文档内容
第 17 讲 DNA 的结构、复制及基因的本质
内容考情——知考向 核心素养——提考能
1.概述 DNA 分子的结构 生命 DNA的结构决定其功能，理
观念 解生命的延续和发展
及主要特点
内容要求 2.概述 DNA 分子通过半
建立DNA分子双螺旋结构模
保留方式进行复制
科学 型、阐明DNA复制过程，培
3.概述基因的概念 思维 养归纳与概括、逻辑分析能
力
2020·全国卷Ⅲ(1)、2018· 科学 探究DNA的半保留复制，培
近三年考情
全国卷Ⅰ(2) 探究 养实验设计与结果分析能力
考点一 DNA分子的结构及相关计算
1.DNA双螺旋结构模型构建者：沃森和克里克。
2.DNA双螺旋结构的形成
提醒 一个双链DNA分子具有2个游离的磷酸基团，而环状DNA不存在。
3.DNA的双螺旋结构内容 并非所有的DNA均具“双链”
(1)DNA分子由两条脱氧核苷酸链组成，这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋
结构。(2)外侧：脱氧核糖和磷酸交替连接构成主链基本骨架。
其形成不需要酶，而断裂需解旋酶或加热处理
(3)内侧：两条链上碱基通过氢键连接成碱基对。碱基互补配对遵循以下原则：
A===T(两个氢键)、 G ≡ C (三个氢键)。
G—C碱基对所占比例越大，DNA热稳定性越强
4.DNA分子的结构特点
巧记 利用数字“五、四、三、二、一”巧记DNA分子的结构
(1)嘌呤碱基与嘧啶碱基的结合保证了DNA分子空间结构的相对稳定(√)
(2)相对分子质量大小相同、碱基含量相同的核酸分子所携带的遗传信息一定相
同(×)
(3)DNA分子中的每个磷酸均连接着一个脱氧核糖和一个碱基(×)
(4)DNA分子一条链上的相邻碱基通过“—磷酸—脱氧核糖—磷酸—”相连(×)
(5)DNA分子的多样性和特异性主要与它的空间结构密切相关(×)
(6)不同生物的DNA分子中互补配对的碱基之和的比值可能相同(√)
(7)同一生物个体不同细胞中DNA分子的(A＋T)/(C＋G)的值不同(×)
沃森和克里克在构建模型过程中，利用他人的经验和成果有：①组成DNA分子
的单位是脱氧核苷酸；DNA分子是由含 4 种 碱基的脱氧核苷酸长链构成的；
②英国科学家威尔金斯和富兰克林提供的 DNA 的 X 射线衍射图谱 ；③美国生
物化学家鲍林揭示生物大分子结构的方法(1950年)，即按照X射线衍射分析的
实验数据建立模型的方法；④奥地利著名生物化学家查哥夫的研究成果：腺嘌呤(A)的量总是等于胸腺嘧啶(T)的量，鸟嘌呤(G)的量总是等于胞嘧啶(C)的量这
一碱基之间的数量关系。
DNA分子中碱基数量的计算规律
提示 一般不等于。
考向1 结合DNA分子的结构及特点，考查结构与功能观
1.(2017·海南卷，24同材异构)关于DNA结构与功能的说法，错误的是( )
A.DNA分子中能储存大量的遗传信息
B.DNA分子中每个五碳糖上连接一个磷酸和一个含N碱基
C.DNA分子中G与C碱基对含量越高，其分子结构稳定性相对越大
D.若DNA分子的一条链中(A＋G)/(T＋C)<1，则其互补链中该比例大于1
答案 B解析 DNA分子中的碱基对排列顺序蕴含着大量的遗传信息，A正确；DNA
分子中脱氧核苷酸链的脱氧核糖上连接一个或两个磷酸基团和一个含 N碱基，
B错误；G、C间有3个氢键，A、T间有2个氢键，故DNA分子中G与C碱基
对含量越高，分子结构越稳定，C正确；DNA分子的两条单链中的(A＋G)/(T＋
C)的值互为倒数，D正确。
2.(2021·辽宁大连期末)如图为某链状DNA分子部分结构示意图，以下叙述正确
的是( )
A.④是一个鸟嘌呤脱氧核苷酸
B.DNA聚合酶可催化⑥或⑦形成
C.解旋酶可断开⑤，因此DNA的稳定性与⑤无关
D.A链和B链的方向相反，该DNA分子共具有2个游离的磷酸基团
答案 D
解析 ①是胸腺嘧啶脱氧核苷酸中的磷酸，①②③不是一个鸟嘌呤脱氧核苷酸
的组成部分，A错误；DNA聚合酶催化⑥的形成，不催化⑦的形成，B错误；
⑤是氢键，氢键是维持 DNA结构稳定的因素之一，C错误；链状DNA分子两
条链的末端各有一个游离的磷酸基团，所以该DNA中共具有2个游离的磷酸基团，D正确。
(1)DNA初步水解产物是 4种脱氧核苷酸，彻底水解产物是磷酸、
脱氧核糖和4种含氮碱基。
(2)相邻的碱基在DNA分子的一条单链中通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖
