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第29讲　DNA分子的结构、复制和基因的本质
一、选择题
1.（2025·福州一中质检）下列关于DNA分子结构的叙述，正确的是（　　）
A.DNA分子中含有四种核糖核苷酸
B.每个脱氧核糖上均连着两个磷酸和一个碱基
C.双链DNA分子中，碱基的数目和脱氧核糖的数目是相等的
D.双链DNA分子中，A＋T＝G＋C
2.（2025·青海西宁五校期末联考）下列关于细胞核中DNA复制的叙述，错误的是（　　）
A.DNA复制发生在细胞分裂前的间期
B.DNA复制的方式为半保留复制
C.DNA复制过程需要核糖核苷酸、酶和ATP等
D.DNA复制过程中，解旋和复制是同时进行的
3.（2025·河北唐山高三一模）某同学欲制作长度为5个碱基对、内含2个腺嘌呤的DNA双螺旋结构模型。下列相关叙述错误的是（　　）
A.需要准备18个脱氧核糖和磷酸之间的连接物
B.需要准备13个碱基之间的连接物
C.能搭建出45种不同的DNA分子模型
D.制成的模型中两条脱氧核苷酸链反向平行
4.（2025·福建龙岩期末）若生物体内DNA分子中（G＋C）/（A＋T）＝a，（A＋C）/（G＋T）＝b，则下列有关两个比值的叙述中不正确的是（　　）
A.a值越大，双链DNA分子的稳定性越高
B.DNA分子一条单链及其互补链中，a值相同
C.碱基序列不同的双链DNA分子，b值不同
D.经半保留复制得到的DNA分子，b值等于1
5.（2025·江苏南京市模拟）科学家在人体快速分裂的细胞中发现了DNA的四螺旋结构，形成该结构的DNA单链中富含G，每4个G之间通过氢键等形成一个正方形的“G4平面”，继而形成立体的“G四联体螺旋结构”（如图）。下列叙述不正确的是（　　）
A.组成该结构的基本单位为脱氧核糖核苷酸
B.用DNA解旋酶可以打开该结构中的氢键
C.每个G四联体螺旋结构中含有一个游离的磷酸基团
D.该结构中（A＋G）/（T＋C）的值与双链DNA中相等
6.（2025·山东菏泽模拟）DNA聚合酶不能从头合成DNA，只能从3'端延伸DNA链，因此在复制过程中需要RNA引物，如图表示DNA复制过程。下列相关分析错误的是（　　）
A.DNA复制时存在A、U碱基配对现象
B.DNA复制是多种酶参与的物质合成过程
C.两条子链延伸的方向都是由5'端到3'端
D.DNA聚合酶与DNA连接酶的底物相同
7.（2025·湖南株洲高三质检）几个基因共用一段DNA序列的情况，称为基因重叠。基因重叠现象在病毒、细菌和果蝇中均有发现。以下推测错误的是（　　）
A.重叠基因能更有效地利用DNA的遗传信息
B.重叠基因的嘌呤碱基数与嘧啶碱基数相等
C.基因A、B的转录是各自独立进行的
D.重叠基因在基因A、B中指导合成的氨基酸序列完全相同
8.（2025·河北衡水高三考试）真核生物的DNA分子中有多个复制起始位点，可以大大提高DNA复制速率。某科研团队通过研究揭示了一种精细的DNA复制起始位点的识别调控机制。下列叙述正确的是（　　）
A.DNA复制起始位点是解旋酶与DNA的初始结合位点
B.DNA的两条链在复制起始位点解旋后都可以作为转录的模板
C.DNA复制时只能从复制起始位点开始同时向同一个方向进行
D.将外源的尿嘧啶类似物掺入到新合成的DNA链中可鉴定复制起始位点
9.（2025·黑龙江大庆市质检）如图为生物体内常见的两种DNA结构模式：A型属于左手螺旋，B型是沃森和克里克提出的右手螺旋。A型常见于高盐或脱水情况下；B型常见于生理盐水以及92％相对湿度下。下列关于DNA结构的叙述，错误的是（　　）
A.与A型DNA相比，B型DNA更能抗逆
B.A型DNA中的嘧啶与嘌呤的比值与B型DNA相同
C.在一定条件下，A型DNA与B型DNA可能会相互转变
D.A型DNA与B型DNA均由两条反向的脱氧核苷酸链双螺旋而成
二、非选择题
10.（2025·山东济宁模拟）如图是DNA复制示意图，E表示酶，α、β是新合成的子链。根据资料回答问题。
