的
酶。缺少其中任何一种，DNA复制都无法进行。
过程： a、解旋：首先DNA分子利用细胞提供的能量，在解旋酶的作用下，把两条扭成螺旋的双链解开，
这个过程称为解旋；b、合成子链：然后，以解开的每段链（母链）为模板，以周围环境中的脱氧核苷酸
为原料，在有关酶的作用下，按照碱基互补配对原则合成与母链互补的子链。
【详解】A、据图可知酶a的作用是将断裂后的平末端转化为黏性末端，便于侵入同源序列，A正确；
B、从图中可以看出，过程②中含同源序列的DNA会发生解旋，为入侵单链的延伸做准备，B正确；
C、酶b连接的是游离的脱氧核苷酸为DNA聚合酶，以同源序列为模板、侵入单链为引物，催化DNA单
链的延伸，C正确；
D、DNA同源序列是指具有相同或相似核苷酸序列的片段，而修复DNA的过程是以去同源序列的单链为
模板实现的，因此修复部位的核苷酸序列可能改变，这种变异属于基因突变，D错误。
故选ABC。
29．噬菌体φX174的遗传物质是单链环状DNA分子（正链）。感染宿主细胞时，首先合成其互补的负链，
形成闭合的双链DNA分子，之后正链发生断裂，产生3'—OH端，再以此为引物，以未断裂的负链为模板，
在DNA聚合酶的作用下使3'—OH端不断延伸。延伸出的长链可切割、环化产生很多拷贝的环化正链，进
而与噬菌体的蛋白质颗粒组装产生子代噬菌体。其部分过程如下图所示。下列说法错误的是（ ）
A．噬菌体φX174中嘌呤碱基与嘧啶碱基数量相等
B．以正链为模板合成双链DNA分子时需要解旋酶参与
C．噬菌体φX174的DNA复制方式可称作半保留复制
D．该过程表明可以只以一条链为模板进行DNA的合成
【答案】ABC
【分析】DNA分子复制的过程1、概念：以亲代DNA分子为模板合成子代DNA的过程。2、时间：有丝
分裂或减数第一次分裂前的间期。3、方式：半保留复制。4、条件：①模板：亲代DNA分子两条脱氧核
苷酸链。 ②原料：4种脱氧核苷酸。 ③能量：ATP ④解旋酶、DNA聚合酶等。5、特点：边解旋边复制、
DNA半保留复制。6、场所：主要在细胞核中，线粒体和叶绿体也存在。原核细胞的复制，在拟核处。7、
意义：保持了遗传信息的稳定性和连续性。
【详解】A、噬菌体ΦXI74的遗传物质是单链环状DNA分子，单链结构中嘌呤碱基与嘧啶碱基数量不一
定相等，A错误；
B、以正链为模板合成双链DNA分子时，正链是单链不需要解旋酶参与，B错误；
C、DNA分子的半保留复制是复制完成后的子代DNA分子的核苷酸序列均与亲代DNA分子相同，但子代
DNA分子的双链一条来自亲代，另一条为新合成的链，而噬菌体φX174的遗传物质是单链环状DNA分子，
所以噬菌体ΦX174的DNA复制方式不是半保留复制，C错误；
D、据题图分析，该过程表明可以只以一条链为模板进行DNA的合成，D正确。
故选ABC。
三、综合题
30．CRISPR/Cas9是一种高效的基因编辑技术，Cas9基因表达的Cas9蛋白像一把“分子剪刀”，在单链
向导RNA（sgRNA）引导下，切割DNA双链以敲除目标基因或插入新的基因。CRISPR/Cas9基因编辑技
术的工作原理如图所示。请回答下列问题：(1)质粒是基因工程中常用的载体，其作用是 ；质粒DNA分子需具有一个或者多个限制酶切割位
点，进入受体细胞能够自我复制，或整合到受体DNA上同步复制，还需要有 ，便于重组DNA
分子的筛选。
(2)过程①中，构建CRISPR/Cas9重组质粒需对含有特定sgRNA编码序列的DNA进行酶切，切割所需要的
酶是 ，然后将其插入到经相同酶切过的质粒上，这里一般需要用同种酶切割的原因是 。
(3)过程②中，将重组质粒导入大肠杆菌细胞时需要用 处理细胞，使细胞处于能吸收周围环境的
DNA分子的生理状态；欲筛选成功转化的大肠杆菌，可通过提取细胞内的蛋白质进行检测，其运用的原理
是 。
(4)过程③~⑤中，sgRNA与Cas9蛋白形成复合体，该复合体中的sgRNA可识别并与目标DNA序列特异性