—”相连接，在DNA的双链之间通过“氢键”相连接。
(3)除双链DNA末端的两个脱氧核糖外，其余每个脱氧核糖都连接着 2个磷酸。
每个双链DNA片段中，游离的磷酸基团有2个。
(4)对于原核细胞来说，拟核中的 DNA分子或者质粒DNA均是裸露的，没有与
蛋白质一起构成染色体。
考向2 借助DNA分子结构相关计算，考查科学思维能力
3.(2014·山东卷，5)某研究小组测定了多个不同双链 DNA分子的碱基组成，根
据测定结果绘制了DNA分子的一条单链与其互补链、一条单链与其所在 DNA
分子中碱基数目比值的关系图，下列正确的是( )答案 C
[慧眼识图 获取信息]
4.(2021·黑龙江哈尔滨三中调研)在一个DNA分子中，腺嘌呤和胸腺嘧啶之和占
全部碱基的42%，若其中一条链的胞嘧啶占该链碱基总数的24%，胸腺嘧啶占
30%，则在其互补链上，胞嘧啶和胸腺嘧啶分别占( )
A.12%和34% B.21%和24%
C.34%和12% D.58%和30%
答案 C
解析 因为A＋T占全部碱基总数的42%，所以G＋C占全部碱基总数的58%；因为两种互补碱基之和在DNA分子中与在单链上的含量相等，所以在两条链中
A＋T、G＋C均分别占42%、58%；设链1上C 占24%，则链1上G 占34%，
1 1
其互补链2上C 占34%；设链1上T 占30%，则链1上A 占12%，其互补链2
2 1 1
上T 占12%，故选C。
2
三步解决DNA分子中有关碱基比例的计算
考点二 DNA分子的复制及基因的概念
1. DNA 分子的复制 病毒不能独立完成DNA的复制
(1)概念、时间、场所
(2)过程(3)特点：边解旋边复制(过程上)、半保留复制(结果上)。
(4)准确复制的原因和意义每个子代DNA分子都保留原DNA的一条链
①DNA具有独特的双螺旋结构，为复制提供精确的模板，碱基互补配对原则，
保证了复制能准确进行。
②DNA分子通过复制，将遗传信息从亲代传给了子代，保持了遗传信息的连续
性。
巧记DNA分子的复制的“二、二、三、四”
2.染色体、DNA、基因和脱氧核苷酸的关系
(1)DNA复制遵循碱基互补配对原则，新合成的DNA分子中两条链均是新合成的(×)
(2)单个脱氧核苷酸在DNA酶的作用下连接合成新的子链(×)
(3)DNA复制时，严格遵循A—U、C—G的碱基互补配对原则(×)
(4)在一个细胞周期中，DNA复制过程中的解旋发生在两条DNA母链之间(√)
(5)在人体内，成熟的红细胞、浆细胞中不发生DNA的复制(√)
1.DNA半保留复制的实验证据
(1)实验方法：同位素示踪法和密度梯度离心法。
(2)实验原理：含 15N的双链DNA密度大，含14N的双链DNA密度小，一条链
含14N、一条链含15N的双链DNA密度居中。
沃森和克里克提出的。
(3)实验假设： DNA 以半保留的方式复制 。
(4)实验过程与结果：
(5)实验结论：DNA的复制是以半保留方式进行的。
2.图解法分析DNA复制的相关计算一个亲代DNA连续复制n次后，则：
(1)子代DNA分子数：2n个
①无论复制多少次，含 15N的DNA分子始终是2个
做题时看准是“含”还是“只含”
②含14N的DNA分子有2n个，只含 14N的DNA分子有(2n－2)个
做题时看准是“DNA分子数”还是“链数”
(2)子代DNA分子总链数：2n×2＝2n＋1条
①无论复制多少次，含15N的链始终是2条
②含14N的链数是(2n＋1－2)条
(3)消耗的脱氧核苷酸数
①若亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，则经过 n 次复制 需要消耗游离的
该脱氧核苷酸数为m×(2n－1)个
②若进行 第 n 次复制 ，则需消耗游离的该脱氧核苷酸数为m×2n－1个
注：做题时，看准是“n次复制”还是“第n次复制”
3. 同位素标记法在高中生物学中的应用总结
实验目的 标记物 标记物转移情况 实验结论
HO HO→18O 光合作用的反应物
2
H O中的O以O
2 2
研究光合作用过程
14CO →14C →
的形式放出，CO
2
中物质的利用 14CO 2 3 中的C用于合成有
2
(14CH O)
2
机物
探究生物的遗传物 亲代噬菌体中的 子代噬菌体检测到
DNA是遗传物质
质 32P(DNA)、35S(蛋 放射性 32P，未检白质) 测到35S
亲代 DNA→子一
验证DNA的复制 亲代双链用 15N 标 DNA 的复制方式
