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第2讲　DNA分子的结构和复制
新教材生物一轮复习
01
考点研析·重难突破

考点一　DNA的结构和基因的本质
1.DNA双螺旋结构模型的构建
（1）构建者： 　沃森和克里克　 。
沃森和克里克　
（2）构建过程
2.DNA的结构
3.DNA的结构特点
4.染色体、DNA、基因和脱氧核苷酸的关系

1.沃森和克里克提出腺嘌呤的量等于胸腺嘧啶的量；鸟嘌呤的量等于胞嘧啶的量。（必修2 P49 思考·讨论） （　×　）
2.DNA分子中的每个磷酸均连接着一个脱氧核糖和一个碱基。（必修2 P58～59图3－8） （　×　）
3.DNA分子一条链上的相邻碱基通过磷酸—脱氧核糖—磷酸相连。（必修2 P50图3－8） （　×　）
4.生物体内所有基因的碱基总数与DNA分子的碱基总数相同。（必修2 P58思考·讨论） （　×　）
5.基因的遗传效应是指基因能够复制、传递和表达性状的过程。（必修2 P58相关信息） （　√　）
6.DNA分子的多样性和特异性主要与它的空间结构密切相关。（必修2 P59正文） （　×　）
×
×
×
×
√
×

1.（必修2 P50图3－8）分析DNA两条链反向平行的原因。
提示：脱氧核糖上与碱基相连的碳叫作1'－C，与磷酸基团相连的碳叫作5'－C。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。DNA的两条单链走向相反，从双链的一端起始，一条单链是从5'－端到3'－端的，另一条单链则是从3'－端到5'－端的。
2.（必修2 P51探究·实践）DNA只有4种脱氧核苷酸，能够储存足够量遗传信息的原因是 　构成DNA的4种脱氧核苷酸的数目成千上万，脱氧核苷酸的排列顺序千差万别　 。
构成DNA的4种脱氧核苷酸的数目成千上万，脱氧核苷酸的排列顺序
千差万别　
3.（必修2 P52科学·技术·社会）在现代刑侦领域中，DNA指纹技术发挥着越来越重要的作用。只需要一滴血、精液或是一根头发等样品，刑侦人员就可以进行DNA指纹鉴定。此外，DNA指纹技术还可以用于亲子鉴定、死者遗骸的鉴定等。如图是DNA指纹图谱，根据下面的DNA指纹图谱判断，下列怀疑对象中谁是犯罪嫌疑人？
提示：3号是犯罪嫌疑人。

1.明确DNA结构的两种关系和两种化学键
（1）
（2）
（3）
2.DNA分子中碱基数量的计算规律


结合DNA分子的结构及特点，考查
结构与功能观
1.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（　　）
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：C　在制作脱氧核苷酸时，需在脱氧核糖上连接碱基和磷酸，A错误；鸟嘌呤与胞嘧啶之间用3个氢键连接物相连，B错误；制成的模型中，腺嘌呤（A）和胸腺嘧啶（T）、胞嘧啶（C）和鸟嘌呤（G）的分子数分别相等，所以A＋C的量等于T＋G的量，C正确；磷酸和脱氧核糖交替连接位于主链的外侧，D错误。
2.如图为某DNA分子片段示意图，下列有关叙述错误的是（　　）
A.图中①②③是构成DNA分子的基本单位
B.DNA复制时，④的形成不需要DNA聚合酶的催化
C.①和②交替排列构成DNA分子的基本骨架
D.DNA分子中碱基对⑨越多，其热稳定性越低
解析：A　图中①与②③不是同一个脱氧核苷酸的组成部分，所以①②③不是构成DNA的基本单位，A错误；DNA复制时，④的形成不需要DNA聚合酶的催化，B正确；①和②交替连接，排列在外侧，构成DNA分子的基本骨架，C正确；DNA分子中碱基对⑨（A—T）越多，氢键的相对含量越少，其热稳定性越低，D正确。
围绕基因的本质，考查生命观念
3.基因通常是有遗传效应的DNA片段，眼色基因（红眼基因R、白眼基因r）位于果蝇的X染色体上，下列叙述正确的是（　　）
