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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 的结构分析
【题型二】DNA 的复制过程
【题型三】基因的本质
02 能力突破练 （新情境+新角度）
03 高考溯源练 （含2025 高考真题）
题型一 DNA 的结构分析
1．下列关于探索遗传奥秘历程中使用的科学方法和技术，叙述正确的是（ ）
A．对杂交实验的子代性状进行分类、统计和分析是孟德尔成功的原因之一
B．萨顿通过研究蝗虫得出基因在染色体上且呈线性排列
C．查哥夫应用X 射线衍射技术，得知DNA 中碱基的数量A=T，C=G
D．沃森和克里克提出的DNA 半保留复制机制为DNA 模型的构建提供了依据
2．某DNA 部分片段结构如图所示，下列叙述正确的是（ ）
A．③为磷酸二酯键，③的形成需要RNA 聚合酶催化
B．①代表氢键，①的形成与断裂需要ATP 提供能量
C．片段中碱基②与五碳糖构成的脱氧核苷与ATP 中的腺苷相同
D．一条DNA 单链序列是5′-ACGTCG-3′，那么它的互补链的序列是3′-TGCAGC-5′
3．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
4．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
题型二 DNA 的复制过程
5．冈崎等人发现DNA 的一条链是“半不连续”复制的。复制时，以若干小段的RNA 为引物，先在DNA
模板链上合成一些短的片段（被称为“冈崎片段”），通过酶去除RNA 引物后再用对应的脱氧核糖核苷
酸替换，最后将冈崎片段连接成与母链等长的新链。下列有关说法错误的是（ ）
A．在能量的驱动下，解旋酶解开DNA 双螺旋的两条链作为复制的模板
B．在DNA 聚合酶的作用下，新合成的两条子链均由3'→5'的方向延伸
C．有丝分裂后期，复制出的两个子代DNA 分子分开后被拉向细胞的两极
D．冈崎片段上的引物被切除和替换后，在DNA 连接酶作用下连成长链
6．DNA 聚合酶是细胞复制DNA 的重要作用酶。由于 DNA 聚合酶不能从头合成DNA，只能从3'一端延
伸DNA 链，因此在复制过程中需要引物，绝大多数引物是RNA，如图表示 DNA 复制过程。下列有关叙
述中错误的是（ ）
A．由图可知DNA 复制过程中需要用到三种酶，其中酶A 能使氢键断裂
B．由于DNA 中不存在碱基U，因此DNA 复制时不存在A、U 碱基配对现象
C．新形成的两条子链延伸方向均为5'一端到3'一端，且不都是连续复制
D．转录时只以其中的一条链为模板
7．科学家发现一种天然噬菌体，其DNA 碱基组成为Z、T、C、G，其中Z 与T 配对，以三个氢键连接。
该噬菌体侵染细菌后，能利用PurZ 等多种酶将部分碱基G 转化成碱基Z 下列相关推测错误的是（ ）
A．PurZ 酶可能是该噬菌体独立合成的
B．该噬菌体的DNA 结构可能更加稳定
C．碱基Z 取代碱基A 可能有助于噬菌体防御细菌中限制酶的破坏
D．噬菌体DNA 复制时的DNA 聚合酶可能是其基因组指导合成的
8． M13 噬菌体是一种寄生于大肠杆菌的丝状噬菌体，其DNA 为含有6407 个核苷酸的单链环状DNA。
M13 噬菌体增殖的部分过程如图所示，其中SSB 是单链DNA 结合蛋白。下列相关叙述错误的是（ ）
A．M13 噬菌体的遗传物质中不含核糖，也不含游离的磷酸基团
B．SSB 的作用是防止解开的两条单链重新形成双链，利于DNA 复制
C．过程⑥得到的单链环状DNA 是过程②-⑤中新合成的DNA
D．M13 噬菌体DNA 的碱基中嘌呤数和嘧啶数不一定相等
9．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，如图1。对此假说，
科学家以大肠杆菌为实验材料，进行了图2 的实验。下列有关叙述错误的是（ ）