代 DNA 的一条链
方式 记 为半保留复制
含15N
标记物在形态学上
生长素只能从植物
端，在形态学下端
生长素的极性运输 含14C的生长素 体的形态学上端运
可检测到标记物，
输到形态学下端
反之不行
各种细胞器既有明
研究分泌蛋白的合 用 3H 标记的亮氨 核糖体→内质网→
确的分工，相互之
成和分泌过程 酸 高尔基体→细胞膜
间又协调配合
标记的胸腺嘧啶脱 标记的胸腺嘧啶脱
3H或15N标记的胸
氧核苷酸主要集中 氧核苷酸用于合成
探究 DNA 复制、 腺嘧啶脱氧核苷
在细胞核，尿嘧啶 DNA，尿嘧啶核
转录的原料 酸、尿嘧啶核糖核
核糖核苷酸主要集 糖核苷酸用于合成
苷酸
中在细胞质 RNA
考向1 围绕DNA复制过程与特点，考查科学思维能力
1.(2020·许昌市调研)如图为真核生物染色体上DNA分子复制过程示意图，有关
叙述错误的是( )
A.图中DNA分子复制是从多个起点同时开始的
B.图中DNA分子复制是边解旋边双向复制的
C.真核生物DNA分子复制过程中解旋酶作用于氢键
D.真核生物的这种复制方式提高了复制速率
答案 A
解析 分析题图可知，图中的三个复制起点复制的DNA片段的长度不同，圈比
较大的表示复制开始的时间较早，因此 DNA分子复制的起始时间不同，A错误；题图中DNA分子的复制过程是边解旋边双向复制的，B正确；DNA分子的复
制首先要在解旋酶的作用下使双链间的氢键断裂，C正确；真核生物的DNA分
子复制具有多个起点，这种复制方式加速了复制过程，提高了复制速率，D正
确。
2.(2021·天津联考)下列关于DNA分子复制过程的叙述，正确的是( )
A.DNA分子在全部解旋之后才开始复制
B.解旋后以同一条链为模板合成两条新的子链
C.在复制过程中需要的原料是脱氧核苷酸
D.在解旋酶的作用下将DNA水解成脱氧核苷酸
答案 C
解析 DNA分子复制是边解旋边复制，而不是在全部解旋之后才开始复制，A
错误；解旋后分别以两条链为模板合成两条新的子链，子链和母链相互盘旋形
成两个DNA分子，B错误；DNA复制的原料是脱氧核苷酸，C正确；在解旋
酶的作用下，DNA双链解开，形成两条脱氧核苷酸链，而将 DNA水解成脱氧
核苷酸的是DNA酶，D错误。
明确DNA复制、“剪切”与“水解”中的四种酶
(1)DNA聚合酶：需借助母链模板，依据碱基互补配对原则，将单个脱氧核苷酸
连接到已有的链上；(2)DNA连接酶：将多个复制起点所复制出的“DNA片段”“缝合”起来形成
磷酸二酯键，即连接“片段”；
(3)限制性内切酶：用于切断DNA双链中主链上的“3′，5′－磷酸二酯键”；
(4)DNA水解酶：用于将DNA分子水解为脱氧核苷酸。
考向2 DNA分子复制的相关计算
3.(2018·海南卷，15)现有DNA分子的两条单链均只含有14N (表示为14N14N)的大
肠杆菌，若将该大肠杆菌在含有15N的培养基中繁殖两代，再转到含有14N的培
养基中繁殖一代，则理论上DNA分子的组成类型和比例分别是( )
A.有15N14N和14N14N两种，其比例为1∶3
B.有15N15N和14N14N两种，其比例为1∶1
C.有15N15N和14N14N两种，其比例为3∶1
D.有15N14N和14N14N两种，其比例为3∶1
答案 D
解析 大肠杆菌 14N14N 在含有 15N 的培养基中繁殖，其中子一代大肠杆菌的
DNA分子共2个，均为1条链含14N、1条链含15N，子二代大肠杆菌的DNA分
子共4个，其中2个DNA分子为1条链含14N、1条链含15N，另外2个DNA分
子为2条链均含15N；再转到含有14N的培养基中繁殖一代，子三代大肠杆菌的
DNA分子共8个，其中2个DNA分子为2条链均含14N，其余6个DNA分子为
1条链含14N、1条链含15N，所以15N14N和14N14N两种分子的比例为3∶1。
4.(2021·甘肃部分重点校摸底)用15N标记含有100个碱基对的DNA分子，其中有胞嘧啶60个，该DNA分子在14N的培养基中连续复制4次。下列有关判断正
确的是( )
A.含有14N的DNA分子占7/8
B.含有15N的DNA分子占1/16
C.复制结果共产生15个DNA分子
D.复制过程中需腺嘌呤脱氧核苷酸600个
答案 D
解析 DNA分子的复制是半保留复制，连续复制4次后，共产生16个DNA分
子，含有15N的DNA分子有2个，每个DNA分子都含有14N，故A、B、C错
