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第27课时　DNA的结构、复制以及基因的本质
1.概述DNA分子是由四种脱氧核苷酸构成的，通常由两条碱基互补配对的反向平行长链形成双螺旋结构；碱基的排列顺序编码了遗传信息。2.概述DNA分子通过半保留方式进行复制。3.概述基因的概念。
考点一　DNA的结构
1.DNA双螺旋结构模型的构建
(1)构建者：美国生物学家沃森和英国物理学家克里克。
(2)过程
2.DNA分子的结构层次
　链状DNA具有2个游离的磷酸基团，而环状DNA中则无游离的磷酸基团。
(1)沃森和克里克根据DNA的双螺旋结构提出了遗传物质的半保留复制假说。(2024·贵州卷)(　√　)
(2)双螺旋模型的碱基互补配对原则解释了DNA分子具有稳定的直径。(2022·河北卷)(　√　)
(3)沃森和克里克用DNA衍射图谱得出碱基配对方式。(2022·广东卷)(　×　)
(4)DNA中每个磷酸均连接一个脱氧核糖和一个碱基。(　×　)
(5)DNA分子一条链上的相邻碱基通过磷酸—脱氧核糖—磷酸相连。(　×　)
(6)双链DNA分子中一条链上的磷酸和脱氧核糖是通过氢键连接的。(　×　)
(7)DNA中A与T碱基对所占的比例越高，该DNA稳定性越强。(　×　)
(8)(必修2 P51“探究·实践”)DNA只含有4种脱氧核苷酸，它能够储存足够量的遗传信息的原因是碱基排列顺序的千变万化，使DNA储存了大量的遗传信息。
【情境应用】　下图为DNA分子结构模式图：
【问题探究】　
(1)DNA分子一条链中连接两个脱氧核苷酸的化学键是什么？连接两条链的两个相邻脱氧核苷酸的化学键是什么？
提示：磷酸二酯键；氢键。
(2)据图分析，DNA分子具有稳定性的原因是什么？DNA两条链的关系有什么特点？
提示：具有规则的双螺旋结构；方向相反。
(3)若在一单链中，(A＋T)/(G＋C)＝n时，则在另一互补链中该比例是多少？
提示：比例为n。
1.DNA分子结构中的化学键
(1)碱基对中的氢键
(2)磷酸二酯键
2.DNA分子中碱基数量的关系
(1)双链DNA分子中脱氧核糖∶含氮碱基∶磷酸∶脱氧核苷酸＝1∶1∶1∶1。
(2)双链DNA分子中A＝T、G＝C、A＋G＝C＋T＝A＋C＝T＋G，即非互补配对碱基和相等，等于碱基总数的50%。
(3)在双链DNA分子中，互补碱基之和所占比例在任意一条链及整个DNA分子中都相等。
(4)双链DNA分子中，非互补碱基之和所占比例在两条互补链中互为倒数关系。
设双链DNA分子中，一条链上＝m，
则＝＝m，互补链上＝。
简记为DNA两条互补链中，不配对两碱基之和的比值乘积为1。
(5)在一个双链DNA分子中，某碱基占碱基总数的百分数等于每条链中该碱基所占比例的平均值，即A＝。
3.DNA分子中氢键的数量：双链DNA分子中氢键总数＝2×(A—T)碱基对数＋3×(G—C)碱基对数。
考向1围绕DNA分子结构及特点考查生命观念
1.(2024·浙江卷)下列关于双链DNA分子结构的叙述，正确的是(　A　)
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%
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，内侧是通过氢键连接形成的碱基对，A正确；双链DNA中G—C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。
2.(2022·广东卷)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(如图所示)，该线性分子两端能够相连的主要原因是(　C　)
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
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，不能决定该线性DNA分子两端能够相连，A、B错误；据题图可知，单链序列的碱基能够互补配对，决定该线性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。
考向2 围绕DNA分子结构的相关计算考查科学思维
3.(2021·北京卷)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(　D　)
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%
解析：DNA分子为半保留复制，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的两条链之间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的，故RNA中U不一定约占32%，D错误。
考向3结合DNA分子模型的制作考查科学思维
4.(2022·浙江卷)某同学欲制作DNA双螺旋结构模型，已准备了足够的相关材料，下列叙述正确的是(　C　)
A．在制作脱氧核苷酸时，需在磷酸上连接脱氧核糖和碱基
B．制作模型时，鸟嘌呤与胞嘧啶之间用2个氢键连接物相连
C．制成的模型中，腺嘌呤与胞嘧啶之和等于鸟嘌呤和胸腺嘧啶之和
D．制成的模型中，磷酸和脱氧核糖交替连接位于主链的内侧
解析：在制作脱氧核苷酸时，需在脱氧核糖上连接磷酸和碱基，A错误；鸟嘌呤和胞嘧啶之间由3个氢键连接，B错误；DNA的两条链之间遵循碱基互补配对原则，即A＝T、C＝G，故在制作的模型中A＋C＝G＋T，C正确；DNA分子中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，D错误。
5.