资料1　所有已知的DNA聚合酶的合成方向都是相同的，DNA复制时，以其中一条链为模板，连续合成一条子链（称为前导链）；以另一条链为模板，合成子链片段，在DNA连接酶的作用下将子链片段，连接成一条完整的子链（称为滞后链）。
资料2　所有已知的DNA聚合酶都不能发动新链的合成，而只能催化已有链的延长反应。然而RNA聚合酶则不同，它只需要DNA模板存在，就可以合成出新的RNA链。
资料3　DNA复制过程中，首先以DNA为模板合成几个至十几个核苷酸的RNA引物片段，然后DNA聚合酶Ⅲ继续在引物末端连接核苷酸使子链延伸。RNA引物的消除和缺口的填补是由DNA聚合酶Ⅰ来完成的。
（1）图中酶E是　　　　　　　　　　 ，作用于DNA分子的　　　　　　　　。
（2）图中　　　　　　 是滞后链，RNA引物在其　　　　　 （填“5'端”或“3'端”）。
（3）据资料分析，DNA复制需要　　　　种酶。现有DNA连接酶变异的温度敏感型大肠杆菌，其DNA连接酶仅在适当温度范围内起作用。根据资料1提出一个证明细胞内合成滞后链DNA片段的思路。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
11.（2025·河南青桐鸣联考）将SP8噬菌体的双链DNA温和加热，两条链分离（即DNA变性），用密度梯度离心分离两条链，见下图。用SP8噬菌体感染枯草杆菌细胞后提取RNA（图中c），分别与分离的SP8噬菌体DNA单链混合。SP8噬菌体的DNA分子由两条碱基组成很不平均的链构成。示意图如下：
CGCTATAGCGTTT　a
GCGATATCGCAAA　b
（1）SP8噬菌体双链DNA中嘌呤与嘧啶量的关系可用简式表示为　　　　　　　　　　，其中a链的嘌呤与嘧啶量的关系可用文字表示为　　　　　　　　　　　　　　。
（2）构成a、b链的核苷酸由　　　　　　键连接，a链与b链之间由　　　　键连接。
（3）图中显示的实验结果是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（4）由实验可知，　　　　链为“重链”，“重链”的碱基组成特点是　　　　　　，　　　　链为模板链。
（5）为什么要用SP8噬菌体感染枯草杆菌细胞后提取RNA分子？　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
第29讲　DNA分子的结构、复制和基因的本质
1.C　DNA的基本单位为脱氧核苷酸，所以每个DNA分子一般都含有四种脱氧核苷酸，A错误；DNA分子每条链的3'端只连着一个磷酸，B错误；一分子脱氧核苷酸由一分子磷酸、一分子脱氧核糖和一分子含氮碱基组成，所以每个DNA分子中，碱基、磷酸和脱氧核糖的数量都相等，C正确；双链DNA分子之间的碱基配对时，遵循碱基互补配对原则（A＝T、C＝G），因此A＋G＝T＋C，但（A＋T）与（G＋C）不一定相等，D错误。
2.C　对于细胞核中的DNA而言，DNA分子复制发生在有丝分裂前的间期和减数分裂前的间期，A正确；DNA分子的复制方式为半保留复制，B正确；DNA分子的复制过程需要能量（ATP）、酶、4种游离的脱氧核苷酸等，C错误；DNA分子复制是一个边解旋边复制的过程，D正确。
3.C　5个碱基对即是10个脱氧核苷酸，10个脱氧核苷酸需要10个脱氧核糖和磷酸之间的连接物，而脱氧核苷酸之间连接时（脱氧核糖与磷酸连接）需要8个连接物（形成2条脱氧核苷酸链），则共需要准备18个脱氧核糖和磷酸之间的连接物，A正确；碱基之间的连接物即氢键，2个腺嘌呤和2个胸腺嘧啶之间配对共需要4个氢键，剩余3个碱基对含有3个鸟嘌呤，每个鸟嘌呤和胞嘧啶之间有3个氢键，即这3个碱基对之间有9个氢键，则共需要准备13个碱基之间的连接物，B正确；由于含有2个腺嘌呤，则能搭建出的DNA分子模型小于45种，C错误；DNA分子两条链反向平行，故制成的模型中两条脱氧核苷酸链反向平行，D正确。
4.C　G与C之间通过三个氢键相连，A与T之间通过两个氢键相连，a值越大，（G＋C）所占比例越大，双链DNA分子的稳定性越高，A正确；DNA分子中互补碱基之和的比值即（G＋C）/（A＋T）＝a，则在每条单链中（G＋C）/（A＋T）＝a，B正确；DNA分子中非互补碱基之和的比值等于1，（A＋C）/（G＋T）＝b＝1，碱基序列不同的双链DNA分子，b值相同，C错误，D正确。