误；由题意可知，该DNA分子中含有胸腺嘧啶40个，复制后相当于新产生15
个DNA分子，故复制过程中需腺嘌呤脱氧核苷酸600个，D正确。
DNA结构与复制解题时的4个“注意”
(1)注意不要将DNA分子中碱基对之间氢键的形成与断裂条件混淆，氢键可由
解旋酶催化断裂，同时需要 ATP供能，也可加热断裂(体外)；而氢键是自动形
成的，不需要酶和能量。
(2)注意“DNA复制了n次”和“第n次复制”的区别，前者包括所有的复制，
但后者只包括第n次的复制。
(3)注意碱基的单位是“对”还是“个”。
(4)注意在 DNA 复制过程中，无论复制了几次，含有亲代脱氧核苷酸单链的DNA分子都只有两个。
考向3 分析DNA半保留复制的实验证据
5.(2021·西南大学附中调研)如图为科学家设计的DNA合成的同位素示踪实验，
利用大肠杆菌来探究DNA的复制过程，下列说法正确的是( )
A.从获得试管①到试管③，细胞内的染色体复制了两次
B.用噬菌体代替大肠杆菌进行实验，提取DNA更方便
C.试管③中含有14N的DNA占3/4
D.本实验是科学家对DNA复制方式假设的验证
答案 D
解析 大肠杆菌细胞内没有染色体；噬菌体营寄生，不能在培养液中繁殖，不
能代替大肠杆菌进行实验；试管③中含有 14N 的 DNA 占 100%；本实验是对
DNA半保留复制的验证实验。
6.(2020·北京等级模考，6)大肠杆菌拟核DNA是环状DNA分子。将无放射性标
记的大肠杆菌，置于含3H标记的dTTP的培养液中培养，使新合成的DNA链
中的脱氧胸苷均被3H标记。在第二次复制未完成时将 DNA复制阻断，结果如
图所示。下列对此实验的理解错误的是( )
A.DNA复制过程中，双链会局部解旋
B.Ⅰ所示的DNA链被3H标记
C.双链DNA复制仅以一条链作为模板
D.DNA复制方式是半保留复制
答案 C
解析 分析第二次复制的图形可知，DNA复制过程中双链会局部解旋，A正确；
图中Ⅰ所示的DNA链是在含3H标识的dTTP的培养液中合成的，故Ⅰ所示的
DNA链被3H标记，B正确；分析第二次复制的图形，可以看出DNA复制时两
条链都可作为模板，C 错误；从第一次复制及第二次复制的图形分析可知，
DNA复制的方式为半保留复制，D正确。
重温真题 经典再现
1.经典重组 判断正误
(1)细胞中DNA分子的碱基总数与所有基因的碱基数之和不相等(2020·全国卷Ⅲ，
1C)( )
(2)双链DNA分子中一条链上的磷酸和核糖是通过氢键连接的(2014·全国卷Ⅱ，
5C)( )
(3)DNA有氢键，RNA没有氢键(2013·全国卷Ⅱ，1A)( )
(4)大肠杆菌细胞中只有A、T、C、G四种碱基(2012·海南卷，5C)( )
提示 (1)√
(2)× 双链DNA分子中一条链上的磷酸和脱氧核糖是通过磷酸二酯键连接的。(3)× tRNA中也有氢键。
(4)× 还有碱基U。
2.(2019·天津卷，1)用3H标记胸腺嘧啶后合成脱氧核苷酸，注入真核细胞，可
用于研究( )
A.DNA复制的场所 B.mRNA与核糖体的结合
C.分泌蛋白的运输 D.细胞膜脂质的流动
答案 A
解析 脱氧核苷酸是合成DNA的原料，用3H标记胸腺嘧啶后合成脱氧核苷酸，
然后注入真核细胞，可用于研究DNA复制的场所，A符合题意。
3.(2018·全国卷Ⅰ，2)生物体内的DNA常与蛋白质结合，以DNA－蛋白质复合
物的形式存在。下列相关叙述错误的是( )
A.真核细胞染色体和染色质中都存在DNA－蛋白质复合物
B.真核细胞的核中有DNA－蛋白质复合物，而原核细胞的拟核中没有
C.若复合物中的某蛋白参与DNA复制，则该蛋白可能是DNA聚合酶
D.若复合物中正在进行RNA的合成，则该复合物中含有RNA聚合酶
答案 B
解析 真核细胞染色体和染色质主要由DNA和蛋白质组成，因此都存在 DNA
－蛋白质复合物，A正确；原核细胞的拟核含一个裸露的环状 DNA分子，该
DNA的复制及转录都需要酶催化，故拟核中存在由 DNA和酶构成的DNA－蛋
白质复合物，B错误；DNA复制需要DNA聚合酶的作用，DNA聚合酶的化学
本质是蛋白质，故复合物中参与 DNA复制的蛋白质可能是 DNA聚合酶，C正确；如果复合物中正在进行 RNA的合成，则复合物中必须含有 RNA聚合酶，
因为RNA中核糖核苷酸之间的连接需要RNA聚合酶的催化，D正确。
4.(2017·海南卷，23)下列关于真核生物遗传物质和性状的叙述，正确的是( )
A.细胞中染色体的数目始终等于DNA的数目