(2025·安徽合肥联考)现有碱基塑料片5个A、8个G、6个C、6个T，脱氧核糖与磷酸的连接物14个，脱氧核糖塑料片22个，代表氢键的连接物、碱基与脱氧核糖连接物、磷酸塑料片均充足，某学习小组尝试构建如图含5个碱基对的DNA双螺旋结构模型。下列叙述正确的是(　B　)
A．能搭建出45种DNA分子结构模型
B．现有材料不能搭建出题图的模型
C．现有材料搭建的模型最多需利用10个碱基塑料片
D．现有材料最多能搭建含22个脱氧核苷酸的模型
解析：根据题干信息可知，碱基塑料片有5个A、8个G、6个C、6个T，由于A＝T，G＝C，则A—T碱基对可有5对，G—C碱基对可有6对；又因为脱氧核糖与磷酸的连接物有14个，假设构建n个碱基对，则2(2n－1)＝14，n＝4，即只能搭建成含4个碱基对的结构模型，故能搭建出的DNA分子结构模型为44种，A错误；由A项分析可知，现有材料只能搭建含4个碱基对的结构模型，故现有材料不能搭建出题图的模型，B正确；根据现有材料最多能搭建4个碱基对，也就是8个脱氧核苷酸，碱基数最多为8个，C、D错误。
考点二　DNA的复制
1.DNA半保留复制的实验证据
(1)实验材料、技术、原理和方法
(2)探究过程
2.DNA复制的过程
(1)概念、时间、场所
(2)过程图解
(3)过程分析
(1)科学家通过培养肺炎链球菌探究DNA的复制方式。(2022·辽宁卷)(　×　)
(2)植物细胞的线粒体和叶绿体中均可发生DNA的复制。(　√　)
(3)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。(　√　)
(4)DNA分子复制时，两条脱氧核苷酸链均可作为模板。(　√　)
(5)DNA分子复制时，解旋酶与DNA聚合酶不能同时发挥作用。(　×　)
(6)解旋酶破坏碱基对间的氢键，DNA聚合酶催化形成磷酸二酯键。(　√　)
(7)(必修2 P56“拓展应用T1”)约有31.6亿个碱基对的人类基因组复制时可能产生6个错误，这些错误可能产生什么影响？为什么？
提示：由于基因突变具有多害少利性，因此对人类的影响可能很大；但是由于密码子的简并性，基因突变后不一定导致生物性状的改变，因此也可能没有影响。
【情境应用】　图1为真核生物染色体上部分DNA分子的复制过程示意图，图2为拟核或质粒复制过程示意图。
【问题探究】　
(1)在DNA复制过程中，DNA解旋酶的作用是什么？
提示：打开DNA分子碱基对之间的氢键，形成两条单链。
(2)图1的DNA复制方式有何意义？
提示：提高了复制速率。
(3)图1中DNA分子复制形成的环状结构大小不同，原因是什么？
提示：不同的复制起点开始复制的时间不同。
(4)如果一个DNA分子连续复制三次，则能形成多少个DNA分子？其中新合成的脱氧核苷酸链有几条？
提示：形成8个DNA分子；有14条。
1.真核生物与原核生物DNA的复制
(1)真核生物的染色体DNA：一般是多起点双向复制。
(2)原核生物拟核DNA：一般是一个起点双向复制。
2.与DNA复制有关的数量关系
DNA分子的复制为半保留复制，一个DNA分子复制n次，则：
　
(1)子代DNA分子数＝2n个。
(2)含有亲代DNA链的子代DNA分子数＝2个。
(3)不含亲代DNA链的子代DNA分子数＝2n－2个。
(4)子代DNA分子中脱氧核苷酸链数＝2n+1条。
(5)亲代脱氧核苷酸链数＝2条。
(6)新合成的脱氧核苷酸链数＝2n+1－2条。
(7)若一亲代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＝m·(2n－1)个，第n次复制需要消耗该种脱氧核苷酸数＝m·(2n－2n-1)＝m·2n-1个。
考向1 结合DNA复制过程及实验证据考查科学思维与科学探究
1.(2022·海南卷)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)：
下列有关叙述正确的是(　D　)
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