结合，该过程中所遵循的原则与DNA复制过程中的差异是 。
(5)利用CRISPR/Cas9基因编辑技术敲除一个长度为1500bp的基因，在DNA水平上判断基因敲除是否成功
所采用的方法是 。
【答案】(1) 将目的基因送入受体细胞 标记基因
(2) 限制性内切核酸酶（限制酶） 用同种限制酶切割才能产生相同的（黏性）末端
(3) Ca2+ 抗原与抗体特异性结合
(4)前者是 U—A，后者是T—A
(5)DNA分子杂交
【分析】分析图：CRISPR/Cas9重组质粒构建成功后导入受体细胞中，在受体细胞内进行转录和表达，转
录的产物是sgRNA，表达的产物是Cas9蛋白，二者形成复合体，该复合体中的sgRNA可识别并与目标DNA序列特异性结合，从而将目的基因插入基因组DNA中。
【详解】（1）质粒的作用为将目的基因送入受体细胞；质粒DNA分子需具有一个或者多个限制酶切割位
点、需要复制原点、启动子、终止子和标记基因，其中标记基因便于重组DNA分子的筛选。
（2）切割DNA序列需要用限制性内切核酸酶；切割目的基因与载体需要用同种酶切割的原因是用同种限
制酶切割才能产生相同的末端，便于连接。
（3）将载体导入微生物细胞内常用农杆菌转化法，导入时需将大肠杆菌细胞用Ca2+处理细胞，使细胞处
于能吸收周围环境的DNA分子的生理状态；通过提取细胞内的蛋白质进行检测是否转化成功，其运用的
原理是抗原与抗体特异性结合。
（4）复合体中的sgRNA可识别并与目标DNA序列特异性结合碱基的配对情况为U—A，G—C，而DNA
复制过程碱基的配对情况为T—A，G—C，所以差异为前者是 U—A，后者是T—A。
（5）判断基因敲除是否成功可采用DNA分子杂交技术，若出现杂交带说明没成功。
31．图1表示真核细胞中有关物质的合成过程，①～⑤表示生理过程，Ⅰ、Ⅱ表示结构或物质。微小
RNA（miRNA）是一类由内源基因编码的非编码单链小分子 RNA，研究表明 miRNA可导致基因“沉
默”，是参与细胞表观遗传调控的重要分子。图2表示miRNA 的产生和作用机制。请据图回答问题：(1)图1中过程②和 表示转录，该过程所需的酶是 。与①过程相比，②过程特有的碱基互补配对
方式是 。
(2)图1过程涉及的RNA分子的功能有：作为DNA复制的 、参与组成核糖体合成蛋白质、作为翻译
的模板、转运氨基酸等。过程③的模板左侧是 （3'或5'）端。
(3)线粒体蛋白质99%由核基因控制合成，由图1可推断线粒体中能进行蛋白质的合成和加工，其基质中含
有少量的Ⅱ 分子。
(4)图2过程①需要的原料是 ，其产物能形成发夹结构（分子内双螺旋）是由于 。
(5)图2过程②大分子的 miRNA 前体通过核孔， （填是或否）依赖于核孔的选择透过性。过程③催
化水解的化学键位于 （基团）之间。
(6)miRNA使相关基因“沉默”的主要机制是沉默复合体中的 能与靶基因 mRNA发生碱基互补配对，
进而阻止了基因表达的 过程继续进行。
【答案】(1) ④ RNA聚合酶 A—U
(2) 引物 3 ′
(3)环状DNA/DNA
(4) 4种核糖核苷酸 RNA分子内有两个片段碱基对称互补（或RNA分子内碱基互补片段通过氢
键结合）
(5) 是 磷酸与核糖
(6) miRNA 翻译【分析】在图1中，Ⅰ为核膜，Ⅱ为线粒体中的环状DNA；①为核DNA复制，②、④均为转录，③、⑤
均为翻译。在图2中，①为在细胞核内进行的转录过程，其产物发夹结构的RNA被加工成miRNA前体。
②表示miRNA前体被转运出细胞核到达细胞质。③表示miRNA前体被Dicer酶剪切成为成熟miRNA。成
熟miRNA随即被整合进RNA沉默复合体，参与有关生理过程的调控。
【详解】（1）DNA复制是以亲代DNA的两条链为模板合成子代DNA的过程，转录是以DNA的一条链
为模板合成RNA的过程，因此图1中属于转录过程的是②、④，属于核DNA复制过程的是①。转录需要
