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第21 讲 DNA 分子的结构、复制与基因的本质
目录
01 课标达标练
【题型一】DNA 分子的结构及特点
【题型二】DNA 分子中碱基数量相关计算
【题型三】DNA 复制的过程及实验证据
【题型四】DNA 复制过程的有关计算
【题型五】DNA 复制与细胞分裂的关系
【题型六】基因的概念及基因与DNA 的关系
02 能力突破练 新考法
03 高考溯源练 含2025 真题
题型一 DNA 分子的结构及特点
1．植物的叶绿体DNA（cpDNA）是环状双链DNA。关于cpDNA 的叙述，错误的是（ ）
A．cpDNA 上的基因以等位基因的形式成对存在
B．cpDNA 上的基因的遗传不遵循孟德尔遗传定律
C．cpDNA 一条链上相邻的两个碱基通过“脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖”连接
D．cpDNA 中的嘌呤碱基数和嘧啶碱基数相等
2．科学家若要调查生活在隐蔽环境中的大熊猫种群数量，则可通过分析粪便中的微卫星DNA 分子标记来
确定粪便来自哪只大熊猫。微卫星DNA 分子标记是广泛分布于真核生物基因中的序列。某只大熊猫DNA
的局部结构如图所示。下列相关叙述合理的是（ ）
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A．不同大熊猫个体粪便中的微卫星DNA 的碱基排列顺序不同
B．不同大熊猫个体粪便中的微卫星DNA 中，氢键的数目相同
C．由1、2、G 组成的物质是鸟嘌呤脱氧核糖核苷酸
D．某个微卫星DNA 的两条单链上的（A+C）/（T+G）的值相等
3．（2022·广东·高考真题）λ 噬菌体的线性双链DNA 两端各有一段单链序列。这种噬菌体在侵染大肠杆菌
后其DNA 会自连环化（如图），该线性分子两端能够相连的主要原因是（ ）
A．单链序列脱氧核苷酸数量相等
B．分子骨架同为脱氧核糖与磷酸
C．单链序列的碱基能够互补配对
D．自连环化后两条单链方向相同
题型二 DNA 分子中碱基数量相关计算
4．（2021·北京·高考真题）酵母菌的DNA 中碱基A 约占32%，关于酵母菌核酸的叙述错误的是（ ）
A．DNA 复制后A 约占32%
B．DNA 中C 约占18%
C．DNA 中（A+G）/（T+C）=1
D．RNA 中U 约占32%
5．若生物体内DNA 分子中（G+C）/（A+T）=a，（A+C）/（G+T）=b，则下列有关两个比值的叙述中错
误的是（ ）
A．a 值越大，双链DNA 分子的稳定性越高
B．DNA 分子一条单链及其互补链中，b 值相同
C．碱基序列不同的双链DNA 分子，一般a 值不同
D．经半保留复制得到的双链DNA 分子，b 值等于1
6．（CL）已知某DNA 分子中， G 与C 之和占全部碱基总数的 35.8%，其中一条链的T 与C 分别占该链
碱基总数的32.9%和17.1%。则在它的互补链中， T 和C 分别占该链碱基总数的（ ）
A．32.9%，17.1%
B．31.3%，18.7%
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C．18.7%，31.3%
D．17.1%，32.9%
7．DNA 两条单链的碱基数量关系是构建DNA 双螺旋结构模型的重要依据。下列关于两条链中碱基数量对
应关系，错误的是（ ）
A．
B．
C．
D．
题型三 DNA 复制的过程及实验证据
8．（2022·海南·高考真题）科学家曾提出DNA 复制方式的三种假说：全保留复制、半保留复制和分散复
制（图1）。对此假说，科学家以大肠杆菌为实验材料，进行了如下实验（图2）：
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下列有关叙述正确的是（ ）