解析：第一代细菌DNA离心后，试管中出现1条中带，则可以排除全保留复制，但不能确定是半保留复制还是分散复制，继续做第二代DNA密度鉴定，若第二代细菌DNA离心后，试管中出现一条中带和一条轻带，则可以排除分散复制，同时确定是半保留复制，A、B、C错误；若DNA复制方式是半保留复制，继续培养至第三代，形成8个子代DNA，2个为15N/14N－DNA，6个为14N/14N－DNA，因此细菌DNA离心后，试管中只会出现1条中带和1条轻带，D正确。
考向2 围绕DNA复制过程的相关计算考查科学思维
2.(2021·浙江卷)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(　B　)
A．240个　　 B．180个　　
C．114个　　 D．90个
解析：由题意可知，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%，则该DNA分子片段中A＋T占40%，G＋C占60%，则G＋C＝60%×100×2＝120(个)，C＝60个，该DNA分子片段连续复制2次，需要游离的胞嘧啶脱氧核糖核苷酸数量为60×(22－1)＝180(个)，B正确。
3.(2025·河北石家庄模拟)已知某噬菌体的DNA分子含有1 000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(　C　)
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39 600个
解析：噬菌体是一种专门寄生在细菌体内的病毒，不能用鸡胚细胞培养，A错误；该噬菌体的DNA分子总共含2 000个碱基，其中A和T都有400个，则C和G都有600个，故该噬菌体的DNA分子中腺嘌呤数与鸟嘌呤数之比为2∶3，但一条链中腺嘌呤数与鸟嘌呤数之比不能确定，B错误；一个DNA分子复制时，不管复制几代，后代中都只有两个DNA分子含亲代DNA的一条母链，因此含32P标记的噬菌体占总后代数的2%，C正确；一个噬菌体侵染大肠杆菌，最后释放出100个后代，说明消耗胞嘧啶脱氧核苷酸的数量为(100－1)×600＝59 400(个)，D错误。
考向3 围绕DNA复制与细胞分裂的关系考查科学思维
4.(2021·浙江卷)在DNA复制时，5 溴尿嘧啶脱氧核苷(BrdU)可作为原料，与腺嘌呤配对，掺入新合成的子链。用Giemsa染料对复制后的染色体进行染色，DNA分子的双链都含有BrdU的染色单体呈浅蓝色，只有一条链含有BrdU的染色单体呈深蓝色。现将植物根尖放在含有BrdU的培养液中培养，取根尖用Giemsa染料染色后，观察分生区细胞分裂中期染色体的着色情况。下列推测错误的是(　C　)
A．第一个细胞周期的每条染色体的两条染色单体都呈深蓝色
B．第二个细胞周期的每条染色体的两条染色单体着色都不同
C．第三个细胞周期的细胞中染色单体着色不同的染色体均为1/4
D．根尖分生区细胞经过若干个细胞周期后，还能观察到深蓝色的染色单体
解析：第一个细胞周期的每条染色体的染色单体都只有一条链含有BrdU，故每条染色体的两条染色单体都呈深蓝色，A正确；第二个细胞周期的每条染色体复制之后，每条染色体上的两条染色单体均为一条单体双链都含有BrdU，呈浅蓝色，一条单体只有一条链含有BrdU，呈深蓝色，故每条染色体的两条染色单体着色都不同，B正确；第二个细胞周期结束后，不同细胞中含有的双链都含有BrdU的染色体和只有一条链含有BrdU的染色体的数目是不确定的，故第三个细胞周期的细胞中染色单体着色不同的染色体比例不能确定，C错误；根尖分生区细胞可以持续地进行有丝分裂，所以不管经过多少个细胞周期，依旧可以观察到一条链含有BrdU的染色单体，呈深蓝色，D正确。
考点三　基因通常是有遗传效应的DNA片段
1.基因的本质
基因通常是有遗传效应的DNA片段。基因是控制生物性状的结构单位和功能单位，基因主要位于染色体上，基因在染色体上呈线性排列。
　RNA病毒的基因是有遗传效应的RNA片段。
2.基因与DNA、染色体的关系
3.DNA分子的多样性和特异性
(1)多样性：碱基排列顺序的千变万化，构成DNA分子的多样性，如某DNA分子中有n个碱基对，则其可能的排列顺序有4n种。