A．第一代细菌DNA 离心后，试管中出现1 条中带，结合亲代的结果可排除全保留复制
B．结合亲代、第一代和第二代细菌DNA 的离心结果，说明DNA 复制的方式是半保留复制
C．若DNA 复制方式是半保留复制，继续培养至第三代，试管中会出现中带和轻带且中带较宽
D．若用（NH）2
35SO4、（NH）2
32SO4分别代替
15NH4Cl、
14NH4Cl，无法达到实验目的
10．用
标记了两条链含有100 个碱基对的DNA 分子，其中有胞嘧啶60 个，该DNA 分子在含
的培
养基中连续复制3 次。下列有关说法中错误的是（ ）
A．该DNA 分子含有的氢键数目是260 个
B．该DNA 分子复制第3 次共需要游离的腺嘌呤脱氧核苷酸160 个
C．子代DNA 分子中含
的DNA 分子与含
的DNA 分子之比为1:3
D．子代DNA 分子中含
的单链与含
的单链之比为1:7
11．将某二倍体动物精原细胞（2n=38）全部DNA 中的一条单链被
32P 标记后置于不含
32P 的培养液中培养，
经过减数分裂最终得到4 个子细胞，检测相应细胞中标记的情况。若不考虑交叉互换和染色体变异，下列
叙述错误的是（ ）
A．最终可能出现2 个子细胞中含
32P，2 个不含
32P 的情况
B．最终可能出现3 个子细胞中含
32P，1 个不含
32P 的情况
C．减数第一次分裂得到的2 个子细胞均含有
32P
D．减数第二次分裂后期细胞中全部染色体均含
32P
12．将全部DNA 分子双链经
32P 标记的雄性动物细胞（染色体数为2N）置于不含放射性的培养基中培养，
经过连续两次细胞分裂后产生4 个子细胞，检测细胞中放射性的情况，下列推断正确的是（ ）
A．若子细胞都含
32P，则该细胞进行的一定是减数分裂
B．若所有子细胞中的染色体都含
32P，则该细胞进行的可能是有丝分裂
C．若进行减数分裂，则含
32P 标记的染色体的子细胞比例为1/2
D．若进行有丝分裂，则含
32P 标记的染色体的子细胞比例可能为3/4
13．图甲是果蝇唾液腺细胞核DNA 复制的电镜照片，图中的泡状结构叫作DNA 复制泡，是DNA 上正在
复制的部分。图乙是图甲中所圈部分模型图，图丙是图乙所圈部分的放大。研究者将1 个含
14N/14N—DNA
的大肠杆菌转移到以
15NH4Cl 为唯一氮源的培养液中，培养36h 后，提取子代大肠杆菌的DNA，将DNA
双链解开再进行密度梯度离心，试管中出现两种条带，如图丁所示。
(1)DNA 复制泡的形成与 酶有关，由图甲可知，不同DNA 复制泡 （填“是”或“不是”）同
时开始复制。
(2)子链合成时只能将脱氧核苷酸加到延伸中的DNA 链的 端，图乙中b 链和c 链延伸方向相反的原
因是 。
(3)图丙所圈位置的C 转化为羟化胞嘧啶后与A 配对，则该DNA 复制 次，可得到该位点C-G 替换为
T-A 的新DNA。
题型三 基因的本质
14．关于基因、染色体、DNA、脱氧核苷酸的关系，下列说法错误的是（ ）
A．染色体是DNA 的主要载体，基因在染色体上呈线性排列
B．基因是具有遗传效应的DNA 片段，基因指导蛋白质的合成
C．DNA 分子中C 与G 的含量越高DNA 分子越稳定
D．不同DNA 分子的碱基的排列顺序不同，构成了DNA 分子的多样性
15．下列有关染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸的说法，错误的是（ ）
A．在DNA 分子结构中，与脱氧核糖直接相连的一般是一个磷酸基和一个碱基
B．基因通常是具有遗传效应的DNA 片段，一个DNA 分子上可含有成百上千个基因
C．一个基因含有许多个脱氧核苷酸，基因的特异性是由脱氧核苷酸的排列顺序决定的
D．染色体是DNA 的主要载体，一条染色体上含有1 个或2 个DNA 分子
1．大肠杆菌在环境适宜的条件下每20 分钟就能分裂一次。科学家运用DNA 紫外光吸收光谱的
方法对其DNA 复制方式进行研究，具体操作为：将DNA 双链均被
15N 标记的大肠杆菌放入普通培养基中
培养20 分钟，提取大肠杆菌DNA 并离心，测定溶液的紫外光吸收光谱（如甲图所示）；若培养时间为40