5.D　DNA的基本单位是四种脱氧核苷酸，A正确；由图可知DNA的四螺旋结构是由DNA单链螺旋而成，用DNA解旋酶可以打开该结构的氢键，B正确；DNA分子中“G四联体螺旋结构”是一条单链形成的，该结构中含有一个游离的磷酸基团，C正确；DNA双螺旋中A＝T、C＝G，所以（A＋G）/（T＋C）的值始终等于1，而该结构只有一条DNA单链，所以其中（A＋G）/（T＋C）的值不确定，D错误。
6.D　由于DNA复制过程中需要RNA引物，所以在复制时存在A、U碱基配对现象，A正确；DNA复制是解旋酶、DNA聚合酶等多种酶参与的物质合成过程，B正确；DNA分子的2条链是反向平行的，子链合成依据碱基互补配对原则，在DNA聚合酶作用下合成的，其合成方向是从子链5'端向3'端延伸，C正确；DNA聚合酶与DNA连接酶的底物不同，前者作用于单个脱氧核苷酸，而后者作用于DNA片段，D错误。
7.D　基因是一段有遗传效应的DNA片段，重叠基因能更有效地利用DNA的遗传信息，A正确；根据碱基互补配对原则，A＝T，G＝C，重叠基因的嘌呤碱基数与嘧啶碱基数相等，B正确；转录是以基因的一条链为模板合成RNA的过程，基因A、B的转录是各自独立进行的，C正确；重叠基因在基因A、B中可能模板链不同，因此指导合成的氨基酸序列不一定完全相同，D错误。
8.A　DNA解旋成单链之后才能开始复制，而解旋酶的作用是使DNA双链中氢键打开，因此，DNA复制起始位点是解旋酶与DNA的初始结合位点，A正确；转录是以DNA的一条链为模板进行的，B错误；DNA复制时可能从复制起始位点开始同时向两个方向进行，而且表现为多起点复制，进而提高了DNA分子的合成效率，C错误；尿嘧啶不是组成DNA的碱基，故不能将其类似物掺入到新合成的DNA链中鉴定复制起始位点，D错误。
9.A　通过题干信息可知，A型DNA更能抗逆，A错误；双链DNA分子中嘌呤与嘧啶相等，比值都等于1，B正确；由题意可知，改变湿度和渗透压可能会出现A、B型DNA的相互转变，C正确；A型与B型DNA均由两条反向平行的脱氧核苷酸链双螺旋而成，D正确。
10.（1）解旋酶　氢键　（2）β　5'端　（3）5　在DNA连接酶不起作用的温度下培养DNA连接酶变异的温度敏感型大肠杆菌，一段时间后，测其细胞内是否有DNA片段积累
解析：（1）从图上看，酶E是与DNA双链结合的酶，应该是解旋酶，作用于DNA分子的氢键，使DNA双链打开，分别做复制的模板。（2）从图中看，α链是从5'端开始合成的，可以连续合成，是前导链；由于β链是以亲代模板的5'端开始碱基互补配对，只能先合成子链片段，在DNA连接酶的作用下将子链片段连接成一条完整的子链，所以是滞后链，RNA引物在β链的5'端。（3）根据资料分析，DNA复制需要5种酶：①解旋酶催化DNA打开双链；②RNA聚合酶合成RNA引物；③DNA聚合酶Ⅲ继续在引物末端连接核苷酸使子链延伸；④DNA聚合酶Ⅰ会消除RNA引物和填补缺口；⑤DNA连接酶将子链片段连接成完整的子链。DNA连接酶主要起连接滞后链的作用，酶的活性受温度的影响，若酶的活性下降，酶促反应速率下降，滞后链不能连接，就会有DNA片段的积累，故设计思路如下：在DNA连接酶不起作用的温度下培养DNA连接酶变异的温度敏感型大肠杆菌，一段时间后，测其细胞内是否有DNA片段积累。
11.（1）G＋A＝C＋T　嘌呤少于嘧啶　（2）磷酸二酯　氢　（3）只与噬菌体DNA的一条链杂交形成DNA-RNA杂合分子，不与另一条链杂交　（4）b　嘌呤多于嘧啶　b　（5）噬菌体是病毒，没有自己的酶系统，只能在宿主细胞中复制和转录