A．第一代细菌DNA 离心后，试管中出现1 条中带，说明DNA 复制方式一定是半保留复制
B．第二代细菌DNA 离心后，试管中出现1 条中带和1 条轻带，说明DNA 复制方式一定是全保留复制
C．结合第一代和第二代细菌DNA 的离心结果，说明DNA 复制方式一定是分散复制
D．若DNA 复制方式是半保留复制，继续培养至第三代，细菌DNA 离心后试管中会出现1 条中带和1
条轻带
9．（2023·山东·高考真题）将一个双链DNA 分子的一端固定于载玻片上，置于含有荧光标记的脱氧核苷
酸的体系中进行复制。甲、乙和丙分别为复制过程中3 个时间点的图像，①和②表示新合成的单链，①的
5'端指向解旋方向，丙为复制结束时的图像。该DNA 复制过程中可观察到单链延伸暂停现象，但延伸进行
时2 条链延伸速率相等。已知复制过程中严格遵守碱基互补配对原则，下列说法错误的是（ ）
A．据图分析，①和②延伸时均存在暂停现象
B．甲时①中A、T 之和与②中A、T 之和可能相等
C．丙时①中A、T 之和与②中A、T 之和一定相等
D．②延伸方向为5'端至3'端，其模板链3'端指向解旋方向
10．将大肠杆菌放在含
15N 的培养基中培养多代，使其DNA 都被
15N 标记，然后将其转移到含
14N 的普通
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培养基中培养。经若干代培养后，提取大肠杆菌的DNA 进行离心，就会得到不同密度区带的DNA。下列
相关叙述错误的是（ ）
A．该实验运用了离心技术和放射性同位素标记技术
B．从第1 代到第2 代，含
15N 的脱氧核苷酸链占全部脱氧核苷酸链的比例减小
C．第3 代时，含
15N 的DNA 分子占总DNA 分子数的比例为1/4
D．第1 代试管中只出现了一条DNA 带，排除全保留复制的方式
11．科学家以大肠杆菌为实验材料进行了如下实验:将被
15N 标记的大肠杆菌(15N/15N - DNA)转移到含
14N
的培养基上,连续繁殖两代(Ⅰ和Ⅱ),提取 DNA 进行离心得到如图所示结果。下列叙述正确的是（ ）
A．该实验运用了差速离心和同位素标记技术
B．
15N/15N - DNA 比
14N/14N - DNA 密度大，分布在重带
C．亲本第Ⅰ代条带不能排除全保留复制的可能性
D．第Ⅱ代大肠杆菌细胞中
15N/14N - DNA 的比例为 1/4
12．DNA 复制部分过程如下图所示，复制区的双螺旋分开，以一条链为模板，连续合成一条子链（前导
链）；以另一条链为模板合成子链片段（冈崎片段），再连接成一条完整的子链（滞后链），子代双链与
亲代双链相接区域称为复制叉。下列叙述错误的是（ ）
A．前导链的延伸方向是 5'→3'，滞后链的延伸方向相反
B．解旋酶沿着复制叉移动方向解开 DNA 双螺旋结构
C．冈崎片段连接成滞后链过程与磷酸二酯键形成有关
D．图示过程体现了 DNA 复制的半保留复制特点
13．大肠杆菌的局部DNA 复制过程如图所示。下列相关叙述正确的是（ ）
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A．A 酶能够催化氢键和磷酸二酯键的形成，是RNA 聚合酶
B．图示过程发生在大肠杆菌的细胞核中
C．复制起始位点处的A-T 碱基对含量丰富有利于B 酶解旋
D．两条子链延伸的方向与B 酶移动的方向相同
14．如图表示大肠杆菌质粒DNA 的复制过程，其中复制叉是DNA 复制时在DNA 链上形成的Y 型结构。
若该细菌的质粒DNA 含有的碱基数目为m，胸腺嘧啶数目为a，下列叙述错误的是（ ）
A．该DNA 复制的特点为边解旋边复制、双向复制
B．该过程需要解旋酶和DNA 酶的参与，且两种酶发挥作用时均消耗ATP