RNA聚合酶参与催化。DNA复制过程的碱基配对方式是A—T、T—A、C—G、G—C，转录过程发生的碱
基配对方式为A—U、T—A、G—C、C—G。可见，与①过程相比，②过程特有的碱基互补配对方式是A
—U。
（2）在图1中，①为核DNA复制，②、④均为转录，③、⑤均为翻译。据此推测图1过程涉及的RNA分
子的功能有：作为DNA复制的引物、参与组成核糖体合成蛋白质、作为翻译的模板、转运氨基酸等。翻
译时核糖体是从mRNA的5' 端向移动3' 端移动。在过程③所示的翻译中，一个mRNA分子上相继结合多
个核糖体，同时进行多条肽链的合成，且先结合的核糖体中合成的肽链最长，说明核糖体是从右侧向左侧
移动，因此过程③的模板左侧是3' 端。
（3）在图1的线粒体中，④为转录，Ⅱ是转录的模板，说明Ⅱ为线粒体中的环状DNA分子。
（4）图2过程①是转录，需要的原料是游离的4种核糖核苷酸，其产物能形成发夹结构（分子内双螺旋）
是由于RNA分子内有两个片段的碱基对称互补（或RNA分子内碱基互补片段通过氢键结合）。
（5）图2过程②表示miRNA前体被转运出细胞核到达细胞质，大分子的 miRNA 前体通过核孔时需要依
赖于核孔的选择透过性才能到达细胞质。过程③表示miRNA前体被Dicer酶剪切掉环形部分，成为成熟
miRNA，此过程催化水解的化学键位于磷酸与核糖之间。
（6）分析图2可知：沉默复合体中的miRNA能与靶基因 mRNA发生碱基互补配对，进而阻止了基因表
达的翻译过程继续进行，使相关基因“沉默”。
32．科学家们证明DNA是遗传物质后，又研究了DNA分子的结构和功能：
(1)赫尔希和蔡斯进一步证明DNA才是真正的遗传物质。该实验分别用32P和35S标记T 噬菌体的DNA和
2
蛋白质，在下图中标记元素所在部位依次是 、 （填图1中序号）。要获得DNA被32P标记的噬
菌体，其培养方法是 。(2)图甲是DNA的结构模型图 构成了DNA分子的基本骨架，④全称是 。体内DNA复制时，
解旋酶作用于化学键 （填序号）。
(3)图乙显示DNA复制的特点 （答两点），从而提高了复制的速度。
(4)图丙中能发生碱基互补配对的分子是 。根据生成的多肽的长短判断，核糖体移动的方向是
（填“向左”或者“向右”），图中最终形成的氨基酸序列 （填“相同”或“不同”）。
(5)刑侦中经常用到DNA分子杂交技术，该技术可以根据杂合双链区的多少来比较不同生物之间的亲缘关
系，该技术依据的原理是 ，两种生物杂合双链区部位越多，说明
【答案】(1) ① ④ 用含有32P的培养基培养大肠杆菌，再用T2噬菌体侵染大肠杆菌
(2) 脱氧核糖和磷酸交替连接 胞嘧啶脱氧核苷酸 ⑨
(3)多起点复制、双向复制、边解旋边复制(4) mRNA和tRNA 向右 相同
(5) 碱基互补配对原则 亲缘关系越近
【分析】噬菌体侵染细菌实验：
（1）噬菌体的结构：蛋白质外壳（C、H、O、N、S）+DNA（C、H、O、N、P）。
（2）过程：吸附→注入（注入噬菌体的DNA）→合成（控制者：噬菌体的DNA；原料：细菌的化学成
分）→组装→释放。
【详解】（1）32P存在磷酸中，即①位置，35S存在氨基酸的R基④，病毒没有细胞结构，不能独立代谢，
因此不能用培养基直接培养病毒，可用含有32P的培养基培养大肠杆菌，再用T2噬菌体侵染大肠杆菌。
（2）DNA是由两条链形成的双螺旋结构，脱氧核糖和磷酸交替连接构成了DNA分子的基本骨架，④是构
成DNA的一个基本单位，为胞嘧啶脱氧核苷酸，体内DNA复制时，DNA聚合酶催化形成磷酸二酯键即
⑩，解旋酶催化⑨氢键断裂。
（3）图乙中显示DNA复制是多起点复制、双向复制、边解旋边复制，提高了复制的速度。
（4）图丙为翻译过程，mRNA和tRNA能发生碱基互补配对。由多肽链的长度可以判断，核糖体从左向右
移动，由于模版mRNA链相同，故最终形成的氨基酸序列相同。
