文档文本内容
第24 讲 DNA 的结构、复制及基因的本质
考点一 DNA 的结构与基因的本质
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
提醒 DNA 的一条单链具有两个末端，一端有一个游离的磷酸基团，这一端称
作5′端，另一端有一个羟基(—OH)，称作3′端，两条单链走向相反，一条单链是
从5′端到3′端的，另一条单链是从3′端到5′端的。
3.DNA 的结构特点
4.染色体、DNA、基因和脱氧核苷酸的关系
[创新拓展] 真、原核细胞基因的结构
(1)沃森和克里克用DNA 衍射图谱得出碱基配对方式。(2022·广东卷，5D)(×)
提示 沃森和克里克以DNA 衍射图谱为基础推算出DNA 呈螺旋结构。
(2)某同学制作DNA 双螺旋结构模型，在制作脱氧核苷酸时，需在磷酸上连接脱
氧核糖和碱基。(2022·浙江6 月选考，13A)(×)
提示 在制作脱氧核苷酸时，需在脱氧核糖上连接磷酸和碱基。
(3)制作DNA 双螺旋结构模型时，鸟嘌呤与胞嘧啶之间用2 个氢键连接物相连。
(2022·浙江6 月选考，13B)(×)
提示 G、C 之间形成3 个氢键。
(4)DNA 每条链的5′端是羟基末端。(2021·辽宁卷，4C)(×)
提示 DNA 每条链的5′端是磷酸基团末端，3′端是羟基(—OH)末端。
(5)与RNA 分子相比，DNA 分子特有的碱基是U。(2017·浙江4 月选考，6 改编)
(×)
提示 与RNA 分子相比，DNA 分子特有的碱基是T。
考向1 DNA 分子的结构及特点[科学思维]
1.(2024·广西卷，4)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
答案 A
解析 题述两个碱基中均含有N 元素，A 正确；碱基不含脱氧核糖，B 错误；
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，C 错误；DNA 两条链上的碱基通过氢键进行碱基互补配对，D 错误。
2.(2021·广东卷，5)DNA 双螺旋结构模型的提出是二十世纪自然科学的伟大成就
之一。下列研究成果中，为该模型构建提供主要依据的是( )
①赫尔希和蔡斯证明DNA 是遗传物质的实验
②富兰克林等拍摄的DNA 分子X 射线衍射图谱
③查哥夫发现的DNA 中嘌呤含量与嘧啶含量相等
④沃森和克里克提出的DNA 半保留复制机制
A.①②
B.②③
C.③④
D.①④
答案 B
解析 赫尔希和蔡斯通过噬菌体侵染大肠杆菌的实验，证明了DNA 是遗传物质，
与构建DNA 双螺旋结构模型无关；沃森和克里克根据富兰克林等拍摄的DNA
分子X 射线衍射图谱，推算出DNA 分子呈螺旋结构；查哥夫发现的DNA 中嘌
呤含量与嘧啶含量相等，沃森和克里克据此推出碱基的配对方式；DNA 半保留
复制机制是在DNA 双螺旋结构模型建立之后提出的，故选B。
考向2 DNA 分子中碱基数量相关计算[科学思维]
3.(2024·浙江6 月选考，9)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%
答案 A
解析 DNA 的外侧是由脱氧核糖和磷酸交替连接构成的基本骨架，内侧是由碱
基通过氢键连接形成的碱基对，A 正确；双链DNA 中GC 碱基对占比越高，
DNA 热变性温度越高，B 错误；DNA 聚合酶催化形成的是磷酸二酯键，C 错误；
互补的碱基在单链上所占的比例相等，若一条链的G＋C 占47%，则另一条链的
G＋C 也占47%，A＋T 占1－47%＝53%，D 错误。
4.(2026·广东惠州调研)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 分子中与在单链上所占比例相等，所以在两条链
中A＋T、G＋C 均分别占42%、58%；设链1 上C1 占24%，则链1 上G1 占
