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第20 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
【题型二】DNA 的复制
【题型三】基因的本质
02 能力突破练（新情境+新考法+新角度）
03 高考溯源练
题型一 DNA 分子的结构
1.1953 年沃森和克里克提出了DNA 双螺旋模型。1957 年又发现三螺旋DNA 存在，三螺旋DNA 受环境影响比
较大，例如核酸胞嘧啶的甲基化可使三螺旋DNA 的稳定性显著增强。三螺旋DNA 的发现，为从基因水平上
治疗病毒性疾病提供了新的思路。下列有关叙述错误的是( )
A.沃森和克里克首先指出了DNA 长链中含有4 种脱氧核苷酸，含有A、T、G、C 4 种碱基
B.沃森和克里克提出了DNA 半保留复制假说
C.三螺旋DNA 的形成可能阻碍DNA 复制和抑制基因的表达
D.三螺旋DNA 和双螺旋DNA 的基本骨架都是由脱氧核糖与磷酸交替排列构成
2.甲生物核酸的碱基组成为嘌呤占46%、嘧啶占54%，乙生物遗传物质的碱基组成为嘌呤占34%、嘧啶占
66%，则甲、乙生物可能是（ ）
A．发菜、变形虫
B．玉米、硝化细菌
C．T2噬菌体、绵羊
D．乳酸菌、SARS 病毒
3.DNA 是脱氧核苷酸的多聚体，通常具有双螺旋结构。下列有关DNA 的叙述，错误的是（ ）
A．单体的排列顺序具有多样性
B．双螺旋结构具有极高的稳定性
C．高温破坏空间结构后无法逆转
D．受自由基攻击易发生结构改变
4.如图为DNA 的结构示意图，下列叙述错误的是( )
A.DNA 一般为双螺旋结构
B.碱基A 和碱基T 的数量相等
C.碱基排列在双螺旋结构的内侧
D.两条脱氧核苷酸链同向平行
5.体内的DNA 分子长期以来一直被认为主要以线性的形式存在于细胞核中，直至1965 年发现了一种存在于
染色体外的环状DNA 分子——染色体外环状DNA(eccDNA)，如图为eccDNA 的结构示意图。下列相关叙述正
确的是( )
A.eccDNA 分子的基本骨架由脱氧核糖和碱基交替连接形成
B.eccDNA 分子中含C—G 碱基对越多，其热稳定性就越差
C.eccDNA 分子中每条链上的嘌呤碱基数等于嘧啶碱基数
D.若eccDNA 分子有n 个碱基对，其中T 有m 个，则其氢键有(3n－m)个
6.现在通过人脸识别能为手机解锁，通过刷脸与核对身份证信息，无需取火车票就能进站上车，人脸识别
技术的应用使我们的生活更加便利。下列说法错误的是（ ）
A．人脸识别技术的前提是每个人都有独特的面部特征，而这些都是由基因决定的
B．面部性状都是相关基因通过控制酶的合成来控制的
C．每个人相关基因的碱基排列顺序及多样化的基因组合，决定了人脸特征的多样性
D．DNA 的多样性和特异性是人脸多样性和特异性的物质基础
7.M13 噬菌体和T2 噬菌体的遗传信息都储存于DNA 中，前者的DNA 为单链环状结构，鸟嘌呤约占全部碱基
的20%，后者的DNA 为双链环状结构，鸟嘌呤占全部碱基的24%。下列叙述正确的是( )
A.M13 噬菌体中胞嘧啶占全部碱基的20%
B.M13 噬菌体中有转录mRNA 的RNA 聚合酶
C.T2 噬菌体DNA 分子的一条链中胸腺嘧啶占该链碱基总数的26%
D.T2 噬菌体DNA 分子的一条链中(A＋T)/(C＋G)＝13/12
题型二 DNA 的复制
8.梅塞尔森发现DNA 半保留复制的实验被称为“生物学中最漂亮的实验”。下列有关该实验的叙述，错误
的是( )
A．DNA 双螺旋结构的发现为该实验提供了理论基础
B．放射性同位素检测技术为实验结果检测提供了技术手段
C．密度梯度离心为DNA 分子在试管分层提供了有效方法
D．假说—演绎法为该实验的研究过程提供了科学的思维方法
9.如图为果蝇DNA 的电镜照片，图中箭头所指结构叫复制泡，是DNA 上正在复制的部分。关于复制泡的推
测不合理的是（ ）
A．证明DNA 复制过程是边解旋边复制
B．证明DNA 复制方式为半保留复制
C．复制泡越大说明复制起始时间越早
D．多个复制泡能提高DNA 复制效率
10.DNA 的复制方式有三种假说：全保留复制、半保留复制、分散复制。科研小组同学以细菌为材料，进行