(2)特异性：碱基特定的排列顺序，构成了每个DNA分子的特异性。
(1)DNA分子中脱氧核糖和磷酸的排列方式代表了遗传信息。(　×　)
(2)染色体是基因的唯一载体。(　×　)
(3)真核细胞的基因只存在于细胞核中，而核酸并非仅存在于细胞核中。(　×　)
(4)DNA分子中每一个片段都是一个基因。(　×　)
(5)真核细胞基因中核糖核苷酸的排列顺序代表遗传信息。(　×　)
(6)碱基排列顺序的千变万化，构成了DNA分子的多样性。(　√　)
(7)(必修2 P57“问题探讨”)转基因鲤鱼生长速率更快的原因是外源生长激素基因整合到转基因鲤鱼的DNA中，并发挥了促进生长激素合成的功能，而生长激素可使鲤鱼的生长速率加快。
考向　围绕基因、DNA、染色体等的相关概念考查生命观念与科学思维
1.(2025·安徽合肥联考)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(　D　)
A．该条人造单染色体上含有多个基因
B．该条人造单染色体主要由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
解析：该条人造单染色体上含有多个基因，A正确；染色体主要由DNA和蛋白质构成，B正确；据题干可知，该条人造单染色体可能执行16条染色体的功能，C正确；DNA复制方式为半保留复制，该条人造单染色体复制后形成2个子代DNA分子，而且每个子代DNA分子中各有一条单链来自亲代DNA分子，D错误。
2.
(2025·河南驻马店模拟)如图表示某植物细胞中一个DNA分子上分布的a、b、c三个基因，图中Ⅰ、Ⅱ为无遗传效应的序列。下列有关基因的叙述，正确的是(　D　)
A．基因a中碱基对缺失，属于染色体结构变异
B．基因c中碱基对若发生变化，个体性状一定会发生改变
C．基因在染色体上呈线性排列，基因的起始端存在起始密码子
D．三个基因均可能发生基因突变，体现基因突变具有随机性
解析：基因中碱基对缺失属于基因突变，不是染色体结构变异，A错误；基因c中碱基对若发生变化，属于基因突变，由于密码子具有简并性，基因突变不一定引起生物性状改变，B错误；起始密码子位于mRNA上，C错误；基因a、b、c均可能发生基因突变，体现基因突变的随机性，D正确。
1.(2024·北京卷)科学家证明“尼安德特人”是现代人的近亲，依据的是DNA的(　C　)
A．元素组成 B．核苷酸种类
C．碱基序列 D．空间结构
解析：每种DNA的碱基序列不同，“尼安德特人”与现代人的DNA碱基序列有相似部分，证明“尼安德特人”与现代人是近亲，C符合题意。
2.(2022·重庆卷)下列发现中，以DNA双螺旋结构模型为理论基础的是(　D　)
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
解析：孟德尔利用假说—演绎法提出了生物的性状是由遗传因子控制的，总结出了分离定律，萨顿根据基因与染色体的平行关系，运用类比推理法得出基因位于染色体上的推论，艾弗里、赫尔希和蔡斯等科学家，设法将DNA和蛋白质分开，单独、直接地研究它们的作用，证明了DNA是遗传物质，以上发现均未以DNA双螺旋结构模型为理论基础，A、B、C不符合题意；沃森和克里克成功地构建DNA双螺旋结构模型，并进一步提出了DNA半保留复制的假说，DNA半保留复制以DNA双螺旋结构模型为理论基础，D符合题意。
3.(2024·河北卷)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(　B　)
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
解析：由表可知，该病毒为RNA病毒，根据碱基互补配对原则可知，该病毒复制合成的互补链中G＋C含量与原RNA中G＋C含量一致，为48.8%，A错误；逆转录病毒经逆转录得到的DNA可能整合到宿主细胞的DNA上，引起宿主DNA变异，B正确；病毒增殖需要的蛋白质在宿主细胞的核糖体上合成，C错误；进行有性生殖的真核生物的细胞核基因的遗传才遵循基因的分离定律，病毒基因的遗传不符合分离定律，D错误。
4.