34%，其互补链2 上C2占34%；设链1 上T1占30%，则链1 上A1占12%，其互
补链2 上T2占12%，故选C。
DNA 中碱基数量的计算规律
考点二 DNA 的复制
1.对DNA 复制方式的探究
2.DNA 复制
(1)概念、时间、场所
(2)过程
(3)结果 一个DNA 分子形成了两个完全相同的DNA 分子。
(4)DNA 准确复制
3.“图解法”分析DNA 复制相关计算
(1)将含有15N 的DNA 分子放在含有14N 的培养液中连续复制n 次，则：
(2)DNA 分子复制过程中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，经过 n 次复制需要消耗该种脱氧
核苷酸数为m ·(2
n －
1)
。
②第n 次复制需要消耗该种脱氧核苷酸数为m ·2
n － 1 。
[创新拓展]
1.半不连续复制与冈崎片段
(1)据图可知，连续复制链(前导链)延伸方向与解旋方向相同，不连续复制链(后
随链)延伸方向与解旋方向相
反
。
(2)后随链合成过程中，先合成的小片段的引物被切除，切除引物留下的空隙由
后合成的相邻片段继续延长来补充。各个片段由DNA
连接
酶将其连成一条完整
的DNA 子链。
(3)DNA 的复制需要引物：DNA 聚合酶不能从头合成DNA，而只能从已存在的
DNA 链的3′端延长，因此DNA 复制需要引物(在细胞中是一段与模板DNA 互补
配对的短单链RNA，PCR 中的引物是短单链DNA)。
2.双向复制：绝大多数DNA 采取双向复制，少数DNA 采取单向复制
3.真核生物染色体DNA 的复制特点
①图中显示DNA 复制是从多个起点开始的，但多个起点并非同时进行。
②图中显示DNA 复制是边解旋边双向复制的。
③真核生物的这种复制方式的意义在于提高了复制速率。
④一个细胞周期中每个起点一般只起始1 次。
4.环状DNA 的复制方式分为滚环式复制，D 环复制和θ 型复制，如下图所示的θ
型复制：单起点双向复制。
(1)甲基是DNA 半保留复制的原料之一。(2024·黑吉辽卷，9B)(×)
提示 DNA 复制的原料是四种脱氧核苷酸。
(2)DNA 分子复制时，子链的合成过程不需要引物参与。(2021·辽宁卷，4B)(×)
提示 子链的合成过程需要引物。
(3)DNA 聚合酶的作用是打开DNA 双链。(2021·辽宁卷，4D)(×)
提示 解旋酶的作用是打开DNA 双链。
(4)烟草花叶病毒的RNA 可通过复制将遗传密码传递给子代。(2020·浙江1 月选
考，21B)(×)
提示 烟草花叶病毒的RNA 可通过复制将遗传信息传递给子代。
考向1 DNA 复制的过程[科学思维]
1.(2024·河北卷，4)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
答案 D
解析 DNA 复制时，脱氧核苷酸通过磷酸二酯键连接成子链，A 错误；复制开
始时，在细胞提供的能量的驱动下，解旋酶将DNA 双螺旋的两条链解开，这个
过程叫作解旋，由于DNA 双链反向平行，故其中一条链由5′端向3′端解旋，另
一条链则相反，B 错误；在转录过程中，不需要解旋酶参与，C 错误。
2.(2025·北京卷，5)1958 年，Meselson 和Stah1 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
答案 B
解析 15N 属于稳定同位素，不具有放射性，A 错误；亲代大肠杆菌离心后出现
一条DNA 带(15N/15N－DNA)，位置靠近试管的底部；转移培养后第一代细菌的
DNA 离心后，试管中也只有一条DNA 带(15N/14N－DNA)，位置居中；第二代细
菌的DNA 离心后，试管中出现两条带，一条带位置居中(15N/14N－DNA)，另一
条带的位置更靠上(14N/14N－DNA)，因此得到的DNA 带的位置有三个，证明了