C．该DNA 复制n 次，消耗鸟嘌呤脱氧核苷酸的数目为（2n-1）×（m/2-a）
D．该DNA 复制一次，共形成m 个磷酸二酯键
15．大多数真核生物的DNA 在复制时会出现多个复制泡，每个复制泡的两端有2 个复制叉，复制叉的延
伸方向如图所示。已知复制时DNA 聚合酶只能沿模板链的3'→5'方向移动，下列说法错误的是（ ）
A．图中DNA 的复制为双向半保留复制
B．多起点复制加快了DNA 的复制速度
C．子链的延伸方向为5'→3'
D．DNA 分子通过半保留复制合成的两条新链的碱基序列完全相同
16．研究发现，DNA 聚合酶不能从头合成一条DNA 单链。在DNA 聚合酶发挥作用前，细胞中会合成一
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段与模板链相应部位互补的短链，如下图所示。在DNA 聚合酶发挥作用后，该短链的延长过程是连续的。
下列说法错误的是（ ）
A．DNA 复制时，子链会从其3'端至5'端不断延长
B．在DNA 复制时，也可能会有RNA 聚合酶和RNA 酶参与并发挥作用
C．碱基互补配对原则使得DNA 的复制能够精确地进行
D．DNA 复制时，与该模板链互补的另一条母链为模板，形成子链的过程是不连续的
题型四 DNA 复制过程的有关计算
17．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3 次。下列有关判断错误的是
A．含有15N 的DNA 分子占1/4
B．含有的DNA 分子占3/4
C．复制过程中需腺嘌呤脱氧核苷酸280 个
D．复制结果共产生8 个DNA 分子
18．已知某噬菌体的DNA 分子含有1000 个碱基对，其中胸腺嘧啶有400 个。现用
32P 充分标记该噬菌体的
DNA 分子后，让该噬菌体侵染未标记的大肠杆菌，最后释放出100 个噬菌体后代。下列叙述正确的是（
）
A．需要用含
32P 的鸡胚细胞培养噬菌体，从而得到含
32P 标记的噬菌体
B．该噬菌体的DNA 分子一条链中腺嘌呤数与鸟嘌呤数之比为2 3∶
C．这100 个噬菌体后代中，含
32P 标记的噬菌体占总后代数的2%
D．这100 个噬菌体后代共消耗胞嘧啶脱氧核苷酸的数量为39600 个
题型五 DNA 复制与细胞分裂的关系
19．将全部DNA 分子的双链经
32P 标记的雄性动物细胞（染色体数为2N）置于含
31P 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，检测子细胞中染色体的标记情况。下列说法正确的是（ ）
A．若进行有丝分裂，则含
32P 染色体的子细胞比例一定为1／2
B．若产生的4 个子细胞中的染色体都含
32P，则一定进行有丝分裂
C．若进行减数分裂，则含
32P 染色体的子细胞比例一定为1
D．若产生的4 个子细胞中的染色体不都含
32P，则一定进行减数分裂
20．在含有BrdU 的培养液中进行DNA 复制时，BrdU 会取代胸苷掺入到新合成的链中，形成BrdU 标记链。
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当用某种荧光染料对复制后的染色体进行染色，发现含半标记DNA（一条链被标记）的染色单体发出明亮
荧光，含全标记DNA（两条链均被标记）的染色单体荧光被抑制（无明亮荧光）。若将一个细胞置于含
BrdU 的培养液中，培养到第二个细胞周期的中期进行染色并观察。下列推测错误的是（ ）
A．全部的染色体发出明亮荧光
B．1/4 的染色单体发出明亮荧光
C．全部DNA 分子被BrdU 标记
D．3/4 的DNA 单链被BrdU 标记
21 将DNA 双链都被
15N 标记的大肠杆菌放在以
14NH14C1 为唯一氮源的培养基中培养，连续分裂3 次。下
列相关叙述，不合理的是（ ）
A．本实验利用