A.雌雄果蝇细胞内的基因都是随染色体的复制而复制的
B.同一DNA分子上不可能同时含有两个控制眼色的基因
C.果蝇正常的卵原细胞有丝分裂时红眼基因最多有4个
D.摩尔根等人通过荧光标记技术确定了基因在染色体上的具体位置
解析：C　果蝇属于真核生物，其基因主要位于染色体上，但细胞质中也有分布，细胞质中的基因不位于染色体上，故果蝇细胞内的基因不都是随染色体的复制而复制的，A错误；一个DNA分子上有多个基因，同一DNA分子上可能同时含有两个控制眼色的基因，如朱红眼和深红眼，B错误；雌果蝇的基因型可能为XRXR，则该个体在有丝分裂前的间期复制后可能含有四个XR基因，即红眼基因最多有4个，C正确；通过荧光标记技术确定基因在染色体上的具体位置是利用了现代分子生物技术，而不是摩尔根等人，D错误。
借助DNA分子结构相关计算，
考查科学思维能力
4.（2021·北京高考）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%
解析：D　酵母菌为真核生物，细胞中含有DNA和RNA两种核酸；其中DNA分子为双链结构，A＝T、G＝C，RNA分子为单链结构。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，DNA的一条单链中碱基A不一定占32%，故RNA中U不一定占32%，D错误。

“三步”解决DNA分子中有关碱基比例的计算
考点二　DNA分子的复制及相关计算
1.证明DNA半保留复制的实验
（1）实验方法： 　同位素标记技术和离心技术　 。
（2）实验原理：含15N的双链DNA密度大，含14N的双链DNA密度小，一条链含14N、一条链含15N的双链DNA密度居中。
（3）实验假设： 　DNA以半保留的方式复制　 。
同位素标记技术和离心技术　
DNA以半保留的方式复制　
（4）实验预期：离心后应出现3条DNA带。
①重带（密度最大）： 　两条链都为15N　 标记的亲代双链DNA。
②中带（密度居中）： 　一条链为14N标记、另一条链为15N　 标记的子代双链DNA。
两条链都为15N　
③轻带（密度最小）： 　两条链都为14N　 标记的子代双链DNA。
一条链为14N标记、另一条链为15N　
两条链都为14N　
（5）实验过程
（6）实验结论：DNA的复制是以半保留的方式进行的。
2.DNA复制的过程
（1）概念：以 　亲代DNA　 为模板合成 　子代DNA　 的过程。
（2）发生时期：在真核生物中，这一过程是在 　细胞分裂前的间期　 ，随着染色体的复制而完成的。
亲代DNA　
子代DNA　
细胞分裂前的间期　
（3）过程
（4）场所：真核生物的 　细胞核　 、 　线粒体　 和 　叶绿体　 ；原核生物的 　拟核　 和细胞质。
（5）结果：一个DNA分子形成了两个 　完全相同　 的DNA分子。
（6）意义：DNA通过复制，将 　遗传信息　 从亲代细胞传递给子代细胞，从而保持了 　遗传信息　 的连续性。
细胞核　
线粒体　
叶绿体　
拟核　
完全相同　
遗传信息　
遗传信息　

1.将已被15N 标记了DNA的大肠杆菌在含14N 的培养基中培养繁殖一代，若子代大肠杆菌的DNA分子中既含有14N ，又含有15N ，则可说明DNA的复制为半保留复制。（必修2 P54思考·讨论） （　×　）
2.DNA分子复制时，解旋酶与DNA聚合酶不能同时发挥作用。（必修2 P55图3－10） （　×　）
3.单个脱氧核苷酸在DNA聚合酶的作用下连接合成新的子链。（必修2 P55图3－10） （　×　）
×
×
×
1.（必修2 P55正文拓展）在细胞内，DNA的两条链都能作为模板，由于DNA分子的两条链是反向平行的，每条链都通过磷酸和戊糖的3'、5'碳原子相连而成，因此每条链的两端是不同的，其中，一端是3'－端（3'羟基），另一端是5'－端（5'磷酸基团）。在DNA复制中，DNA聚合酶催化合成的方向是5'→3'，而不是3'→5'。DNA复制又是边解旋边复制。请推测DNA聚合酶是如何催化DNA复制的？