了如下两组实验探究DNA 的复制方式。下列叙述错误的是( )
实验一：将14N 细菌置于15N 培养基中培养一代并离心。
实验二：将15N 细菌置于14N 培养基中连续培养两代并离心。
A.若实验一离心结果为重带和轻带，则DNA 的复制方式为全保留复制
B.若实验一离心结果为中带，可确定DNA 的复制方式是半保留复制
C.若实验二离心结果为中带和轻带，则DNA 的复制方式不是全保留复制
D.若实验二改为连续培养三代并离心，结果只出现一个条带，则可能为分散复制
11.研究人员将1 个含14N－DNA 的大肠杆菌转移到以15NH4Cl 为唯一氮源的培养液中，培养24 h 后提取子代
大肠杆菌的DNA。将DNA 双螺旋解开，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6 h
B.根据条带的数目和位置可以确定DNA 的复制方式
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.若直接将子代DNA 进行密度梯度离心也能得到两条条带
12.如图为某DNA 分子片段，假设该DNA 分子中有5 000 对碱基，A＋T 占碱基总数的34%。若该DNA 分子在
含14N 的培养基中连续复制2 次，下列叙述正确的是( )
A.复制时作用于③处的酶为DNA 聚合酶
B.DNA 分子复制2 次需游离的胞嘧啶脱氧核苷酸9 900 个
C.④处指的是腺嘌呤核糖核苷酸
D.子代中含15N 的DNA 分子占1/2
13.如图表示洋葱根尖细胞中DNA 分子复制过程，非复制区与复制区的相接区域会形成“Y”字型结构，称
为“复制叉”。下列说法正确的是( )
A.该过程只需要解旋酶和DNA 连接酶2 种酶参与
B.解旋酶在复制叉部位将DNA 双链解开，消耗ATP
C.前导链由3′端向5′端的延伸无需ATP 的驱动
D.DNA 复制只发生在细胞核内，与染色体同步复制
14.(不定向选)如图表示的是细胞内DNA 复制过程。其中SSB 代表DNA 单链结合蛋白，可与解旋后的DNA 单
链结合，使单链呈伸展状态而有利于复制。下列叙述正确的是( )
A.X 代表解旋酶，其作用是断开氢键
B.Y 代表引物，两条子链合成过程所需Y 的数量不同
C.DNA 单链结合蛋白能防止解旋的DNA 单链重新配对
D.复制叉的移动方向和两条子链延伸的方向相同
15.环丙沙星是一种广谱抗菌药物，其作用机制是通过抑制细菌DNA 旋转酶的活性，阻断细菌DNA 复制过程
中的延伸环节，从而达到杀菌的效果。DNA 旋转酶可与ATP 结合并利用水解ATP 的能量来解开DNA 链产生的
超螺旋化，有利于形成双螺旋结构。下列叙述错误的是( )
A．DNA 旋转酶有助于将复制好的DNA 双链变为双螺旋构型
B．DNA 旋转酶可能是ATP 水解酶，能断开磷酸基团间的特殊化学键
C．DNA 复制时，DNA 聚合酶在模板链上移动的方向为3′端→5′端
D．万古霉素能阻碍细菌细胞壁的合成，与环丙沙星杀菌机理相同
16.关于DNA 的复制，科学家曾经提出半保留和全保留两种复制方式(如图1 所示)。某研究小组将玉米根尖
分生区细胞置于含放射性3H 标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养液中连续培养2 个细胞周期。图2 表示中期
染色体的放射性分布情况。下列叙述错误的是( )
A.若第1 个细胞周期的中期染色体情况都为图2 中的A，则复制方式为图1 中的a 模式
B.无论是哪一种DNA 复制方式，第1 个细胞周期的中期都不会出现图2 中C 所示的染色体
C.若DNA 复制方式为图1 中的b 模式，则第2 个细胞周期的中期染色体都为图2 的A
D.若DNA 复制方式为图1 中的a 模式，则第2 个细胞周期的中期染色体都为图2 的A
题型三 基因的本质
17.科学家通过采集珠穆朗玛峰海拔4500 米处水体中的DNA 样本，发现了187 种生物。科学家利用DNA 鉴
定生物种类的依据是（ ）
A．DNA 的双螺旋结构
B．DNA 中的碱基种类
C．DNA 中的碱基排列顺序
D．DNA 中的五碳糖种类