14N 和
15N 区分不同密度的DNA
B．DNA 的复制方式为半保留复制
C．大肠杆菌的DNA 复制遵循碱基互补配对原则
D．分裂3 次形成的子代DNA 中有1/8 不含
14N
题型六 基因的概念及基因与DNA 的关系
22．（23-24 高一下·安徽·阶段练习）我国科学家已成功将正常酿酒酵母细胞中的全部16 条染色体融合，
创建了1 条线型融合染色体。将这条染色体移植到去核的酿酒酵母细胞后，细胞依然能够存活，并表现出
相应的生命特性。下列叙述错误的是（ ）
A．该条人造单染色体上含有多个基因
B．该条人造单染色体成分由DNA 和蛋白质构成
C．该条人造单染色体可能执行16 条染色体的功能
D．该条人造单染色体复制后含有1 个亲代DNA 分子和1 个子代DNA 分子
23．（2024·北京·高考真题）摩尔根和他的学生们绘出了第一幅基因位置图谱，示意图如图，相关叙述正
确的是（ ）
果蝇X 染色体上一些基因的示意图
A．所示基因控制的性状均表现为伴性遗传
B．所示基因在Y 染色体上都有对应的基因
C．所示基因在遗传时均不遵循孟德尔定律
D．四个与眼色表型相关基因互为等位基因
24．如图是果蝇某染色体上的白眼基因(S)示意图，下列叙述正确的是（ ）
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A．白眼基因片段中，含有成百上千个核糖核苷酸
B．S 基因是有遗传效应的DNA 片段
C．白眼基因在细胞核内，不遵循遗传规律
D．基因片段中有5 种碱基、8 种核苷酸
25．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
26．下图为某哺乳动物某个DNA 分子中控制毛色的a、b、c 三个基因的分布状况，其中Ⅰ、Ⅱ为无遗传效
应的序列。有关叙述正确的是 （ ）
A．a、b、c 基因是非等位基因，但不能自由组合
B．在减数分裂四分体时期的交叉互换，可发生在a、b 之间
C．Ⅰ、Ⅱ片段的骨架是脱氧核糖核苷酸
D．基因是4 种碱基对的随机排列
1．（2025·安徽·模拟预测）科研人员将某二倍体动物的一个精原细胞（核DNA 的两条链均被
32P 标记）置
于不含
32P 的液体培养基中进行培养，该细胞分裂两次，产生4 个细胞。该科研人员对这4 个细胞进行检测、
观察和分析，得到如图所示的结果（发生了一次变异）。据图分析，下列叙述或推断不合理的是（ ）
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A．该精原细胞先进行有丝分裂，再进行减数分裂
B．两次分裂过程中，发生了一对同源染色体未分离
C．两次分裂过程中，纺锤丝的牵引未引起着丝粒断裂
D．甲、乙、丙、丁四个细胞再分裂产生的子细胞中50%的核DNA 含
32P
2．（2025·山东·模拟预测）在体外培养条件下，小鼠（2n=40）的精原细胞可以增殖为精原细
胞，也可以进行减数分裂产生精细胞（如下图所示）。已知在含有
3H-脱氧核苷培养液中培养细胞，
3H-脱
氧核苷掺入到新合成的DNA 链中，经特殊方法显色，可观察到双链都掺入
3H-脱氧核苷的DNA 区段显深
色，仅单链掺入的显浅色，未掺入的不显色。一个精原细胞在含有
3H-脱氧核苷培养液中培养，形成了8 个
精细胞，下列叙述正确的是（ ）
A．精原细胞Ⅰ分裂中期浅色DNA 和不显色DNA 数量之比等于1：1
B．精原细胞Ⅱ分裂过程中每个四分体中深色DNA 和浅色DNA 数量之比等于1：1
C．每个精原细胞Ⅱ中浅色DNA 和不显色DNA 数量之比等于1：1
D．减数分裂形成的8 个精细胞中有4 个精细胞DNA 显深色，4 个精细胞DNA 显浅色
3．将一个双链DNA 分子的一端固定于载玻片上，置于含有荧光标记的脱氧核苷酸体系中进行复制。甲、