DNA 的半保留复制，B 正确；将DNA 变成单链后再进行离心，只能得到15N－
DNA 和14N－DNA 两条带，与实验结果不同，C 错误；大肠杆菌易培养、繁殖
快，因此选择大肠杆菌作为实验材料，D 错误。
考向2 DNA 复制过程中的有关计算[科学思维]
3.(2021·浙江6 月选考，14)含有100 个碱基对的一个DNA 分子片段，其中一条
链的A＋T 占40%，它的互补链中G 与T 分别占22%和18%，如果连续复制2 次，
则需游离的胞嘧啶脱氧核糖核苷酸数量为( )
A.240 个
B.180 个
C.114 个
D.90 个
答案 B
解析 一条链的A＋T 占40%，则它的互补链中A＋T 也占40%，双链中A＋T
也占40%，推出双链中G＋C 占60%，G＝C，则DNA 中C 占30%，所以含有
100 个碱基对的一个DNA 中C＝60(个)。连续复制2 次，则需游离的胞嘧啶脱氧
核糖核苷酸数量为(22－1)×60＝180(个)。
4.(2026·河北邢台调研)用15N 标记含有100 个碱基对的DNA 分子(其中有腺嘌呤
60 个)，该DNA 分子在含14N 的培养基中连续复制4 次。下列有关判断错误的是
( )
A.含有15N 的DNA 分子有两个
B.含有14N 的DNA 分子占总数的7/8
C.第4 次复制消耗胞嘧啶脱氧核苷酸320 个
D.复制共产生16 个DNA 分子
答案 B
解析 由于DNA 分子的复制是半保留复制，亲代DNA 分子的两条链始终存在
于子代的两个DNA 分子中，因此含有15N 的DNA 分子有两个，A 正确；该
DNA 分子是在含14N 的培养基中复制的，新形成的子链均含有14N，故DNA 分
子都含14N，比例为1，B 错误；根据碱基互补配对原则，DNA 分子中腺嘌呤有
60 个，则胞嘧啶有40 个，第4 次复制需消耗胞嘧啶脱氧核苷酸24－1×40＝
320(个)，C 正确；1 个DNA 分子经过4 次复制，共产生24＝16(个)DNA 分子，D
正确。
5.(2026·江西南昌模拟)哺乳动物的线粒体DNA 是双链闭合环状分子，外环为 H
链，内环为L 链，如图所示。下列叙述正确的是( )
A.线粒体DNA 分子中含有两个游离的磷酸基团
B.子链中新形成的磷酸二酯键数目和脱氧核苷酸数目相同
C.子链1 的延伸方向是 3′端→5′端，需要 DNA 聚合酶的催化
D.若该线粒体 DNA 放在含15N 的培养液中复制3 次，含15N 的 DNA 有 6 个
答案 B
解析 线粒体DNA 分子为环状DNA，其中不含游离的磷酸基团，A 错误；由于
形成的DNA 分子是环状的，因此子链中新形成的磷酸二酯键数目和脱氧核苷酸
数目相同，B 正确；图示表明，子链1 的延伸方向是 5′端→3′端，子链合成过程
需要 DNA 聚合酶的催化，C 错误；若该线粒体DNA 放在含15N 的培养液中复制
3 次，由于DNA 进行半保留复制，故每个DNA 分子都含有新合成的子链，新合
成的子链中均含有15N，即含15N 的DNA 有23＝8(个)，D 错误。
限时练24 DNA 的结构、复制及基因的本质
(时间：30 分钟 分值：50 分)
【对点强化】
考点一 DNA 的结构与基因的本质
1.(2023·河北卷，6)关于基因、DNA、染色体和染色体组的叙述，正确的是(
)
A.等位基因均成对排布在同源染色体上
B.双螺旋DNA 中互补配对的碱基所对应的核苷酸方向相反
C.染色体的组蛋白被修饰造成的结构变化不影响基因表达
D.一个物种的染色体组数与其等位基因数一定相同
答案 B
解析 细胞内决定相对性状的等位基因绝大部分成对地排布在同源染色体上，但
在具有异型性染色体的个体细胞内，位于性染色体上的等位基因并非完全成对排
布，A 错误；双螺旋DNA 是由两条单链按反向平行方式盘旋构成，且两条链上
的碱基遵循碱基互补配对原则。因此，组成DNA 双螺旋结构中互补配对的碱基