（5）DNA分子杂交技术依据的原理是碱基互补配对。两种生物杂合双链区的部位越多，说明两者的遗传
信息越相似，即两者的亲缘关系越近。
33．下图表示细胞中DNA分子复制的部分示意图。图中虚线表示DNA复制原点（启动DNA复制的特定
序列）所在位置；泡状结构叫作DNA复制泡，是DNA上正在复制的部分。
(1)DNA分子的基本骨架是由 交替排列构成。图中酶2是 ，DNA分子复制过程中，除
了需要模板、酶外，还需要的条件有 。
(2)据图分析，模板DNA链的端点a、b和新合成DNA子链的端点c、d中，表示5'端的是 ，判
断依据是 。
(3)某DNA分子含有48502bp（bp表示碱基对），子链延伸的速度为10bp/min，则该DNA分子完成复制约
需要30s，而实际只需要16s。据图分析，DNA分子复制时速率提升的原因有 ；在DNA分子复
制的过程中，延伸的子链紧跟着酶1，这说明DNA分子的复制是一个 的过程。
【答案】(1) 脱氧核糖和磷酸 DNA聚合酶 原料（游离的4种脱氧核苷酸）、能量（ATP）(2) a、c 子链延伸的方向是5′→3′，模板链与子链反向平行
(3) 复制是双向进行的 边解旋边复制
【分析】有关DNA分子的复制，考生可以从以下几方面把握：
1、DNA复制过程为：（1）解旋：需要细胞提供能量，在解旋酶的作用下，两条螺旋的双链解开；（2）
合成子链：以解开的每一段母链为模板，在DNA聚合酶等酶的作用下，利用游离的4种脱氧核苷酸为原
料，按照碱基互补配对原则，合成与母链互补的子链；（3）形成子代DNA分子：延伸子链，母链和相应
子链盘绕成双螺旋结构。
2、特点：（1）边解旋边复制；（2）复制方式：半保留复制。
3、条件：（1）模板：亲代DNA分子的两条链；（2）原料：游离的4种脱氧核苷酸；（3）能量：ATP；
（4）酶：解旋酶、DNA聚合酶。
4、准确复制的原因：（1）DNA分子独特的双螺旋结构提供精确模板；（2）通过碱基互补配对原则保证
了复制准确地进行。
【详解】（1）DNA是由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成的双螺旋结构，其外侧由脱氧核糖和磷
酸交替连接构成基本骨架。图中酶1为解旋酶，酶2为DNA聚合酶，以解开的每一段母链为模板，在
DNA聚合酶等酶的作用下，利用游离的4种脱氧核苷酸为原料，按照碱基互补配对原则，合成与母链互补
的子链，DNA分子复制过程中，需要的条件有模板（亲代DNA分子的两条链）、酶（解旋酶、DNA聚合
酶）、原料（游离的4种脱氧核苷酸）、能量（ATP）。
（2）DNA聚合酶只能使新合成的DNA链从5′端向3′端延伸，即子链延伸的方向是5′→3′，模板链与子链
反向平行，因此模板DNA链的端点a、b和新合成DNA子链的端点c、d中，表示5'端的是a、c。
（3）若单起点单向复制，按正常的子链延伸速度，此DNA分子复制约需30s，而实际上复制从开始到结
束只需约16s，据题图分析，这是因为复制是双向进行（单起点双向复制）的；由图可知，延伸的子链紧
跟着酶1（解旋酶），这说明DNA分子复制是边解旋边复制。
34．如图甲是DNA分子局部组成示意图，图乙表示DNA分子复制的过程。请回答以下问题。(1)甲图中有 个游离的磷酸基团，两条脱氧核苷酸链的碱基之间通过 相连，图中显示的碱
基对中含有该键 个。
(2)图乙过程在真核细胞与原核细胞中进行的主要场所分别是 和 。
(3)图乙的DNA分子复制过程中所需的条件是 。
(4)由图可知，延伸的子链紧跟着解旋酶，这说明DNA分子复制具有 的特点。
(5)已知某DNA分子共含1000个碱基对、2400个氢键，则该DNA分子中含有鸟嘌呤脱氧核苷酸 个；
若将其复制4次，共需腺嘌呤脱氧核苷酸 个。
【答案】(1) 2 氢键 10
(2) 细胞核 拟核/细胞质
(3)脱氧核苷酸（原料）、模板、能量、酶