(2024·浙江卷)大肠杆菌在含有3H 脱氧核苷培养液中培养，3H 脱氧核苷掺入新合成的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。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(　B　)
A．深色、浅色、浅色 B．浅色、深色、浅色
C．浅色、浅色、深色 D．深色、浅色、深色
解析：大肠杆菌在含有3H 脱氧核苷培养液中培养，DNA的复制方式为半保留复制，大肠杆菌拟核DNA第1次复制后产生的子代DNA的两条链一条被3H标记，另一条未被标记，显浅色，大肠杆菌拟核DNA第2次复制时，以两条链中一条被3H标记，另一条未被标记的DNA分子为模板，结合题干显色情况，DNA双链区段①为浅色，②中两条链均含有3H，显深色，③中一条链含有3H，一条链不含3H，显浅色，B正确。
课时作业27
(总分：50分)
一、选择题(每小题4分，共36分)
1.(2025·广东广州联考)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(　B　)
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
解析：DNA双螺旋结构的发现是该实验提出假说的依据，因此能为该实验提供必要的理论基础，A正确；该实验用15N标记DNA分子，15N不具有放射性，因此不需要用放射性同位素检测技术进行检测，B错误；该实验利用密度梯度离心技术让不同密度的DNA分层，从而证明了半保留复制，因此密度梯度离心为DNA分子在试管分层提供了有效方法，C正确；假说—演绎法为该实验的研究过程提供了科学的思维方法，D正确。
2.(2025·云南昆明模拟)最新研究发现由链霉菌产生的聚酮化合物(精氨酸类物质)可以介导土壤环境中细菌、真菌的互作。链霉菌与真菌类似，但其没有成形的细胞核和细胞壁。下列叙述正确的是(　B　)
A．链霉菌产生聚酮化合物必须经过高尔基体的加工
B．链霉菌和真菌在进行增殖时均存在DNA的复制
C．与颤蓝细菌相同，链霉菌细胞中不存在核酸—蛋白质复合物
D．在链霉菌和真菌细胞中染色体是成对存在的
解析：根据题意，链霉菌属于原核生物，故链霉菌没有高尔基体，A错误；链霉菌和真菌的遗传物质都是DNA，因此在进行增殖时均存在DNA的复制，B正确；链霉菌和颤蓝细菌都属于原核生物，虽然没有染色体的存在，但是细胞中都存在核酸—蛋白质复合物，如DNA复制时存在DNA聚合酶与DNA的结合，C错误；链霉菌属于原核生物，没有染色体的存在，D错误。
3.(2025·安徽蚌埠模拟)鸭坦布苏病毒是我国新发现的黄病毒属成员，感染该病毒会导致鸭产蛋量明显下降。这一发现有助于研究黄病毒的单链RNA复制，从而开发新型家禽疫苗和药物等。下列相关叙述正确的是(　B　)
A．鸭的遗传物质和鸭坦布苏病毒的遗传物质元素组成不同
B．鸭坦布苏病毒的基因是具有遗传效应的RNA片段
C．感染鸭坦布苏病毒的鸭会将病毒RNA遗传给子代
D．黄病毒RNA中一个碱基发生替换会改变所有碱基的比例
解析：鸭的遗传物质是DNA，鸭坦布苏病毒的遗传物质是RNA，DNA和RNA的元素组成相同，A错误；鸭坦布苏病毒的基因是具有遗传效应的RNA片段，B正确；病毒在寄主亲子代个体之间可以传播，但感染鸭坦布苏病毒的鸭不会以遗传的方式将病毒RNA传给子代，C错误；黄病毒RNA中一个碱基发生替换，例如A替换为T，并不会改变所有碱基的比例，D错误。
4.(2025·河北保定模拟)DNA复制过程中，复制区的双螺旋分开形成两个子代链，这两个相接区域称为复制叉，此处双螺旋的结构被破坏，而非复制区仍保持着双链结构。复制叉从位于复制起始点的位置开始沿着DNA链有序移动，与复制叉移动方向相同的子链连续合成，称为前导链，另一条链称为后随链。下列叙述错误的是(　C　)
A．DNA复制时可能有一个或多个起始点
B．复制区的双链结构往往需要解旋酶打开