提示：DNA复制时，一条模板链是3'→5'走向，其互补链在5'→3'方向上连续合成，称为前导链；另一条模板链是5'→3'走向，其互补链也是沿5'→3'方向合成，但是与前导链的合成方向正好相反，随着复制的进行会形成许多不连续的片段，最后不连续片段连成一条完整的DNA单链，称为后随链。如图所示：
2.（必修2 P56拓展应用2）真核细胞中DNA复制的速率一般为50～100 bp/s ，果蝇DNA的电镜照片中有一些泡状结构，叫作DNA复制泡，是DNA上正在复制的部分，果蝇DNA上形成多个复制泡，这说明 　果蝇的DNA有多个复制起点，可同时从不同起点开始DNA复制，由此加快DNA复制的速率，为细胞分裂做好物质准备　 。
果蝇的DNA有多个复制起点，可
同时从不同起点开始DNA复制，由此加快DNA复制的速率，为细胞分裂做好物
质准备　

1.“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的培养基中连续复制n次（如图），则：
①子代DNA共2n个②脱氧核苷酸链

共2n＋1条

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·（2n－1）个。
②第n次复制需要该种脱氧核苷酸数为m·2n－1个。
（2）DNA分子复制过程中消耗的脱氧核苷酸数
2.有关DNA复制和计算的4点“注意”
（1）DNA中氢键可由解旋酶催化断裂，同时需要ATP供能，也可加热断裂（体外）；而氢键是自动形成的，不需要酶和能量。
（2）注意“DNA复制了n次”和“第n次复制”的区别，前者包括所有的复制，后者只包括第n次的复制。
（3）DNA复制计算时看清题中所给出的碱基的单位是“对”还是“个”；所问的是“DNA分子数”还是“链数”，是“含”还是“只含”。
（4）在真核生物中，DNA复制一般是多起点复制；在原核生物中，DNA复制一般是一个起点。无论是真核生物还是原核生物，DNA复制大多数都是双向进行的。

围绕DNA复制过程与特点，考查理解
能力
1.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.复制泡3的DNA复制早于复制泡1
D.子链的延伸方向与复制叉的推进方向相同
解析：D　由图可知，DNA的复制为双向复制，且DNA复制方式为半保留复制，A正确；由图可知，DNA的复制为多起点复制，这加快了DNA的复制速度，B正确；复制泡3大于复制泡2和复制泡1，因此复制泡3的DNA复制早于复制泡1和2，C正确；复制时DNA聚合酶只能沿模板链的3'→5'方向移动，而图中复制叉的推进方向是双向的，因此子链的延伸方向与复制叉的推进方向不一定相同，D错误。
2.关于DNA分子复制机制，科学家用荧光染料给Rep（DNA解旋酶中作为引擎的那部分结构，驱动复制叉的移动）加上了绿色荧光蛋白从而获知被标记的分子相对于DNA分子的运动轨迹，结果如图所示。下列相关叙述错误的是（　　）
A.DNA分子的一条单链中，具有一个游离的磷酸基团的一端被称为3'－端
B.Rep可以破坏DNA双链之间的氢键
C.DNA结合蛋白可能具有防止DNA单链重新形成双链的作用
D.根据材料推断Rep推动复制叉移动需要水解ATP提供能量
解析：A　DNA分子的一条单链中，具有一个游离的磷酸基团的一端被称为5'－端，A错误；由题干可知，Rep是DNA解旋酶中作为引擎的那部分结构，能驱动复制叉的移动，使得双链打开，故Rep可以破坏DNA双链之间的氢键，B正确；DNA结合蛋白缠绕在DNA单链上，可防止DNA单链重新形成双链，C正确；DNA复制需要ATP提供能量，Rep推动复制叉移动需要通过水解ATP提供能量，D正确。
围绕DNA分子复制的相关计算，
考查演绎推理能力