所对应的核苷酸方向也必然相反，B 正确；在生物表观遗传中，除了DNA 甲基
化，构成染色体的组蛋白发生甲基化、乙酰化等修饰也会影响基因的表达，C 错
误；一个物种的染色体组数不一定与其等位基因数相同，例如二倍体生物有两个
染色体组，但人体控制ABO 血型的等位基因有三个，D 错误。
2.(2022·广东卷，12)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
答案 C
解析 单链序列脱氧核苷酸数量相等、分子骨架同为脱氧核糖与磷酸交替连接，
不能决定线性DNA 分子两端能够相连，A、B 错误；据图可知，单链序列的碱
基能够互补配对，决定线性DNA 分子两端能够相连，C 正确；DNA 的两条链是
反向的，因此自连环化后两条单链方向相反，D 错误。
3.(2026·河南驻马店质检)细菌的质粒DNA 分子具有三种不同构型：①完整的环
形结构(cccDNA)；②只有一条链保持完整的环形结构，而另一条链出现一至数
个缺口(ocDNA)；③发生双链断裂而形成线性分子(LDNA)。下列叙述正确的是(
)
A.cccDNA 中有一至数个游离的羟基或磷酸基团
B.cccDNA 中A—T 碱基对占比越多，其结构越稳定
C.ocDNA 复制时不需要引物和DNA 连接酶的参与
D.LDNA 进行半保留复制且该过程不需要线粒体供能
答案 D
解析 cccDNA 为完整的环形结构，其中没有游离的羟基或磷酸基团，A 错误；
cccDNA 中G—C 碱基对占比越多，其结构越稳定，B 错误；ocDNA 复制时，需
要引物和DNA 连接酶的参与，C 错误；DNA 的复制方式是半保留复制，细菌是
原核生物，没有线粒体，所以细菌质粒DNA(包括LDNA)的复制过程不需要线
粒体供能，D 正确。
4.(2026·安徽安庆模拟)肽核酸(PNA)是通过计算机建模并最终人工合成的核酸类
似物，其以多肽骨架取代核酸主链(如图)，可以通过碱基互补配对识别并专一性
结合DNA 或RNA 序列，形成稳定的双螺旋结构。经修饰的PNA 应用于许多高
科技领域，如利用PNA 特异性侵入和撬开双链DNA 分子并与之稳定结合，进而
纠正与疾病相关的突变基因，实现非酶促基因编辑，该方法脱靶效应较低。下列
相关叙述正确的是( )
A.合成PNA 主链骨架所需要的嘌呤类碱基包括腺嘌呤、鸟嘌呤
B.突变基因的碱基数可能不变，但遗传信息及氢键数一定改变
C.PNA 介导的基因编辑脱靶效应低依赖于PNA 与突变基因碱基间的牢固结合
D.PNA 能撬开双链DNA 分子间的氢键，作用类似于RNA 聚合酶和DNA 聚合酶
答案 C
解析 根据题意可知，肽核酸(PNA)以多肽骨架取代核酸主链(五碳糖和磷酸交替
排列构成基本骨架)，因此PNA 主链骨架是由多肽构成的，不包含碱基部分，A
错误；基因突变包括基因中碱基的增添、缺失和替换，若是发生碱基的替换，基
因的碱基数量不变，碱基替换时如由G 替换为C，则基因中氢键的数量也不变，
B 错误；结合题意可知，经修饰的PNA 可应用于许多高科技领域，如利用PNA
特异性侵入和撬开双链DNA 分子并与之稳定结合，进而纠正与疾病相关的突变
基因，实现非酶促基因编辑，故PNA 介导的基因编辑脱靶效应低依赖于PNA 与
突变基因碱基间的牢固结合，C 正确；RNA 聚合酶具有解旋的作用，可使DNA
两条链间碱基对之间的氢键断裂，但DNA 聚合酶不能使碱基对之间的氢键断裂，
故PNA 的作用与DNA 聚合酶不同，D 错误。
考点二 DNA 的复制
5.(2021·北京卷，4)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%
答案 D
解析 DNA 分子的复制方式为半保留复制，复制时遵循A—T、G—C 的配对原
则，则DNA 复制后的A 约占32%，A 正确；酵母菌的DNA 中碱基A 约占
32%，则A＝T＝32%，G＝C＝(1－2×32%)÷2＝18%，B 正确；DNA 遵循碱基