B.有丝分裂有利于保持亲代细胞和子代细胞间遗传性状的稳定
C.细胞中DNA分子的碱基对数等于所有基因的碱基对数之和
D.生物体中，一个基因决定一种性状，一种性状由一个基因决定
答案 B
解析 真核细胞的细胞核中，染色体复制之前，染色体数等于DNA数，复制后，
染色体数∶DNA 数＝1∶2，如果再加上细胞质中的 DNA，染色体始终小于
DNA数目，A错误；有丝分裂的意义就是有利于保持亲、子代细胞间遗传性状
的稳定，B正确；细胞中的DNA上，只有具遗传效应的片段才是基因，DNA
上还有很多非基因序列，C错误；生物体中，基因与性状之间并不是单纯的一
对一关系，D错误。
5.(2016·全国卷Ⅰ，29)在有关DNA分子的研究中，常用32P来标记DNA分子。
用α、β和γ表示ATP或dATP(d表示脱氧)上三个磷酸基团所处的位置(A－P ～
α
P ～P 或dA－P ～P ～P )。回答下列问题；
β γ α β γ
(1)某种酶可以催化ATP的一个磷酸基团转移到DNA末端上，同时产生ADP。
若要用该酶把 32P 标记到 DNA 末端上，那么带有 32P 的磷酸基团应在 ATP 的
________(填“α”“β”或“γ”)位上。
(2)若用带有 32P 的 dATP 作为 DNA 生物合成的原料，将 32P 标记到新合成的DNA 分子上，则带有 32P 的磷酸基团应在 dATP 的________(填“α”“β”或
“γ”)位上。
(3)将一个某种噬菌体DNA分子的两条链用32P进行标记，并使其感染大肠杆菌，
在不含有32P的培养基中培养一段时间。若得到的所有噬菌体双链DNA分子都
装配成噬菌体(n个)并释放，则其中含有32P的噬菌体所占比例为2/n，原因是
。
答案 (1)γ (2)α (3)一个含有32P标记的噬菌体双链DNA分子经半保留复制后，
标记的两条单链只能分配到两个噬菌体的双链DNA分子中，因此在得到的n个
噬菌体中只有2个带有标记
解析 (1)ATP水解生成ADP的过程中，断裂的是远离腺苷 A的那个高能磷酸
键即β位和γ位之间的高能磷酸键，即γ位磷酸基团转移到DNA末端。要将32P
标记到DNA上，带有32P的磷酸基团应在γ位上。(2)dATP脱去β位和γ位的磷
酸基团后为腺嘌呤脱氧核糖核苷酸，即DNA的基本组成单位之一，用dATP为
原料合成DNA时，要将32P标记到新合成的DNA上，则32P应在α位。(3)由于
DNA分子复制为半保留复制，故噬菌体双链DNA的复制过程中，被32P标记的
两条单链始终被保留，并分别存在于两个子代 DNA 分子中。另外，新合成
DNA过程中，原料无32P标记，所以n个子代DNA分子中有且只有2个含有32P
标记。
课后·分层训练
(时间：35分钟)1.(2020·浙江7月选考，3)某DNA片段的结构如图所示。下列叙述正确的是(
)
A.①表示胞嘧啶 B.②表示腺嘌呤
C.③表示葡萄糖 D.④表示氢键
答案 D
解析 根据碱基互补配对原则可知，DNA结构中与A配对的是T，①表示胸腺
嘧啶，A错误；与G配对的是C，②表示胞嘧啶，B错误；脱氧核苷酸中的单
糖③表示脱氧核糖，C错误；④表示氢键，D正确。
2.(2021·广东深圳调研)下列关于DNA、基因的叙述，错误的是( )
A.DNA复制以A、T、C、G四种游离的核糖核苷酸为原料
B.DNA的遗传信息蕴藏在4种碱基的排列顺序之中
C.DNA上分布着许多个基因
D.真核生物与原核生物的基因本质相同
答案 A
解析 DNA复制以细胞中四种游离的脱氧核糖核苷酸为原料，A错误；DNA
的遗传信息蕴藏在4种碱基特定的排列顺序之中，B正确；基因通常是有遗传
效应的DNA片段，一个DNA上分布着许多个基因，C正确；真核生物与原核生物的遗传物质都是DNA，真核生物与原核生物的基因本质都是有遗传效应的
DNA片段，D正确。
3.(2021·陕西西安模拟)某同学欲制作一个DNA片段模型，现准备了15个碱基
A塑料片，8个碱基T塑料片，40个脱氧核糖和40个磷酸塑料片，为了充分利
用现有材料，还需准备碱基C塑料片( )
A.8个 B.24个
C.16个 D.12个
答案 D
解析 DNA分子的基本组成单位是脱氧核苷酸，每分子脱氧核苷酸由一分子磷
酸、一分子脱氧核糖和一分子含氮碱基组成，所以40个脱氧核糖和40个磷酸
的塑料片能形成20个碱基对。在双链DNA中，碱基之间的配对遵循碱基互补
配对原则，即A＝T、G＝C，所以15个碱基A塑料片，8个碱基T塑料片，能