3.将一个不含放射性同位素32P标记的大肠杆菌（拟核DNA呈环状，共含有m个碱基，其中有a个胸腺嘧啶）放在含有32P标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养基中培养一段时间，检测到如图Ⅰ、Ⅱ两种类型的DNA（虚线表示含有放射性的脱氧核苷酸链）。下列有关该实验的结果预测与分析，正确的是（　　）
A.DNA第二次复制产生的子代DNA有Ⅰ、Ⅱ两种类型，比例为1∶3
B.DNA复制后分配到两个子细胞时，其上的基因遵循基因分离定律
D.复制n次形成的放射性脱氧核苷酸单链为2n＋1－2条
解析：D　DNA复制为半保留复制，形成的子代DNA含有一条亲代链和一条新形成的子代链，所以DNA第二次复制产生的4个子代DNA分子中，2个为Ⅰ类型，2个为Ⅱ类型，比例为1∶1，A错误；大肠杆菌属于原核生物，不能进行减数分裂，细胞内的基因不遵循基因分离定律，B错误；拟核DNA中共含有m个碱基，其中有a个胸腺嘧啶，则A＝T＝a，G＝C＝（m－2a），复制n次需要胞嘧啶的数目是（2n－1）（m－2a），C错误；复制n次可以合成DNA分子数为2n，共有2n＋1条链，只有两条母链不含放射性，所以形成的放射性脱氧核苷酸单链为2n＋1－2条，D正确。
4.将1个被15N标记的DNA分子放在含有14N的培养基中培养，复制3次得到了8个DNA分子，则在这些DNA分子中（　　）
A.含有15N的DNA共有8个，含有14N的DNA共有0个
B.含有14N的DNA共有8个，只有14N的DNA共有6个
C.含有15N的DNA共有2个，含有14N的DNA共有6个
D.含有15N的脱氧核苷酸链共有8条，含有14N的脱氧核苷酸链共有8条
解析：B　由于DNA分子的复制是半保留复制，所以复制3次，含有15N的DNA共有2个，含有14N的DNA共有8个，只有14N的DNA共有6个，A、C错误，B正确；每个DNA含有2条脱氧核苷酸链，复制3次得到了8个DNA分子，共16条脱氧核苷酸链，由于DNA分子的复制是半保留复制，所以含有15N的脱氧核苷酸链共有2条，含有14N的脱氧核苷酸链共有14条，D错误。
分析DNA半保留复制的实验证据，
考查科学探究能力
5.（2022·海南高考）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（　　）
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：D　第一代细菌DNA离心后，试管中出现1条中带，说明DNA复制方式一定不是全保留复制，可能为半保留复制或分散复制，A错误；若DNA复制方式为全保留复制，则第二代细菌DNA离心后，4个子代DNA分子中，1个为15N15N，3个为N，会在试管中出现1条重带和1条轻带，与题图信息不符，B错误；若第一代和第二代细菌DNA离心后，试管中只出现1条中带，则可说明DNA复制方式为分散复制，与题图信息不符，C错误；若DNA复制方式为半保留复制，继续培养至第三代，得到的8个子代DNA分子中，2个为15N14N，6个为14N14N，细菌DNA离心后试管中会出现1条中带和1条轻带，D正确。
02
真题体验·感悟高考
从生命观念角度，考查DNA的结构
1.（2021·广东高考）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
解析：B　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，①不符合题意；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，②符合题意；查哥夫发现的DNA中腺嘌呤（A）的量总是等于胸腺嘧啶（T）的量，鸟嘌呤（G）的量总是等于胞嘧啶（C）的量，为沃森和克里克构建正确的碱基配对方式提供了依据，③符合题意；沃森和克里克提出的DNA半保留复制机制未能为DNA双螺旋结构模型的构建提供依据，④不符合题意。
2.某DNA片段的结构如图所示。下列叙述正确的是（　　）
A.①表示胞嘧啶 B.②表示腺嘌呤