(4)边解旋边复制
(5) 400 9000
【分析】分析甲图：甲图是DNA分子局部组成示意图；
分析乙图：乙图表示DNA分子复制过程，该图表明DNA分子的复制时是多起点、双向进行的，且其特点
是边解旋边复制。
【详解】（1）甲图中每一条DNA单链上有1个游离的磷酸基团，所以共有2个游离的磷酸基团；两条脱
氧核苷酸链的碱基之间通过氢键相连，AT之间由两个氢键相连，CG之间由3个氢键相连，图中AT、CG
碱基对个两对，共10个氢键。
（2）图乙表示DNA分子复制过程，在真核细胞中进行的主要场所是细胞核，在原核细胞进行的主要场所
是拟核（或细胞质）。
（3）乙图的DNA分子复制过程中是合成DNA的过程，所以需提供脱氧核苷酸（原料）、模板、能量、
酶等条件。（4） 由题意可知，DNA分子复制过程中延伸的子链紧跟着解旋酶，说明DNA复制具有边解旋边复制的
特点。
（5）设鸟嘌呤G的含量为X个，腺嘌呤A的含量为Y个，则X+Y=1000，3X+2Y=2400，可求出X为
400，Y为600，即鸟嘌呤脱氧核苷酸为400；复制4次，形成16个子代DNA，但其中由亲代保留的两条
链不需要原料，所以需要原料合成的实质就是15个DNA，共需腺嘌呤脱氧核苷酸为15×600=90000。
35．1958年，科学家通过一系列实验首次证明了DNA的半保留复制，此后科学家便开始了有关DNA复制
起点的数目、方向等方面的研究。试回答下列问题：
(1)通常一个DNA分子经复制能形成两个完全相同的DNA分子，这是因为DNA独特的 ，
为复制提供了精确的模板，通过 原则，保证了复制能够准确地进行。DNA复制开始时首先必须
解旋，从而在复制起点位置形成复制叉（如图甲所示）。因此，研究中可以根据复制叉的数量推测
。
(2)1963年Cairns将不含放射性的大肠杆菌（其拟核DNA呈环状）放在含有3H-胸腺嘧啶的培养基中培养，
进一步证明了DNA的半保留复制。根据图乙的大肠杆菌亲代环状DNA示意图，用简图表示复制一次和复
制两次后形成的DNA分子。（注：以“……”表示含放射性的脱氧核苷酸链） 。
(3)有一个双链均被32P标记的DNA分子，将其置于只含有31P的环境中复制3次，子代中含32P的单链与含
31P的单链数目之比为 。人探究DNA的复制从一点开始以后是单向进行的还是双向进行
的，将不含放射性的大肠杆菌DNA放在含有3H-胸腺嘧啶的培养基中培养，给予适当的条件，让其进行复
制，得到图丙所示结果，这一结果说明 。
(4)为了研究大肠杆菌DNA复制是单起点复制还是多起点复制，用第（2）小题的方法，观察到大肠杆菌
DNA复制的过程如图丁所示，这一结果说明大肠杆菌细胞中DNA复制是 起点复制的。
【答案】(1) 双螺旋结构 碱基互补配对 复制起点的数量(2)
(3) 1∶7 DNA复制是双向的
(4)单
【分析】半保留复制：DNA在复制时，以亲代DNA的每一股作模板合成完全相同的两个双链子代
DNA，每个子代DNA中都含有一股亲代DNA链，这种现象称为DNA的半保留复制。
【详解】（1）DNA独特的双螺旋结构，为复制提供了精确的模板，通过碱基互补配对原则，保证了复制
能够准确地进行。因DNA复制开始时首先必须解旋，从而在复制起点位置形成复制叉，所以可以根据复
制叉的数量推测复制起点数量。
（2）因为DNA为半保留复制，故复制一次所得的2个DNA分子中，1条链带放射性标记，1条不带。第
二次复制所得的DNA分子中，1个DNA分子1条链带标记，1个DNA分子不带标记，如下图：
（3）将DNA分子置于只含有31P的环境中复制3次，子代中含32P的单链为2条，含31P的单链数目为
2×23-2=14，子代中含32P的单链与含31P的单链数目之比为2:14=1:7。由图示可以看出：该DNA分子有
一个复制起始点，复制为双向进行。
（4）由图丁可知：该DNA分子有一个复制起始点,即单个复制起始点。