形成8个A—T碱基对。因此，为了充分利用现有材料，还需准备 12个碱基C
塑料片，以形成12个C—G碱基对。
4.(2020·山东日照期末)下图为DNA分子的复制方式模式图，图中“→”表示复
制方向。下列叙述错误的是( )
A.由图可知，DNA分子复制为单向复制
B.除图示酶外，DNA分子复制还需DNA聚合酶等C.DNA分子复制时，子链的延伸方向是相同的
D.解旋含G—C碱基对较多区域时，消耗的能量相对较多
答案 A
解析 由图可知，DNA分子复制为双向复制，A错误；图示解旋酶能打开双链
间的氢键，使双链DNA解开，需要消耗ATP，DNA复制过程中，还需要DNA
聚合酶将单个脱氧核苷酸连接到DNA片段上，再将片段连成完整的子链需要
DNA连接酶，B正确；DNA分子的两条链是反向平行的，而复制的时候只能从
5′端向3′端延伸，所以两条子链合成方向相反，但延伸方向是相同的，C正确；
G—C含有3个氢键，A—T含有2个氢键，故解旋含 G—C碱基对较多区域时，
消耗的能量相对较多，D正确。
5.(2021·湖南益阳、湘潭调研)下列有关染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸的说
法，不正确的是( )
A.性染色体上的基因，并不一定都与性别的决定有关
B.在DNA分子结构中，与脱氧核糖直接相连的一般是一个磷酸和一个碱基
C.基因的特异性是由脱氧核苷酸的排列顺序决定的
D.基因和染色体行为存在着明显的平行关系
答案 B
解析 性染色体上的基因并不都与性别有关，如 X染色体上的色盲基因，不能
决定性别，A正确；在DNA分子结构中，一条链内部的脱氧核糖(位于链端的
除外)直接与两个磷酸和一个碱基相连，B错误；脱氧核苷酸的特定排列顺序决定了DNA的特异性，而基因是有遗传效应的 DNA片段，C正确；基因和染色
体行为有平行关系，D正确。
6.(2021·黑龙江哈师大附中检测)2019年冬季发现的新型冠状病毒肺炎是由一种
新型冠状病毒引起的传染病，研究发现，2019新型冠状病毒的遗传物质是单股
正链RNA(＋RNA)，其遗传信息的传递过程如图所示，下列有关说法正确的是(
)
A.图中①、②为逆转录过程，需要逆转录酶和核糖核苷酸参与
B.图中③过程需要宿主细胞核糖体参与，此过程中有A—T和G—C两种碱基配
对方式
C.＋RNA复制产生子代＋RNA的过程，消耗的嘌呤碱基数等于嘧啶碱基数
D.2019新型冠状病毒侵入人体肺部细胞后，T细胞会与靶细胞进行结合，使靶
细胞裂解死亡
答案 C
解析 依题图信息，图中①、②表示RNA复制，需要RNA聚合酶和核糖核苷
酸参与，A错误；2019新型冠状病毒的蛋白质是在宿主细胞的核糖体上合成的，
翻译过程有A—U和G—C两种碱基配对方式，B错误；＋RNA复制产生子代
＋RNA的过程包括①和②，分别得到－RNA和＋RNA，二者能够碱基互补配
对，相当于产生了双链RNA分子，与双链DNA分子类似，该过程中消耗的嘌
呤碱基数等于嘧啶碱基数，C正确；2019新型冠状病毒侵入人体肺部细胞后，效应T细胞会与靶细胞进行结合，使靶细胞裂解死亡，D错误。
7.(2021·河北邢台质检)请回答下列与DNA分子的结构和复制有关的问题：
(1)DNA分子复制的时间是________________________，一条脱氧核苷酸链上相
邻的碱基靠________________________连接。
(2)在DNA分子模型搭建实验中，如果用一种长度的塑料片代表 A和G，用另
一种长度的塑料片代表C和T，那么由此搭建而成的DNA双螺旋的整条模型粗
细________，原因是________________________。
(3)7－乙基鸟嘌呤不与胞嘧啶(C)配对而与胸腺嘧啶(T)配对。某DNA分子中腺
嘌呤(A)占碱基总数的30%，其中的鸟嘌呤(G)全部被7－乙基化，该DNA分子
正常复制产生两个DNA分子，其中一个DNA分子中胸腺嘧啶(T)占碱基总数的
45%，另一个DNA分子中鸟嘌呤(G)所占比例为________。
(4)请你在下面框图中画出某亲本双链DNA分子连续复制两次后的产物模式图。
答案 (1)有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期 —脱氧核糖—磷酸—脱氧
核糖— (2)相同 嘌呤必定与嘧啶互补配对 (3)20% (4)如图
解析 (1)DNA分子复制发生在有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期。一条