C.③表示葡萄糖 D.④表示氢键
解析：D　根据碱基互补配对原则可知，DNA结构中与A配对的是T，①表示胸腺嘧啶，A错误；与G配对的是C，②表示胞嘧啶，B错误；③表示脱氧核糖，是脱氧核苷酸中的单糖，C错误；④表示氢键，D正确。
3.（2022·广东高考）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（　　）
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：C　单链序列脱氧核苷酸数量相等和分子骨架同为脱氧核糖与磷酸都不是该线性DNA分子两端能够相连的原因，A、B错误；据图可知，单链序列的碱基能够互补配对，是该线性DNA分子两端能够相连的主要原因，C正确；该线性DNA分子自连环化后两条单链方向相反，D错误。
从科学思维角度，考查DNA复制
及有关计算
4.（2021·辽宁高考）下列有关细胞内的DNA及其复制过程的叙述，正确的是（　　）
A.子链延伸时游离的脱氧核苷酸添加到3'端
B.子链的合成过程不需要引物参与
C.DNA每条链的5'端是羟基末端
D.DNA聚合酶的作用是打开DNA双链
解析：A　子链延伸方向是5'→3'，故游离的脱氧核苷酸添加到3'端，A正确；子链的合成过程需要引物参与，B错误；DNA每条链的5'端是磷酸基团末端，3'端是羟基末端，C错误；解旋酶的作用是打开DNA双链，D错误。
5.（2021·海南高考）已知5－溴尿嘧啶（5－BU）可与碱基A或G配对。大肠杆菌DNA上某个碱基位点已由A—T转变为A—5－BU，要使该位点由A—5－BU转变为G—C，则该位点所在的DNA至少需要复制的次数是（　　）
A.1 B.2 C.3 D.4
解析：B　根据题意可知：5－BU可以与碱基A配对，又可以和碱基G配对，由于大肠杆菌DNA上某个碱基位点已由A—T转变为A—5－BU，所以复制一次会得到G—5－BU，复制第二次时会得到有G—C，所以至少需要经过2次复制，才能实现该位点由A—5－BU转变为G—C。
03
课后作业·巩固提升

一、选择题
1. 1953年科学家提出了DNA分子双螺旋结构模型，但近年来科学家又发现了四螺旋DNA结构（G－四联体）。G－四联体存在于DNA中富含鸟嘌呤（G）的部分，四联体的数量与DNA复制之间存在相关性。研究发现G－四联体更常见于快速分裂的细胞（如癌细胞）的基因中。下列有关叙述错误的是（　　）
A.DNA分子双螺旋结构中，嘧啶数与嘌呤数相等
B.DNA分子双螺旋结构中，不同的碱基对具有相同的直径
C.若能抑制细胞内G－四联体的形成，则可能有助于癌症的治疗
D.可利用相应的抗体蛋白来检测G－四联体在细胞中的位置
解析：D　DNA分子双螺旋结构中，碱基之间的配对遵循碱基互补配对原则，且互补配对的碱基数目彼此相等，因此嘌呤数等于嘧啶数，A正确；A—T碱基对与G—C碱基对具有相同的形状和直径，B正确；分析题干可知，G－四联体更常见于快速分裂的细胞（如癌细胞）的基因中，故若能抑制细胞内G－四联体的形成，则可能有助于癌症的治疗，C正确；DNA不能作为抗原，所以不能用抗原—抗体杂交的方法来检测G－四联体在细胞中的位置，D错误。
2.在一定条件下（如加热或极端pH）可使DNA双链解旋变为单链，导致DNA变性；两条彼此分开的单链在适当条件下重新缔合成为双螺旋结构的过程称为复性。下列叙述正确的是（　　）
A.双链DNA分子加热变性过程中不会破坏磷酸二酯键
B.双链DNA分子中A、T含量越多，变性所需要的温度越高
C.复性后DNA分子的功能会发生改变
D.复性后的双链DNA分子按照同向平行方式盘旋成双螺旋结构
解析：A　双链DNA分子加热变性过程是通过破坏双链之间的氢键而解旋，不会破坏磷酸二酯键，A正确；A与T之间有2个氢键，G与C之间有 3个氢键，因此双链DNA分子中G、C含量越多，其稳定性越高，变性所需要的温度也越高，B错误；复性后DNA分子双链结构恢复，所以复性后DNA分子功能不变，C错误；复性后的双链DNA分子按照反向平行方式盘旋成双螺旋结构，D错误。