解析：（1）双链DNA中，嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数，由图可知，a链的嘌呤少于嘧啶，为“轻链”。（2）DNA分子单链上脱氧核苷酸由磷酸二酯键连接，两条链之间由氢键连接。（3）实验结果显示，噬菌体DNA的b链与RNA分子杂交形成DNA-RNA杂合分子，不与a链杂交。（4）由图可知，b链嘌呤多于嘧啶，且b链密度梯度离心后位于a链下方，为“重链”。b链能与SP8噬菌体感染枯草杆菌细胞后提取的RNA杂交，说明是转录过程中的模板链。（5）噬菌体是病毒，没有自己的酶系统，只能在宿主细胞中复制和转录。
3 / 3第29讲　DNA分子的结构、复制和基因的本质
课程标准
1.概述DNA分子是由4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盘旋成双螺旋结构，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。
考点一　DNA分子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。
（2）构建过程
2.DNA的结构
【教材拾遗】 （必修2 P50图3－8）DNA的一条单链具有两个末端，一端有一个游离的磷酸基团，称作5'端，另一端有一个羟基（—OH），称作3'端，两条单链方向相反，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。
提醒 ①同样长度下，DNA中G—C对比例越高，DNA的稳定性越高。
②相邻碱基在DNA的一条单链中通过“脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖”相连，在DNA的双链间通过氢键相连。
3.DNA的结构特点
提醒 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。
4.基因的概念
（1）基因本质：基因通常是具有　　　　　　　　　　　　　。有些病毒的遗传物质是RNA，对于这些病毒而言，基因就是有遗传效应的　　　　　　。
（2）基因与染色体、DNA、脱氧核苷酸的关系
1.（必修2 P48～49思考·讨论）威尔金斯和富兰克林通过对DNA衍射图谱的有关数据进行分析，得出DNA分子呈螺旋结构。（　　）
2.（必修2 P50图3－8）DNA分子一条链上的相邻碱基通过“—磷酸—脱氧核糖—磷酸—”相连。（　　）
3.（必修2 P50图3－8）双链DNA分子同时含有2个游离的磷酸基团，其中嘌呤碱基数等于嘧啶碱基数。（　　）
4.（必修2 P50图3－8）DNA分子是由两条核糖核苷酸长链反向平行盘旋成双螺旋结构。（　　）
5.（必修2 P59黑体）基因就是具有遗传效应的DNA片段。（　　）
6.（必修2 P59正文）人体内控制β-珠蛋白合成的基因由1 700个碱基对组成，其碱基对可能的排列方式有41 700种。（　　）
1.（2025·广东选择考）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
2.（2025·河北唐山检测）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.若该DNA一条链中碱基A与T之和占48％，则整个DNA中碱基C占26％
3.（2025·辽宁凤城二中高三月考）DNA熔解温度（Tm）是使DNA双螺旋结构解开一半时所需要的温度，不同种类DNA的Tm值不同。如图表示DNA分子中（G＋C）含量（占全部碱基的比例）与Tm的关系。下列有关叙述错误的是（　　）
A.一般来说，在一定范围内，DNA分子的Tm值与（G＋C）含量呈正相关
B.DNA双螺旋结构有利于维持DNA的稳定性
C.Tm值相同的DNA分子中（G＋C）数量也相同
D.若DNA分子中（G＋C）/（A＋T）＝1，则G与C之间的氢键总数比A与T之间多
4.（2025·福建宁德期中）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％
5.下列有关基因、DNA、染色体的说法，错误的是（　　）
A.碱基特定的排列顺序构成了每一个DNA分子的特异性
B.随着细胞质基因的发现，基因与染色体的关系可概括为染色体是基因的主要载体