互补配对原则，A＝T、G＝C，则(A＋G)/(T＋C)＝1，C 正确；由于RNA 为单链
结构，且RNA 是以DNA 的一条单链为模板进行转录而来，故RNA 中U 不一定
约占32%，D 错误。
6.(2026·甘肃诊断)两条链均只含14N 的一个亲代DNA 分子，有200 个碱基T，在
含15N 标记的脱氧核苷酸培养基中复制1 次得到两个子代DNA 分子。下列叙述
错误的是( )
A.两个子代DNA 分子均只有1 条链含15N
B.亲代DNA 分子复制1 次需200 个碱基A
C.子代DNA 分子中存在碱基对T—U
D.DNA 独特的双螺旋结构为复制提供了精确模板
答案 C
解析 DNA 分子进行半保留复制，两个子代DNA 分子中均只有一条链是新合成
的，含15N，A 正确；由题意可知，亲代DNA 分子中含有200 个碱基T，则A＝
T＝200(个)，亲代DNA 分子复制1 次，得到两个子代DNA 分子，即新增1 个
DNA 分子，故需要200 个碱基A，B 正确；DNA 分子中无碱基U，C 错误；
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，保证
了复制能够准确地进行，D 正确。
7.(2026·河南安阳一中质检)某DNA 分子片段中共含有3 000 个碱基，其中腺嘌呤
占35%。该DNA 分子片段以15N 标记过的四种游离脱氧核苷酸为原料复制3 次，
将全部复制产物进行密度梯度离心，得到图甲所示结果；如果将全部复制产物加
入解旋酶处理后再离心，则得到图乙所示结果。下列有关分析错误的是( )
A.X 层与Y 层中DNA 相对分子质量之比小于1∶3
B.Y 层中含15N 标记的鸟嘌呤有2 700 个
C.第二次复制结束时，含14N 的DNA 分子占1/4
D.W 层与Z 层的核苷酸数之比是7∶1
答案 C
解析 对该DNA 复制3 次的结果分析如图( 表示未标记的脱氧核苷酸链，表示
15N 标记的脱氧核苷酸链)：
由此可知，图甲X 层为2 个14N/15N－DNA，Y 层为6 个15N/15N－DNA，故X 层
与Y 层中DNA 相对分子质量之比小于1∶3，A 正确；该DNA 分子片段中含有
3 000 个碱基，腺嘌呤占35%，则A＝T＝1 050 个，G＝C＝450 个，且Y 层的6
个DNA 分子只含15N，因此，Y 层中含15N 标记的鸟嘌呤共有450×6＝2 700(个)，
B 正确；第二次复制结束，得到的4 个DNA 分子中2 个含有14N，因此含14N 的
DNA 分子占1/2，C 错误；图乙Z 层为2 条含14N 的脱氧核苷酸链，W 层为14 条
含15N 标记的脱氧核苷酸链，W 层与Z 层的脱氧核苷酸数之比为7∶1，D 正确。
8.(2026·广东湛江调研)亚硝胺是一种DNA 诱变剂，能使鸟嘌呤发生甲基化，甲
基化的产物会与胸腺嘧啶发生错配。将洋葱根尖细胞用亚硝胺处理，发现一个核
DNA 分子单链上的一个G 发生甲基化(假设甲基化的碱基不会去甲基化)。下列
说法正确的是( )
A.DNA 双链中G 和C 的含量越高，则稳定性越强
B.甲基是DNA 半保留复制的原料之一
C.DNA 复制需要多种酶的参与，这些酶可为化学反应提供活化能
D.经3 次有丝分裂，由G—C 碱基对突变为A—T 碱基对的细胞占1/8
答案 A
解析 根据DNA 结构中的数量关系分析，A—T 之间有两个氢键，G—C 之间有
三个氢键，DNA 双链中G 和C 的含量越高，则稳定性越强，A 正确；根据DNA
复制的条件分析，DNA 复制所需原料是游离的4 种脱氧核苷酸，甲基不是DNA
半保留复制的原料，B 错误；DNA 复制需要解旋酶、DNA 聚合酶等，酶可降低
化学反应的活化能，不能为化学反应提供能量，C 错误；鸟嘌呤甲基化的产物会
与胸腺嘧啶发生错配，经3 次有丝分裂，一个DNA 分子形成的DNA 分子数为