18.基因通常是具有遗传效应的DNA 片段，下列关于基因的说法，错误的是( )
A.基因的遗传效应是指基因能直接或间接影响蛋白质的合成
B.基因的碱基对排列顺序的多样性决定了基因的多样性
C.基因全都位于染色体上，基因在染色体上呈线性排列
D.DNA 的转录过程是以基因为单位进行的
19.下列有关基因的叙述，正确的是( )
A.基因是控制生物性状的基本单位
B.染色体主要由DNA 和基因组成
C.基因是携带有遗传信息的染色体片段
D.一条染色体上有多个DNA 和基因
1.DNA 分子的碱基具有吸收260 nm 波长光的特性。当DNA 两条链碱基紧密连接时，吸光度偏
低；两条链分离时，吸光度升高，因此DNA 变性可通过DNA 溶液对260 nm 波长光的吸光度来检测。肺炎链
球菌DNA 的变性曲线如图所示，吸光度达到最大值的50%时的温度称为熔解温度(Tm)。下列说法正确的是(
)
A.加热会破坏脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键使DNA 变性
B.A、T 碱基对所占比例越高的DNA，变性曲线中Tm越高
C.加热至约70℃时DNA 两条链从一端向另一端逐渐分离
D.利用PCR 技术检测目的基因时需要先将DNA 变性
2.(不定向选)dNTP(脱氧核糖核苷三磷酸)是dATP、dGTP、dTTP、dCTP 四种物质的统称，常在
PCR 中做原料。ddNTP 是双脱氧核苷三磷酸，有ddATP、ddGTP、ddTTP、ddCTP 4 种。DNA 合成时，在DNA 聚
合酶作用下，ddNTP 与dNTP 竞争核苷酸链延长位点。若连接上的是双脱氧核苷酸，子链延伸终止；若连接
上的是脱氧核苷酸，子链延伸继续。在4 个试管中分别加入4 种dNTP 和1 种ddNTP 进行PCR，在4 个试管
中形成不同长度的DNA 单链片段，这些片段随后可被电泳分开(过程如图所示)。下列说法中正确的是(
)
A.dNTP 连接在核苷酸链的5′末端
B.电泳图谱中的箭头所指的DNA 片段以鸟嘌呤结尾
C.未知序列的碱基序列为3′－CTAAGCTCGACT－5′
D.ATP、dATP 和ddATP 中A 都由腺嘌呤和脱氧核糖组成
3.DNA 复制过程中，当DNA 聚合酶遇到损伤而使复制停顿时，若暂时忽略损伤位点继续合成
DNA，称为跨损伤合成。如图为某细菌体内暂时忽略胸腺嘧啶二聚体（T—T）的跨损伤合成过程，下列关
于该过程及结果的推测，合理的是（ ）
（注：胸腺嘧啶二聚体是紫外线等因素导致DNA 单链上相邻胸腺嘧啶之间结合而形成的）
A．该细菌DNA 聚合酶V 可以修复胸腺嘧啶二聚体
B．只要出现图示损伤，就会导致DNA 复制停滞
C．人体细胞内若能够以胸腺嘧啶二聚体为模板合成“AA”序列，推测人因紫外线照射发生基因突变的
概率高于该细菌
D．若不对该胸腺嘧啶二聚体（不考虑其他位点改变）进行修复，则该细菌将有1/2 的子代携带突变序
列
4.研究表明，G－四链体是由G－四分体(由氢键连接4 个G 形成的环状平面)堆叠组成的核酸结
构，广泛存在于原核生物以及真核生物的基因组DNA 或者RNA 中。如图表示两种不同形式的由3 个G－四分
体形成的G3－四链体结构。形成G－四链体结构的序列主要聚集在关键的基因组区域，如端粒、基因启动
位点等。下列说法错误的是( )
A.图示G3－四链体彻底水解形成的产物有脱氧核糖、磷酸和4 种碱基
B.富含G 的基因组中的G－四链体不会影响原核生物DNA 分子的复制
C.G－四链体复制、转录时氢键断裂分别需解旋酶、RNA 聚合酶的参与
D.稳定端粒区域内的G－四链体结构可抑制癌细胞的持续增殖
5.荧光原位杂交可用荧光标记的特异DNA 片段为探针，与染色体上对应的DNA 片段结合，从而
将特定的基因在染色体上定位。已知A、B、C 分别代表不同来源的一个染色体组，AA 和BB 中各有一对同
源染色体可被荧光探针标记，若植物甲(AABB)与植物乙(AACC)杂交得F 。对其进行基因定位检测。
₁
DNA 荧
光探针的制备过程如图1 所示，图2 表示探针与待测基因结合的原理。下列叙述错误的是（ ）
A．DNA 酶I 和煮沸变性分别破坏的是磷酸二酯键和氢键