C.分子大小相同、碱基含量相同的基因所携带的遗传信息一定相同
D.一条染色体上含有1个或2个DNA分子
考点二　DNA分子的复制和相关计算
1.证明DNA半保留复制的实验
提醒 证明DNA半保留复制所用的15N是不具有放射性的稳定的同位素，研究分泌蛋白的合成与分泌所用的3H是具有放射性的不稳定的同位素。
2.DNA复制
（1）概念、时间、场所
（2）过程
（3）类型
（4）结果
一个DNA分子形成了两个完全相同的DNA分子。
（5）DNA准确复制的原因及意义
【教材拾遗】 （必修2 P55图3－10）在DNA复制过程中，两条子链延伸的方向相反的原因是DNA中两条母链是反向平行的。
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：
①子代DNA
共2n个
②脱氧核苷酸
链共2n＋1条
（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　　　　　　。
②第n次复制需要消耗该种脱氧核苷酸数为　　　　　　。
1.（必修2 P55正文）单个脱氧核苷酸在DNA酶的作用下连接合成新的子链。（　　）
2.（必修2 P55正文）DNA复制时，严格遵循A—U、C—G的碱基互补配对原则。（　　）
3.（必修2 P55正文）生物体内的DNA常与蛋白质结合，以DNA—蛋白质复合物的形式存在。若复合物中的某蛋白质参与DNA复制，则该蛋白质一定是DNA聚合酶。（　　）
4.（必修2 P56正文）DNA中氢键全部断裂后，以两条母链为模板各合成一条子链。（　　）
1.某生物兴趣小组将大肠杆菌在含15N的培养基中繁殖数代后，使大肠杆菌DNA的含氮碱基都含有15N。然后再将其转入含14N的培养基中培养，提取亲代及子代的DNA，离心分离，如图①～⑤为可能的结果。下列有关叙述错误的是（　　）
A.实验过程中，所使用的研究方法是同位素标记法、密度梯度离心法
B.根据含14N或15N的DNA离心后的位置，⑤为亲代、②为子一代
C.若出现图中③的结果（带宽比3∶1），则亲代DNA进行了3次复制
D.若将DNA处理成单链后再离心，也可以证明DNA的复制为半保留复制
2.（2025·河北高三大联考）细胞中DNA分子复制时，在解旋酶的作用下DNA双链解开，DNA单链结合蛋白与解旋后的DNA单链结合，使单链呈伸展状态而有利于复制。下图是原核细胞中DNA复制过程的DNA单链结合蛋白示意图。下列有关分析正确的是（　　）
A.在真核细胞中，分裂间期DNA复制与染色体复制是分别独立进行的
B.DNA是边解旋边复制，两条子链的合成都是连续的
C.DNA能准确复制的原因是具有独特的双螺旋结构
D.DNA单链结合蛋白能防止解旋的DNA单链重新配对
题后归纳
DNA复制的半不连续性
　　DNA两条链反向平行，一条链为5'→3'，另一条链为3'→5'，DNA子链的合成方向只能是5'→3'，故DNA复制时，以3'→5'链为模板时，子链可以沿5'→3'方向连续复制；以另一条链为模板时，每解旋至足够长度，子链再沿5'→3'方向复制，复制合成的DNA片段，再通过DNA连接酶连接起来。
3.（2025·山西吕梁模拟）如图表示大肠杆菌质粒DNA的复制过程，其中复制叉是DNA复制时在DNA链上形成的Y型结构。若该细菌的质粒DNA含有的碱基数目为m，胸腺嘧啶数目为a，下列叙述错误的是（　　）
A.该DNA复制的特点为边解旋边复制、双向复制
B.该过程需要解旋酶和DNA酶的参与，且两种酶发挥作用时均消耗ATP
C.该DNA复制n次，消耗鸟嘌呤脱氧核苷酸的数目为（2n－1）×（m/2－a）
D.该DNA复制一次，共形成m个磷酸二酯键
4.（2025·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
1.（2024·浙江6月选考9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％
溯源教材
（1）DNA中的脱氧核糖与磷酸交替连接，排列在外侧，构成了DNA的基本骨架。（见必修2 P50正文）