23＝8(个)，得到的8 个细胞中由G—C 突变为A—T 的细胞有3 个，占3/8，D 错
误。
【综合提升】
9.(2026·辽宁锦州检测)科学家发现在某些DNA 单链中富含G，每4 个G 之间通
过氢键等连接形成一个正方形的“G4 平面”，让DNA 有了非比寻常的结构——
“G－四链体”，如图。当DNA 处于双螺旋结构时，“G－四链体”并不会产
生，只有在DNA 双链结构暂时被“解开”而暴露出单链DNA 时，才有机会形
成“G－四链体”。下列有关叙述错误的是( )
A.“G－四链体”含有C、H、O、N、P 五种元素
B.与肝细胞相比，肝癌细胞可能更容易形成“G－四链体”
C.“G－四链体”可能在DNA 复制和转录过程中形成
D.“G－四链体”中(A＋G)/(T＋C)的值与双链DNA 中的相等
答案 D
解析 “G－四链体”是由DNA 单链中富含G 的区域，每4 个G 通过氢键等连
接形成的结构，每个脱氧核苷酸都含有C、H、O、N、P 五种元素，A 正确；与
肝细胞相比，肝癌细胞分裂旺盛，DNA 复制频繁，每次复制均需将DNA 双链解
旋成单链，更容易形成“G－四链体”，B 正确；DNA 复制和转录时，DNA 双
螺旋解开，可能会形成“G－四链体”，C 正确；DNA 双螺旋结构中数量上A＝
T、C＝G，所以(A＋G)/(T＋C)的值始终等于1，而“G－四链体”中只涉及一条
DNA 链的部分区域，所以“G－四链体”中(A＋G)/(T＋C)的值不一定与双链
DNA 中的相等，D 错误。
10.(2026·江苏海安质检)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6 407 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。下列相关叙述正确的是( )
A.M13 噬菌体的遗传物质复制过程中不需要先合成RNA 引物来引导子链延伸
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.过程②～⑥需要断裂2 个磷酸二酯键，合成6 407 个磷酸二酯键
答案 B
解析 M13 噬菌体DNA 是一种单链环状DNA，进入大肠杆菌后先合成为复制
型双链环状DNA，再进行滚环复制，即在M13 噬菌体的双链环状DNA 分子一
条链上切一个切口，产生游离的3′端羟基作为延伸起点，最后在宿主细胞DNA
聚合酶的催化下，以另一条单链为模板不断地合成新的子链。①过程需要先合成
RNA 引物来引导子链延伸，③过程不需要，A 错误；SSB 是单链DNA 结合蛋白，
由图可知，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，
B 正确；据题图可知，过程⑥得到的单链环状DNA 是原来的DNA，过程②～⑤
中新合成的子链DNA 存在于复制型DNA 中，C 错误；该DNA 为含有6 407 个核
苷酸的单链环状DNA，由图可知，过程②～⑥需要断裂2 个磷酸二酯键，一共
合成6 409 个磷酸二酯键，D 错误。
11.(2026·黑龙江龙东地区联考)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1.5 h 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1 所示。
DNA 复制时两条子链的延伸方向相反，其中一条子链称为前导链，该链连续延
伸；另一条称为后随链，该链逐段延伸，这些片段称为冈崎片段，如图2 所示。
将某植物的分生区细胞(2n＝18)在含放射性标记的胸腺嘧啶的培养基中培养足够
长的时间，然后转移到无放射性培养基中再培养一段时间，测定分裂期细胞中带
放射性DNA 的细胞的百分率，结果如图3 所示。
(1)根据图1 所示信息，可知该种大肠杆菌的细胞周期大约为________ h，判断的