乙分别为一次复制过程中2 个时间点的图像，丙为复制结束时的图像，①和②是新合成的单链。该DNA
复制过程中有单链延伸暂停现象，但延伸进行时两条链延伸速率相等。已知复制过程中严格遵守碱基互补
配对原则，下列说法正确的是（ ）
A．可利用放射性元素¹⁵ N 代替荧光标记脱氧核苷酸
B．②链延伸时出现暂停现象，①链延伸时未出现
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C．图示说明DNA 复制时，两条子链的合成方向相反
D．丙中①链和②链的长度相等且碱基互补配对
4．20 世纪60 年代，日本科学家冈崎提出了DNA 的半不连续复制模型，即DNA 复制时一条子链是连续合
成的，而另外一条子链是先合成短的DNA 片段（称为冈崎片段），再连接形成较长DNA 分子（过程如图
1）。并通过如下实验进行验证：让T4 噬菌体在20℃时侵染大肠杆菌70min 后，将
3H 标记的脱氧核苷酸
添加到大肠杆菌的培养基中，在15s、30s、60s、120s 时，分离T4 噬菌体DNA 并通过加热使DNA 全部解
旋，再进行密度梯度离心，根据DNA 单链片段分布位置确定片段大小，发现DNA 单链片段越小，离试管
口距离越近。检测相应位置DNA 单链片段的放射性强度，结果如图2 所示，下列相关叙述错误的是（
）
A．图1 过程中所需的酶有解旋酶、DNA 聚合酶、DNA 连接酶等
B．图1 可以作为细胞衰老假说中端粒学说的有力证据
C．图2 对应实验中不能将大肠杆菌替换成肺炎链球菌
D．由图2 所示结果可推知，150s 放射性强度峰值对应的离管口距离应小于2
5．（24-25 高三上·安徽·期中）DNA 折纸术是利用DNA 分子的特殊结构和碱基互补配对的规则，
将一条长的DNA 单链（脚手架链）的特定区域进行折叠，并用短链（订书钉链）加以固定，构造出预期
的结构（如图折叠成的发夹结构）。下列说法正确的是（ ）
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A．a 链为订书钉链，b 链为脚手架链
B．a 链中的嘌呤总数是磷酸基团总数的一半
C．a、b 链的互补区域的碱基序列不可能相同
D．a、b 链的互补区域的稳定性与氢键的数量密切相关
1．（2025·四川·高考真题）为杀死蜜蜂寄生虫瓦螨，研究人员对蜜蜂肠道中的S 菌进行改造，使其能释放
特定的双链RNA（dsRNA）。进入瓦螨体内的dsRNA 被加工成单链RNA 后，能与瓦螨目标基因的mRNA
特异性结合使其降解，导致瓦螨死亡。下列叙述正确的是（ ）
A．单链RNA 的嘌呤与嘧啶之比和dsRNA 相同
B．dsRNA 加工成单链RNA 会发生氢键的断裂
C．瓦螨死亡的原因是目标基因的转录被抑制
D．用改造后的S 菌来杀死瓦螨属于化学防治
2．（2025·广东·高考真题）Solexa 测序是一种将PCR 与荧光检测相结合的高通量测序技术。为了确保该
PCR 过程中，DNA 聚合酶催化一个脱氧核苷酸单位完成聚合反应后，DNA 链不继续延伸，应保护底物中
脱氧核糖结构上的（ ）
A．1'-碱基
B．2'-氢
C．3'-羟基
D．5'-磷酸基团
3．（2025·河南·高考真题）构成染色体的组蛋白可发生乙酰化。由组蛋白基因表达到产生乙酰化的组蛋白，
需经历转录、转录后加工、翻译、翻译后加工与修饰等过程。下列叙述错误的是（ ）
A．组蛋白乙酰化不改变自身的氨基酸序列但可影响个体表型
B．具有生物活性的tRNA 的形成涉及转录和转录后加工过程
C．编码组蛋白的mRNA 上结合的核糖体数量不同，可影响翻译的准确度和效率
D．组蛋白乙酰化发生在翻译后，是基因表达调控的结果，也会影响基因的表达
4．（2025·湖北·高考真题）大数据时代，全球每天产生海量数据，预计2040 年需一百万吨硅基芯片才能