分钟，则所得结果可能对应乙图中部分曲线。下列相关叙述正确的是（ ）
注：紫外光吸收光谱的峰值位置即离心管中DNA 的主要分布位置，峰值越大，表明该位置的DNA 数量越
多。
A．大肠杆菌拟核DNA 分子中有两个游离的磷酸基团
B．大肠杆菌DNA 分子复制过程中以四种游离核糖核苷酸为材料
C．提取大肠杆菌DNA 后应在特定溶液中通过差速离心操作分离
D．若以半保留方式复制，则40min 后所得结果对应乙图的e、f 曲线
2．叶绿体DNA（cpDNA）是双链（H 链和L 链）环状的，有两个复制起始点（OH和OL）。复制时，首先
在OH处打开双链，先以H 链为模板，合成一条新链，将亲代的L 链置换出来。当新合成的链达到全环的
2/3 时，从OL开始以置换出来的L 链为模板合成另一条新链。下列分析错误的是（ ）
A．两条子链的合成方向相反，但都是从子链的5'端→3'端
B．两条子链合成的开始时间和结束时间均不相同
C．cpDNA 的复制只与解旋酶和DNA 聚合酶有关
D．cpDNA 的复制具有半保留复制和边解旋边复制的特点
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．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 F₁。对其进行基因定位检测。
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．F₁ 有丝分裂中期的细胞中可观察到6 个荧光点
D．F₁ 减数第二次分裂细胞中可观察到1、2 或4 个荧光点
一、单选题
1．（2021·福建·高考真题）下列关于遗传信息的叙述，错误的是（ ）
A．亲代遗传信息的改变都能遗传给子代
B．流向DNA 的遗传信息来自DNA 或RNA
C．遗传信息的传递过程遵循碱基互补配对原则
D．DNA 指纹技术运用了个体遗传信息的特异性
2．（2025·重庆·高考真题）细胞中F 蛋白和M 蛋白均可进入细胞核。X 蛋白选择性地结合F 蛋白或乙酰化
修饰的M 蛋白，从而阻止被结合的蛋白进入细胞核，具体机制如图。下列说法合理的是（ ）
A．M 基因和F 基因都属于原癌基因
B．M 蛋白和F 蛋白都是DNA 聚合酶
C．在癌细胞中过量表达X 可能会减缓癌细胞增殖
D．在正常细胞中去除F 蛋白，可能会抑制正常细胞凋亡
3．（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siRNA 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．siRNA 的嘌呤与嘧啶之比和dsRNA 相同
B．dsRNA 加工成siRNA 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
4．（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
5．（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
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
6．（2025·北京·高考真题）1958 年，Meselson 和Stahl 通过
15N 标记DNA 的实验，证明了DNA 的半保留
复制。关于这一经典实验的叙述正确的是（ ）
A．因为
15N 有放射性，所以能够区分DNA 的母链和子链
B．得到的DNA 带的位置有三个，证明了DNA 的半保留复制
C．将DNA 变成单链后再进行离心也能得到相同的实验结果
D．选择大肠杆菌作为实验材料是因为它有环状质粒DNA
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．（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