理由是____________________________________________________________
__________________________________________________________________。
(2)图2 中，________(填“甲链”或“乙链”)为后随链，该链的合成过程中，除
需要解旋酶之外，还需要________________________(至少答出一种)等酶，其合
成的方向与复制叉延伸的方向________(填“相同”或“相反”)，依据是
__________________________________________________________________。
(3)图3 中，更换培养基后1 个细胞连续进行两次有丝分裂形成的4 个子细胞中，
________个细胞带有放射性。更换培养基后处于第二次有丝分裂的细胞中，含有
放射性的染色体有________条。根据图中信息可知，更换培养基________小时后
开始有细胞进入第二次有丝分裂的分裂期。
答案 (1)0.5 1 个含14N/14N－DNA 的大肠杆菌在以15NH4Cl 为唯一氮源的培养
液中培养1.5 h 后，14N 的DNA 单链数和15N 的DNA 单链数分别是2 条、14 条，
共形成了8 个DNA 分子，说明DNA 分子共复制了3 次，即细胞分裂了3 次，故
大肠杆菌的细胞周期约为0.5 h (2)甲链 RNA 聚合酶、DNA 连接酶 相反 后
随链的合成方向是从右到左(沿甲链的5′到3′)，复制叉延伸的方向是从左到右(沿
甲链的3′到5′) (3)2、3 或4 18 20
解析 (1)依据题图1 信息可知，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1.5 h 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，得到条带1(14N 的DNA 单链)∶条带2(15N
的DNA 单链)＝1∶7，而母链14N 链只有两条，可知DNA 单链共有16 条，即共
有8 个DNA 分子，说明DNA 分子共复制了3 次，大肠杆菌的细胞周期约为
1.5÷3＝0.5(h)。(2)依据题干信息，DNA 复制时，后随链是逐段延伸的，这些片
段称为冈崎片段，所以据题图可知，甲链为后随链，在该链的合成过程中，染色
体复制时需要合成一小段RNA 作为引物，因此需要RNA 聚合酶的参与，后随
链合成时会先形成多个DNA 单链的片段(冈崎片段)，之后需要DNA 连接酶连接，
故该链的合成过程中，除需要解旋酶之外，还需要RNA 聚合酶和DNA 连接酶
等酶的参与。由题图2 可知，后随链的合成方向是从右到左(沿甲链的5′到3′)，
复制叉延伸的方向是从左到右(沿甲链的3′到5′)，因此后随链合成的方向与复制
叉延伸的方向相反。(3)依据题干信息，将某植物的分生区细胞(2n＝18)在含放射
性标记的胸腺嘧啶的培养基中培养足够长的时间，说明亲代细胞均含有放射性，
然后转移到无放射性培养基中再培养，1 个细胞连续进行两次有丝分裂形成4 个
子细胞。DNA 的复制是半保留复制，在第一次分裂完成后18 条染色体上的
DNA 分子均为1 条链含放射性，一条链不含放射性，再进行第二次有丝分裂，
由于DNA 的半保留复制，刚进入第二次分裂期的细胞中，含放射性的染色体仍
为18 条，但是处于第二次分裂期的前期、中期的细胞中，每条染色体上的4 条
DNA 单链中只有1 条被标记，即每条染色体中只有1 条染色单体被标记，在有
丝分裂后期，被标记的DNA 和未被标记的DNA 随机分配到细胞的一极，故更
换培养基后1 个细胞连续进行两次有丝分裂形成的4 个子细胞中，可能有2 个、
3 个或4 个细胞带有放射性。据题图3 可知，20～25 h，曲线再次出现上升，细
胞进入第二轮分裂期，因此更换培养基20 小时后开始有细胞进入第二次有丝分
裂的分裂期。