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储存全球一年产生的数据。为解决这一难题，科学家尝试运用DNA 来储存数据。我国科学家已经将汉代
拓片、熊猫照片等文化数据写入DNA，实现数据长期保存。下列叙述中，DNA 可以作为存储介质的优点
不包括（ ）
A．DNA 具有可复制性，有利于数据的传播
B．可通过DNA 转录和翻译传递相应数据信息
C．DNA 长链中碱基排列的多样化，为大量数据的存储提供可能
D．DNA 作为存储介质体积小，为数据携带和保存节约了大量空间
5．（2025·山东·高考真题）关于豌豆胞核中淀粉酶基因遗传信息传递的复制、转录和翻译三个过程，下列
说法错误的是（ ）
A．三个过程均存在碱基互补配对现象
B．三个过程中只有复制和转录发生在细胞核内
C．根据三个过程的产物序列均可确定其模板序列
D．RNA 聚合酶与核糖体沿模板链的移动方向不同
6．（2025·浙江·高考真题）多种多样的生物通过遗传信息控制性状，并通过繁殖将遗传物质传递给子代。
下列关于遗传物质的叙述正确的是（ ）
A．S 型肺炎链球菌的遗传物质主要通过质粒传递给子代
B．水稻、小麦和玉米三大粮食作物的遗传物质主要是DNA
C．控制伞藻伞帽的遗传物质通过半保留复制表达遗传信息
D．烟草叶肉细胞的遗传物质水解后可产生4 种脱氧核苷酸
7．（2024·广西·高考真题）研究发现真核生物基因组DNA 普遍存在5-甲基胞嘧啶和N6-甲基腺嘌呤，分别
被称为DNA 的第5、6 个碱基。关于这两个碱基的说法，正确的是（ ）
A．均含有N 元素
B．均含有脱氧核糖
C．都排列在DNA 骨架的外侧
D．都不参与碱基互补配对
8．（2024·浙江·高考真题）某二倍体动物（2n=4）精原细胞DNA 中的P 均为
32P，精原细胞在不含
32P 的
培养液中培养，其中1 个精原细胞进行一次有丝分裂和减数第一次分裂后，产生甲~丁4 个细胞。这些细胞
的染色体和染色单体情况如下图所示。
不考虑染色体变异的情况下，下列叙述正确的是（ ）
A．该精原细胞经历了2 次DNA 复制和2 次着丝粒分裂
B．4 个细胞均处于减数第二次分裂前期，且均含有一个染色体组
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C．形成细胞乙的过程发生了同源染色体的配对和交叉互换
D．4 个细胞完成分裂形成8 个细胞，可能有4 个细胞不含
32P
9．（2024·浙江·高考真题）下列关于双链DNA 分子结构的叙述，正确的是（ ）
A．磷酸与脱氧核糖交替连接构成了DNA 的基本骨架
B．双链DNA 中T 占比越高，DNA 热变性温度越高
C．两条链之间的氢键形成由DNA 聚合酶催化
D．若一条链的G+C 占47%，则另一条链的A+T 也占47%
10．（2024·河北·高考真题）某病毒具有蛋白质外壳，其遗传物质的碱基含量如表所示，下列叙述正确的
是（ ）
碱基种类
A
C
G
T
U
含量（％）
31.2
20.8
28.0
0
20.0
A．该病毒复制合成的互补链中G＋C 含量为51.2％
B．病毒的遗传物质可能会引起宿主DNA 变异
C．病毒增殖需要的蛋白质在自身核糖体合成
D．病毒基因的遗传符合分离定律
11．（2024·浙江·高考真题）大肠杆菌在含有³ H-脱氧核苷培养液中培养，³ H-脱氧核苷掺入到新合成的
DNA 链中，经特殊方法显色，可观察到双链都掺入³ H-脱氧核苷的 DNA 区段显深色，仅单链掺入的显浅
色，未掺入的不显色。掺入培养中，大肠杆菌拟核 DNA 第2 次复制时，局部示意图如图。DNA 双链区
段①、②、③对应的显色情况可能是（ ）
A．深色、浅色、浅色
B．浅色、浅色、深色
C．浅色、深色、深色
D．深色、浅色、深色
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