C．前导链的合成从5′端→3′端延伸，后随链从3′端→5′端延伸
D．起始点可以启动单向复制或双向复制，形成1或2个复制叉
解析：DNA复制时可能有一个或多个起始点，真核细胞DNA复制有多个起始点，原核细胞DNA复制有一个起始点，A正确；复制区的双链结构往往需要解旋酶打开，破坏氢键，B正确；前导链和后随链的合成都是从5′端→3′端延伸，C错误；起始点可以启动单向复制或者双向复制，形成1或2个复制叉，加快复制的速率，D正确。
5.(2025·辽宁抚顺模拟)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(　D　)
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
解析：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，有利于将复制好的DNA双链变为双螺旋构型，A正确；DNA旋转酶可与ATP结合并利用水解ATP的能量，所以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，B正确；DNA复制时，子链延伸方向是5′端→3′端，所以DNA聚合酶在模板链上移动的方向为3′端→5′端，C正确；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，万古霉素能阻碍细菌细胞壁的合成，与环丙沙星杀菌机理不同，D错误。
6.(2025·河北承德模拟)当细菌在慢生长(慢复制)时，其环形DNA从起点开始进行正常的双向复制。当进入快生长(快复制)时，细菌内DNA复制到一半以上时，在模板DNA和新合成的一半DNA这两段DNA的中间同时开始复制，与此同时，已经复制了一半以上的DNA继续完成复制过程。下列叙述错误的是(　C　)
A．细菌环状DNA分子中不含游离的磷酸基团
B．营养充足时，大肠杆菌可利用快生长模式快速增殖
C．细菌快生长时其拟核DNA上最多有4处正在发生解螺旋
D．细菌慢生长、快生长过程都会形成蛋白质—DNA复合体
解析：细菌环状DNA分子中不含游离的磷酸基团，A正确；DNA复制需要能量，当营养充足时，大肠杆菌可利用快生长模式，快速复制DNA，使自身快速增殖，B正确；由题干信息可知，当进入快生长(快复制)时，细菌内DNA复制到一半以上时，在模板DNA和新合成的一半DNA这两段DNA的中间同时开始复制，与此同时，已经复制了一半以上的DNA继续完成复制过程，所以细菌快生长时其拟核DNA上最多有6处正在发生解螺旋，C错误；DNA的复制需要酶的参与，所以细菌慢生长、快生长过程都会形成蛋白质—DNA复合体，D正确。
7.(2025·河南洛阳联考)《黄帝内经·灵枢》记载：“人到四十，阳气不足，损与日至。”中医理论认为，阳气亏损是衰老以及老年病的主要诱因。有研究发现线粒体功能紊乱，如线粒体中的mtDNA(mtDNA分子是一个环状的双链结构)突变累积和mtDNA拷贝数下降是导致衰老及老年病的重要因素。下列相关叙述错误的是(　A　)
A．mtDNA中脱氧核糖数与磷酸二酯键数不相等
B．mtDNA突变积累增加可能会导致细胞呼吸速率降低
C．mtDNA能调控线粒体的功能，说明线粒体为半自主性细胞器
D．中医理论中的阳气不足很可能与线粒体功能下降导致供能不足有关
解析：mtDNA为环状双链结构，故其含有的脱氧核糖数与磷酸二酯键数相等，A错误；由题意可知，mtDNA突变积累是导致衰老及老年病的重要因素，其含量增加可能会导致细胞呼吸速率降低，B正确；mtDNA位于线粒体中，能调控线粒体的功能，说明线粒体为半自主性细胞器，C正确；中医理论中的阳气不足可能是能量供应不足，与人体线粒体功能下降有关，D正确。