脱氧核苷酸链上相邻的碱基靠“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”连接。
(2)A、G都为嘌呤碱基，C、T都为嘧啶碱基，根据碱基互补配对原则，一条链
中嘌呤碱基只能和另一条链中的嘧啶碱基互补配对。故搭建成的DNA模型粗细相同。(3)据DNA分子中的A占30%，可知T占30%，C占20%，G占20%。
当其中的G全部被7－乙基化后，新复制的两个DNA分子中G的比例不变，仍
为20%。(4)DNA复制为半保留复制，因此在第二次复制形成的4个DNA分子
中，其中2个DNA分子是亲本链和第二次复制子链形成的，另 2个DNA分子
是第一次复制子链和第二次复制子链形成的。
8.(2021·湖南长沙模拟)有人将大肠杆菌的DNA聚合酶、4种脱氧核苷三磷酸(其
中的脱氧腺苷三磷酸即 dATP已被某种放射性同位素标记)、微量的 T 噬菌体
2
DNA 的混合液在有 Mg2＋存在的条件下于 37 ℃时静置 30 min，检测发现，
DNA分子被该种放射性同位素标记。下列关于该实验的叙述，正确的是( )
A.无DNA合成，因为缺乏能量供应
B.无DNA合成，因为细菌DNA聚合酶不能催化T 噬菌体的DNA复制
2
C.有DNA合成，新合成DNA的碱基序列与T 噬菌体相同
2
D.有DNA合成，新合成DNA的碱基序列与大肠杆菌相同
答案 C
解析 dATP是DNA的合成原料之一(dATP脱去两分子磷酸基团，释放大量能
量)，静置30 min，检测发现，DNA分子被该种放射性同位素标记，说明有新
的DNA合成，而混合液中模板只有T 噬菌体的DNA，故推测是以T 噬菌体的
2 2
DNA为模板进行了DNA的复制，子代DNA与T 噬菌体的DNA相同，C正确，
2A、B、D错误。
9.(2020·陕西咸阳模拟)在氮源为14N和15N的培养基上生长的大肠杆菌，其DNA
分子分别为14N—DNA(相对分子质量为a)和15N—DNA(相对分子质量为b)。将
含15N的亲代大肠杆菌转移到含14N的培养基上，连续繁殖两代(Ⅰ和Ⅱ)，用离
心方法分离得到的结果如图所示。下列对此实验的叙述正确的是( )
A.Ⅰ代细菌DNA分子中两条链都是14N
B.Ⅱ代细菌含15N的DNA分子占全部DNA分子的
C.预计Ⅲ代细菌DNA分子的平均相对分子质量为
D.上述实验Ⅰ代→Ⅱ代的结果能证明DNA复制方式为半保留复制
答案 C
解析 Ⅰ代细菌DNA分子中一条链是14N，另一条链是15N，A错误；Ⅱ代细菌
含15N的DNA分子有2个，占全部(4个)DNA分子的，B错误；由于1个含有
14N的DNA分子的相对分子质量为 a，则每条链的相对分子质量为，1个含有
15N的DNA分子的相对分子质量为 b，则每条链的相对分子质量为。将亲代大
肠杆菌转移到含14N的培养基上，连续繁殖三代，得到共 8个DNA分子，这8
个DNA分子共16条链，只有2条是含15N的，14条是含14N的，因此总相对分
子质量为×2＋×14＝b＋7a，所以每个DNA分子的平均相对分子质量为，C正确；实验Ⅰ代→Ⅱ代的结果不能证明DNA复制方式为半保留复制，D错误。
10.(2021·山东潍坊统考)如图甲是组成乙或丙的基本单位(单体)。下列相关叙述
错误的是( )
A.如果甲中的m是U，则甲一定是丙的基本单位
B.如果甲中的m是A，则甲一定是乙的基本单位
C.如果甲中的a是脱氧核糖，则甲物质聚合成的大分子物质可以分布于线粒体
和叶绿体中
D.如果甲中的a是核糖，则甲物质聚合成的大分子物质可以分布于细胞核和细
胞质中
答案 B
解析 丙是tRNA，如果甲中的m是U，则甲是尿嘧啶核糖核苷酸，甲一定是
丙的基本单位，A正确；如果甲中的m是A，可能是腺嘌呤核糖核苷酸或腺嘌
呤脱氧核苷酸，故甲不一定是乙(DNA)的基本单位，B错误；如果甲中的a是脱
氧核糖，则甲是脱氧核苷酸，甲物质聚合成的大分子物质(DNA)可以分布于线
粒体和叶绿体中，C正确；如果甲中的a是核糖，则甲物质聚合成的大分子物
质(RNA)可以分布于细胞核和细胞质中，D正确。
11.(2021·江西五市八校联盟)亚硝酸盐可使DNA的某些碱基脱去氨基，碱基脱
氨基后的变化如下：C转变为U(U与A配对)，A转变为I(I为次黄嘌呤，与C
配对)。现有一DNA片段为，经亚硝酸盐作用后，若链①中的A、C发生脱氨
基作用，经过两轮复制后，其子代DNA片段之一为( )A. B.