3.科学家曾在一株噬菌体中发现了由Z、G、C、T组成的DNA，这类特殊DNA用二氨基腺嘌呤（Z）完全取代碱基A与T配对，Z与T之间的结合力和G与C一样强。下列关于这种特殊DNA的叙述正确的是（　　）
A.这种特殊DNA分子是单链结构
B.这种特殊DNA分子中，嘌呤数不等于嘧啶数
C.这种特殊的DNA分子结构变得更稳定
D.这种噬菌体能独立进行遗传物质的复制
解析：C　这种特殊DNA分子仍然还是双链结构，A错误；据题意可知，这类特殊DNA用二氨基腺嘌呤（Z）完全取代碱基A与T配对，因此嘌呤数还是等于嘧啶数，B错误；Z与T之间的结合力和G与C一样强，说明他们之间都是3个氢键，氢键越多，DNA分子越稳定，因此这种特殊的DNA分子结构变得更稳定，C正确；噬菌体属于病毒，营寄生生活，因此这种噬菌体不能独立进行遗传物质的复制，D错误。
4.eccDNA是一类独立于染色体外的环状DNA分子，与染色体结构相比，呈环状，较稳定，如图为eccDNA的结构示意图。下列叙述错误的是（　　）
A.该DNA分子中嘌呤碱基数等于嘧啶碱基数
B.该DNA分子中每个脱氧核糖都和两个磷酸分子相连
C.脱氧核糖和磷酸交替排列在外侧构成该DNA的骨架
D.该DNA分子5'端有游离的磷酸基团，3'端有羟基
解析：D　该DNA分子是双链的，碱基之间的配对遵循碱基互补配对原则，且互补配对的碱基数目彼此相等，即A＝T，C＝G，因此嘌呤碱基数等于嘧啶碱基数，A正确；该DNA分子是环状DNA分子，其中每个脱氧核糖都和两个磷酸分子相连，B正确；此DNA分子是双链，脱氧核糖和磷酸交替排列在外侧构成该DNA的骨架，内侧是碱基对，C正确；该DNA分子是环状DNA，脱氧核苷酸首尾相连，每一条单链相邻的脱氧核苷酸在3'端与5'端形成磷酸二酯键，因此没有游离的磷酸基团和羟基，D错误。
5.T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验说明DNA是T2噬菌体的遗传物质，已知其DNA中含有碱基m个，胞嘧啶a个。下列有关叙述正确的是（　　）
A.磷酸与核糖交替连接构成了DNA的基本骨架
B.T2噬菌体的DNA中胸腺嘧啶的含量为m－2a个
C.T2噬菌体的DNA复制时需要大肠杆菌提供能量、模板等
D.若T2噬菌体的DNA复制3次，则需要含鸟嘌呤的核苷酸7a个
解析：D　磷酸与脱氧核糖交替连接排列在外侧，构成DNA的基本骨架，A错误；胞嘧啶数目等于鸟嘌呤数目，腺嘌呤和胸腺嘧啶数目之和等于m－2a，腺嘌呤数目等于胸腺嘧啶数目，所以T2噬菌体的DNA中胸腺嘧啶的含量为个，B错误；T2噬菌体的DNA复制时，模板是由T2噬菌体提供，C错误；若一个噬菌体DNA中含有胞嘧啶a个，则所含鸟嘌呤的数目也是a个，根据DNA半保留复制方式可知，复制3次需要鸟嘌呤为（23－1）×a＝7a（个），D正确。
6. 对双链DNA分子进行加热会导致DNA解旋为单链结构（这一过程称为DNA分子的变性），但DNA分子单链中的化学键并没有发生变化。对双链DNA分子加热使其解开一半时所需的温度称为该DNA的熔点（Tm）。下列有关叙述错误的是（　　）
A.变性后的DNA分子空间结构发生了改变
B.DNA分子变性过程中，碱基对之间的氢键发生了断裂
C.在格里菲思的体内肺炎链球菌转化实验中不存在DNA分子的变性
D.Tm值的大小与DNA分子中碱基G—C所占的比例成正相关
解析：C　DNA解旋可称为变性，故变性后的DNA分子空间结构和生物学功能均发生了改变，A正确；根据题中信息可知，DNA分子变性破坏的是DNA分子中的氢键，B正确；在格里菲思的肺炎链球菌转化实验中，有一组实验是将加热致死的S型细菌与R型活细菌混合后注射到小鼠体内，在加热的过程中存在DNA分子的变性，C错误；碱基G—C之间存在3个氢键，而碱基A—T之间只存在2个氢键，故碱基G—C所占的比例越大，Tm值也越大，即Tm值的大小与DNA分子中碱基G—C所占的比例成正相关，D正确。