8.(2025·江西南昌模拟)焦磷酸法是DNA测序的一种方法，其原理是将待测DNA片段固定到一个磁珠上，将磁珠包被在单个油水混合小滴(乳滴)中，在该乳滴里进行独立的DNA复制，放置在四个单独的试剂瓶里的四种脱氧核苷三磷酸依照T、A、C、G的顺序依次进入该乳滴，如果发生碱基配对，就会释放一个焦磷酸(PPi)，PPi经过一系列酶促反应后发出荧光。据图分析，下列叙述错误的是(　D　)
A．在乳滴中进行反应可保证不受其他DNA序列的干扰
B．脱氧核苷三磷酸进入子链DNA并产生PPi时释放较高能量
C．当T进入时发出荧光，说明此位置模板链上为A碱基
D．将四种脱氧核苷三磷酸同时加入可以提高测序的效率
解析：分析题意可知，在乳滴中进行反应可保证不受其他DNA序列的干扰，保证目标DNA的独立复制，A正确；脱氧核苷三磷酸进入子链DNA时释放一个焦磷酸(PPi)，断裂特殊的化学键，能够释放较高的能量，B正确；分析题意，如果发生碱基配对，就会释放一个焦磷酸(PPi)，根据A—T、G—C的碱基互补配对原则可知，当T进入时发出荧光，说明此位置模板链上为A碱基，C正确；由题干可知，需要将四种脱氧核苷三磷酸依次加入，同时加入会同时产生荧光，无法鉴定碱基种类，降低测序效率，D错误。
9.(2024·河北秦皇岛模拟)M13噬菌体是一种寄生于大肠杆菌内的丝状噬菌体，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(　B　)
A．M13噬菌体的遗传物质复制过程中不需要先合成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
解析：过程①需要先合成引物来引导子链延伸，过程③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，过程②～⑤中新合成的DNA单链存在于复制型双链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。
二、非选择题(共14分)
10.(14分)(2025·重庆万州区模拟)下面图1中DNA分子有a和d两条链，将图1中某一片段放大后如图2所示，结合所学知识回答下列问题：
(1)从图1可看出DNA的复制方式是半保留复制。
(2)图1中A和B均是DNA分子复制过程中所需要的酶，其中B能将单个脱氧核苷酸连接成脱氧核苷酸链，从而形成子链，则A、B分别是解旋酶、DNA聚合酶。
(3)图1过程在绿色植物幼叶细胞中进行的场所有细胞核、线粒体、叶绿体。
(4)图2中，7是胸腺嘧啶脱氧核苷酸，8是碱基对。
(5)若用1个32P标记的噬菌体侵染未标记的大肠杆菌，释放出300个子代噬菌体，其中含有32P的噬菌体所占的比例是1/150。
(6)若图1中的亲代DNA分子含有100个碱基对，将该DNA分子放在含有用32P标记的脱氧核苷酸的培养液中复制一次，则子代DNA分子的相对分子质量比原来增加100。
(7)若图1 DNA分子共有m个碱基，其中含胞嘧啶n个，则该DNA分子复制三次，需要游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸数为7(m/2－n)。
解析：(5)用1个32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，根据DNA分子半保留复制特点，新形成的300个噬菌体中有2个含32P，即含有32P的噬菌体占总数的1/150。(6)亲代DNA分子含有100个碱基对，将这个DNA分子放在用32P标记的脱氧核苷酸的培养液中让其复制一次，形成的2个DNA分子均为一条链含有31P、另一条含有32P，因此相对分子质量增加了100。(7)该DNA分子共有m个碱基，其中含n个C，根据碱基互补配对原则，A＝T，G＝C，则每个DNA分子中A与T的个数均为(m－2n)/2。则该DNA分子复制三次，共需游离的T的个数为(23－1)·(m－2n)/2＝7(m/2－n)。

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