C. D.
答案 C
解析 由题意可知，①—AGTCG—经亚硝酸盐作用后，A、C发生脱氨基作用，
变成—IGTUG—。以该链为模板复制成的DNA分子是，该DNA分子再复制一
次产生的2个DNA分子分别是和。以②链为模板复制成的2个DNA分子都是，
C正确。
12.(2020·广东珠海联考)下图为DNA片段1经过诱变处理后获得DNA片段2，
而后DNA片段2经过复制得到DNA片段3的示意图(除图中变异位点外不考虑
其他位点的变异)。下列叙述正确的是( )
A.在DNA片段3中同一条链上相邻碱基A与T通过两个氢键连接
B.理论上DNA片段3的结构比DNA片段1的结构更稳定
C.DNA片段2至少需要经过3次复制才能获得DNA片段3
D.DNA片段2复制n次后，可获得2n－1个DNA片段1
答案 D
解析 DNA中同一条脱氧核苷酸链上相邻碱基 A与T通过“—脱氧核糖—磷
酸—脱氧核糖—”进行连接。理论上DNA片段3中氢键数目比DNA片段1少，
故其结构不如DNA片段1稳定。DNA片段2经过2次复制即可获得DNA片段
3。DNA片段2复制n次后得到2n个DNA片段，获得的DNA片段1所占的比例为1/2，即2n－1个。
13.(2021·山东烟台调研)沃森和克里克构建了著名的 DNA双螺旋结构模型。他
们构建的是右手性的双螺旋结构，但这并不是 DNA的唯一空间结构，1979年
Rich等提出一种局部上具有左手性的 DNA双螺旋结构。左手螺旋在自然界是
少量存在的，可能与某些病变有关系，而且左手螺旋(示意图1)与右手螺旋(示
意图2)是会发生互变的。下列有关叙述不科学的是( )
A.DNA分子中碱基位于双螺旋内侧，磷酸与脱氧核糖通过磷酸二酯键相连，排
列在外侧，形成基本骨架
B.DNA的左手螺旋和右手螺旋不仅空间结构不同，碱基配对方式也发生了变化
C.不是所有的细胞中都存在左手螺旋的DNA结构，左手螺旋可能不会存在于正
常的DNA链或染色体中
D.沃森和克里克构建的DNA双螺旋结构模型属于物理模型
答案 B
解析 磷酸与脱氧核糖通过磷酸二酯键相连，排列在外侧，构成DNA分子的基
本骨架，内侧是互补配对的碱基，A正确；由题干信息可知，左手螺旋与右手
螺旋只是DNA分子的空间结构，且二者是会发生互变的，碱基互补配对方式不
会发生变化，B错误；由题干信息可知，左手螺旋在自然界中少量存在，可能
与某些病变有关系，因此可能不会存在于正常的DNA链或染色体中，C正确；沃森和克里克构建的DNA双螺旋结构模型属于物理模型，D正确。
14.(科学探究)(2021·湖南永州质检)科学家为了探究 DNA复制方式，先用含有
15NH Cl的原料来培养大肠杆菌若干代作为亲本，再将亲本大肠杆菌转移到含
4
14NH Cl原料中培养，收集不同时期的大肠杆菌并提取 DNA，再将提取的DNA
4
进行离心，记录离心后试管中DNA的位置。
(1)用含有15NH Cl的原料来培养大肠杆菌若干代作为亲本，培养若干代的目的
4
是
。
(2)有科学家认为DNA的复制是全保留复制，复制形成的两条子链结合在一起，
两条模板链重新结合在一起。若是全保留复制，则实验结果是：子一代的 DNA
位置是 。
(3)科学家进行实验，得到的实验结果是：子一代的 DNA位置全在中带，子二
代的DNA位置一半在中带一半在轻带。这个结果否定了全保留复制，你对此的
解释是 。
(4)有人认为，将子一代的 DNA 分子用解旋酶处理后再离心，就能直接判断
DNA的复制方式，如果为轻带，为重带，则一定为半保留复制。你认为这种说
法是否正确，并说出你的理由。
答案 (1)保证用于实验的大肠杆菌的DNA上都含有15N (2)一半在重带，一半
在轻带 (3)DNA的复制是半保留复制，即新形成DNA分子的两条链中，一条
为母链，一条为以母链作为模板形成的子链 (4)不正确，因为无论是全保留复
制还是半保留复制，子一代用解旋酶处理后都有一半的单链含 15N，一半的单链
含14N，离心后都是重带，轻带