B．以荧光标记的脱氧核苷酸为原料，合成DNA 探针
C．F 有丝分裂中期的细胞中可观察到
₁
6 个荧光点
D．F 减数第二次分裂细胞中可观察到
₁
1、2 或4 个荧光点
6.真核生物线粒体基质内的DNA 是双链闭合环状分子，外环为H 链，内环为L 链。大体过程
为：先以L 链为模板，合成一段RNA 引物，然后在DNA 聚合酶的作用下合成新的H 链片段，当H 链合成2/3
时，新的L 链开始合成，如图所示。下列关于线粒体DNA 的说法，错误的是( )
A.DNA 内外环的复制是不同步的，但子链都是从5′端向3′端延伸
B.DNA 分子中的磷酸二酯键数目与脱氧核苷酸数目相等
C.DNA 复制时可能还需要RNA 聚合酶和DNA 连接酶
D.用15N 只标记亲代DNA，复制n 次后含14N/15N 的DNA 占总数的1/2n
7.科学家首先在含15N 的培养液中培养大肠杆菌，然后将它们转移到含14N 的培养液中培养，定
期从细胞中提取DNA，并进行密度梯度离心，结果如图所示。大肠杆菌菌株每20 min 分裂一次，60 min
后，如果科学家继续每20 min 提取和离心一次DNA，下列有关试管中DNA 条带结果的描述，正确的是(
)
A.轻带将向下移动，中带将消失
B.轻带和中带都会变粗，但保持在同一水平
C.轻带和中带都会变粗并在管中向下移动
D.轻带会变粗，中带保持不变
8.如图为环状DNA 分子的复制方式，被称为滚环复制。其过程是先打开其中一条单链a 的一个
磷酸二酯键，游离出一个3′－OH 和一个5′－磷酸基团末端，随后，在DNA 聚合酶催化下，以b 链为模
板，从a 链的3′－OH 末端加入与b 链互补的脱氧核苷酸，使链不断延长，新合成的子链随b 链的滚动而
延伸。与此同时，以伸展的a 链为模板，合成新的子链，最后合成两个子代双链分子。下列说法正确的是(
)
A.DNA 甲需要DNA 水解酶断裂磷酸二酯键打开缺口
B.滚环复制中，b 链滚动方向为逆时针
C.每条子链的合成都需要合成引物
D.DNA 乙和DNA 丙中新合成链的碱基序列相同
1.（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
2．（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%
3．（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
4．（2024·河北·高考真题）下列关于DNA 复制和转录的叙述，正确的是（ ）
A．DNA 复制时，脱氧核苷酸通过氢键连接成子链
B．复制时，解旋酶使DNA 双链由5′端向3′端解旋
C．复制和转录时，在能量的驱动下解旋酶将DNA 双链解开
D．DNA 复制合成的子链和转录合成的RNA 延伸方向均为由5′端向3′端
5．（2024·湖北·高考真题）模拟实验是根据相似性原理，用模型来替代研究对象的实验。比如“性状
分离比的模拟实验”（实验一）中用小桶甲和乙分别代表植物的雌雄生殖器官，用不同颜色的彩球代表
D、d 雌雄配子；“建立减数分裂中染色体变化的模型”模拟实验（实验二）中可用橡皮泥制作染色体模
型，细绳代表纺锤丝；DNA 分子的重组模拟实验（实验三）中可利用剪刀、订书钉和写有DNA 序列的纸条
等模拟DNA 分子重组的过程。下列实验中模拟正确的是（ ）
A．实验一中可用绿豆和黄豆代替不同颜色的彩球分别模拟D 和d 配子
B．实验二中牵拉细绳使橡皮泥分开，可模拟纺锤丝牵引使着丝粒分裂
C．实验三中用订书钉将两个纸条片段连接，可模拟核苷酸之间形成磷酸二酯键
D．向实验一桶内添加代表另一对等位基因的彩球可模拟两对等位基因的自由组合
6．（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
7．（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
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
8.（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