9．（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
10．（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%
11．（2023·浙江·高考真题）紫外线引发的DNA 损伤，可通过“核苷酸切除修复（NER）”方式修复，机
制如图所示。着色性干皮症（XP）患者的NER 酶系统存在缺陷，受阳光照射后，皮肤出现炎症等症状。
患者幼年发病，20 岁后开始发展成皮肤癌。下列叙述错误的是（ ）
A．修复过程需要限制酶和DNA 聚合酶
B．填补缺口时，新链合成以5’到3’的方向进行
C．DNA 有害损伤发生后，在细胞增殖后进行修复，对细胞最有利
D．随年龄增长，XP 患者几乎都会发生皮肤癌的原因，可用突变累积解释
12．（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
13．（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
14．（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
15．（2023·海南·高考真题）噬菌体ΦX174 的遗传物质为单链环状DNA 分子，部分序列如图。
下列有关叙述正确的是（ ）
A．D 基因包含456 个碱基，编码152 个氨基酸
B．E 基因中编码第2 个和第3 个氨基酸的碱基序列，其互补DNA 序列是5′-GCGTAC-3′
C．噬菌体ΦX174 的DNA 复制需要DNA 聚合酶和4 种核糖核苷酸
D．E 基因和D 基因的编码区序列存在部分重叠，且重叠序列编码的氨基酸序列相同
16．（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
17．（2022·重庆·高考真题）下列发现中，以DNA 双螺旋结构模型为理论基础的是（ ）
A．遗传因子控制性状
B．基因在染色体上
C．DNA 是遗传物质
D．DNA 半保留复制
18．（2023·北京·高考真题）变胖过程中，胰岛B 细胞会增加。增加的B 细胞可能源于自身分裂（途径
I），也可能来自胰岛中干细胞的增殖、分化（途径Ⅱ）。科学家采用胸腺嘧啶类似物标记的方法，研究了
L 基因缺失导致肥胖的模型小鼠IK 中新增B 细胞的来源。
(1)EdU 和BrdU 都是胸腺嘧啶类似物，能很快进入细胞并掺入正在复制的DNA 中，掺入DNA 的EdU 和
BrdU 均能与 互补配对，并可以被分别检测。未掺入的EdU 和BrdU 短时间内即被降解。
(2)将处于细胞周期不同阶段的细胞混合培养于多孔培养板中，各孔同时加入EdU，随后每隔一定时间向一
组培养孔加入BrdU，再培养十几分钟后收集该组孔内全部细胞，检测双标记细胞占EdU 标记细胞的百分
比（如图）。图中反映DNA 复制所需时长的是从 点到 点。
(3)为研究变胖过程中B 细胞的增殖，需使用一批同时变胖的小鼠。为此，本实验使用诱导型基因敲除小鼠，
即饲喂诱导物后小鼠的L 基因才会被敲除，形成小鼠IK。科学家利用以下实验材料制备小鼠IK：
①纯合小鼠Lx：小鼠L 基因两侧已插入特异DNA 序列（x），但L 的功能正常；②Ce 酶基因：源自噬菌
体，其编码的酶进入细胞核后作用于x，导致两个x 间的DNA 片段丢失；③Er 基因：编码的Er 蛋白位于
细胞质，与Er 蛋白相连的物质的定位由Er 蛋白决定；④口服药T：小分子化合物，可诱导Er 蛋白进入细
胞核。请完善制备小鼠IK 的技术路线： →连接到表达载体→转入小鼠Lx→筛选
目标小鼠→ →获得小鼠IK。
(4)各种细胞DNA 复制所需时间基本相同，但途径I 的细胞周期时长（t1）是途径Ⅱ细胞周期时长（t2）的
三倍以上。据此，科学家先用EdU 饲喂小鼠IK，t2时间后换用BrdU 饲喂，再过t2时间后检测B 细胞被标
记的情况。研究表明，变胖过程中增加的B 细胞大多数来源于自身分裂，与之相应的检测结果应是
。