7.如图，某个DNA分子含有1 000 个碱基对，鸟嘌呤占20%，其中α链中腺嘌呤占该DNA分子碱基总数的10%。下列叙述中不正确的是（　　）
A.该DNA分子的β链中含有400个腺嘌呤
B.在α链和β链之间可形成2 400个氢键
C.α链和β链中（A＋T）/（G＋C）的值相等
D.若该DNA分子复制3次，需要消耗4.8×103个胸腺嘧啶
解析：D　某个DNA分子含有1 000个碱基对，鸟嘌呤占20%，因此腺嘌呤占30%，其中α链中腺嘌呤占该DNA分子碱基总数的10%，即α链中腺嘌呤占α链碱基的比例为20%，β链中腺嘌呤占β链碱基的比例为40%，因此该DNA分子的β链中含有400个腺嘌呤，A正确；根据题干信息可知，该DNA分子中共含有600个A—T碱基对（形成两个氢键），400个G—C碱基对（形成三个氢键），因此在α链和β链之间可形成的氢键数为：600×2＋400×3＝2 400（个），B正确；DNA的两条链遵循碱基互补配对原则，因此α链和β链中（A＋T）/（G＋C）的值相等，C正确；若该DNA分子复制3次，需要消耗胸腺嘧啶的个数为1 000×2×30%×（23－1）＝4.2×103（个），D错误。
8.（不定项）滚环式复制是噬菌体DNA常见的复制方式，其过程如图。下列说法错误的是（　　）
A.a链的合成是从模板链的5'→3'端，不需要引物
B.b链在合成过程中会出现一个个的冈崎片段
C.合成子链时，宿主细胞内各种脱氧核苷酸消耗速度相同
D.该过程需要宿主细胞中DNA聚合酶和DNA连接酶的催化
解析：AC　结合图示可知，a链的合成方向为5'→3'，因此a链的合成是从模板链的3'→5'端，不需要引物，A错误；由于DNA复制只能从模板链的3'→5'端，因此b链在合成过程中会出现一个个的冈崎片段，B正确；合成子链时，宿主细胞内各种脱氧核苷酸消耗速度取决于DNA中4种脱氧核苷酸的含量，含量不一定相同，所以消耗速度不一定相同，C错误；该过程需要宿主细胞中DNA聚合酶（使小分子脱氧核苷酸连接形成DNA单链）和DNA连接酶（连接冈崎片段）的催化，D正确。
9.（不定项）关于合成DNA的原料——脱氧核苷酸的来源，科学家曾提出三种假说：①细胞内自主合成，②从培养基中摄取，③二者都有。为验证三种假说，设计如下实验：将大肠杆菌在15N标记的脱氧核苷酸培养基中培养一代的时间，然后利用密度梯度离心分离提取DNA，记录离心后试管中DNA的位置。图1～3表示DNA在离心管中的可能位置。下列叙述正确是（　　）
A.若支持观点①，则实验结果为图3
B.若支持观点②，则实验结果为图2
C.若支持观点③，则实验结果为图1
D.大肠杆菌的DNA复制遵循半保留复制原则
解析：AD　将大肠杆菌在15N标记的脱氧核苷酸培养基中培养一代的时间，然后利用密度梯度离心分离提取DNA，若合成DNA的原料是细胞内自主合成的，则合成的DNA没有15N标记，离心后DNA均含14N，位于顶部，对应图3，A正确；若合成DNA的原料是从培养基中摄取的，则得到的子代DNA分子的两条链是一条含15N，一条含14N，离心后位于中部，对应图1，B错误；若合成DNA的原料既可以从细胞内自主合成，也可以从培养基中摄取，则合成的DNA的两条链是14N、14N和14N、15N，离心后位于中部和顶部之间，对应图2，C错误；无论原核生物还是真核生物，DNA复制的方式都是半保留复制，即DNA分子解旋形成两条模板链，模板链复制形成子链，然后两条模板链分别与新合成的子链组成子代DNA分子，D正确。
二、非选择题
10.DNA分子双螺旋结构模型提出之后，人们推测DNA可能通过图1中三种方式进行复制。生物兴趣小组准备通过实验来探究DNA复制方式，基本思路是用14N标记大肠杆菌的DNA双链，然后在含15N的培养基上让其繁殖两代，提取每代大肠杆菌的DNA并作相应处理，可能出现的实验结果如图2。
　 　
（1）该实验将会用到的实验技术有 　　　　　　　 技术和密度梯度离心。若亲代大肠杆菌繁殖一代，出现实验结果1，可以说明DNA复制方式不是全保留复制，理由是 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。
解析：（1）本研究使用了15N对DNA分子进行了标记，应用了同位素标记技术，同时用密度梯度离心法对DNA分子进行分离；若亲代大肠杆菌繁殖一代，出现实验结果1（离心后只有1条中带），可以说明DNA分子的复制可能是半保留复制，也可能是分散复制，但可以排除全保留复制，因为若为全部留复制，则DNA复制一代后形成的2个DNA分子是一个只含14N，另一个只含15N，实验结果应出现一条轻带和一条重带。
答案：（1）同位素标记　若为全部留复制，实验结果1应出现轻带和重带　
（2）若亲代大肠杆菌繁殖二代，出现实验结果2，说明DNA复制方式是 　　　　　　　 复制。按照此复制方式：
①亲代大肠杆菌繁殖N代（N≥2），实验结果中轻带、中带、重带中DNA分子数量之比应为 　　　　　　　　　　　　 。
②图3中DNA片段2至少需要经过 　　　 次复制才能获得DNA片段3。
解析：（2）若DNA复制方式是半保留复制，则亲代大肠杆菌繁殖二代，形成的4个DNA分子，只含15N的两个，一条链14N、一条链15N的两个，经离心出现实验结果2；按照半保留复制方式：①亲代大肠杆菌繁殖N代（N≥2），无论复制多少代，形成的2N个DNA分子，只含14N的0个，一条链14N、一条链15N的两个，只含15N的2N－2个，即实验结果中轻带、中带、重带中DNA分子数量之比应为0∶2∶2N－2。②图3中与DNA片段3相比，DNA片段2中G/U替换为了A/T，进行第一次复制时会出现A/U（模板链上的碱基U与A配对）；进行第二次复制时会出现T与A配对；即至少需要经过2次复制，DNA片段2中G/U可替换为A/T，才能获得DNA片段3。
答案：（2）半保留　①0∶2∶2N－2　②2
11. 科学家为了探究DNA复制方式，先用含有15NH4Cl的原料来培养大肠杆菌若干代作为亲本，再将亲本大肠杆菌转移到含Cl的原料中培养，收集不同时期的大肠杆菌并提取DNA，再将提取的DNA进行离心，记录离心后试管中DNA的位置。
（1）用含有15NH4Cl的原料来培养大肠杆菌若干代作为亲本，培养若干代的目的是 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。
答案：（1）保证用于实验的大肠杆菌的DNA上都含有15N　
（2）有科学家认为DNA的复制是全保留复制，复制形成的两条子链结合在一起，两条模板链重新结合在一起。若是全保留复制，则实验结果是：子一代的DNA位置是 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。
答案：（2）一半在重带，一半在轻带　
（3）科学家进行实验，得到的实验结果是：子一代的DNA位置全在中带，子二代的DNA位置一半在中带一半在轻带。这个结果否定了全保留复制，你对此的解释是 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。
答案：（3）DNA的复制是半保留复制，子一代DNA为15N/14N－DNA，子二代DNA一半为15N/14N－DNA，一半为14N/14N－DNA　
（4）有人认为，将子一代的DNA分子用解旋酶处理后再离心，就能直接判断DNA的复制方式，如果为轻带，为重带，则一定为半保留复制。你认为这种说法是否正确，并说出你的理由。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。
答案：（4）不正确，因为无论是全保留复制还是半保留复制，子一代用解旋酶处理后都有一半的单链含15N，一半的单链含14N，离心后都是重带，轻带

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