（2）双链DNA中A—T含2个氢键，G—C含3个氢键。（见必修2 P50图3－8）
2.（2024·河北高考4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
3.（2022·广东高考12题）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
4.（2022·浙江6月选考13题）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
　（1）沃森和克里克用DNA衍射图谱得出碱基配对方式。 （2022·广东高考）（　　）
（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）（　　）
（3）DNA每条链的5'端是羟基末端。 （2021·辽宁高考）（　　）
（4）DNA分子复制时，子链的合成过程不需要引物参与。 （2021·辽宁高考）（　　）
（5）DNA聚合酶的作用是打开DNA双链。 （2021·辽宁高考）（　　）
第29讲　DNA分子的结构、复制和基因的本质
【破考点·抓必备】
考点一
知识梳理夯基
1.（2）脱氧核苷酸　A＝T，G＝C　相反的
2. C、H、O、N、P　 磷酸　 脱氧核糖　 碱基
3.碱基对
4.（1）遗传效应的DNA片段　RNA片段　（2）染色体　线性　遗传信息
概念检测
1.×　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.×　提示：相邻碱基在DNA分子的一条单链上通过“脱氧核糖—核糖—脱氧核糖”相连。
3.√　4.×　5.×
6.×　提示：人体内控制β-珠蛋白合成的基因由1 700个碱基对组成，其碱基对的排列顺序是特定的。
典题演练应用
1.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衍射图谱，推算出DNA呈螺旋结构，②符合题意；查哥夫发现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.D　③为磷酸二酯键，③的形成需要DNA聚合酶催化，A错误；①代表氢键，氢键的形成不需要消耗能量，B错误；构成脱氧核苷酸的五碳糖是脱氧核糖，而构成腺苷的五碳糖是核糖，C错误；由于DNA分子中碱基互补配对，A＝T，G＝C，所以若该DNA一条链中碱基A与T之和占48％，则整个DNA分子中碱基A与T之和占48％，G和C之和占1－48％＝52％，所以整个DNA中碱基C占26％，D正确。
3.C　据图可知，在一定范围内，DNA分子的Tm值与G＋C含量呈正相关，A正确；DNA碱基配对严格遵循碱基互补配对原则，有利于维持DNA分子结构的稳定性，体现结构与功能的统一性，B正确；两DNA分子若Tm值相同，则它们所含（G＋C）比例相同，但（G＋C）的数量不一定相同，C错误；由于C—G碱基对之间有3个氢键，A—T碱基对之间有2个氢键，因此若DNA分子中G＋C/A＋T＝1，则G与C之间的氢键总数比A与T之间多，D正确。
4.C　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分子中与在单链上的占比相等，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％。
5.C　分子大小相同、碱基含量相同的基因中碱基排列顺序可能不同，所携带的遗传信息可能不同，C错误。
考点二
知识梳理夯基
1.同位素标记
2.（1）间期　线粒体　叶绿体　（2） 解旋酶　 母链　 DNA聚合酶　 碱基互补配对　（3）多个　复制速率　单　（5）双螺旋　碱基互补配对
3.（1）①2　0　2n　2n－2　②2　2n＋1－2　（2）①m·（2n－1）　②m·2n－1
概念检测
1.×　2.×
3.×　提示：该蛋白质也有可能是解旋酶。
4.×　提示：DNA复制是一个边解旋边复制的过程，而非完全解开后再复制。
典题演练应用
1.D　验证DNA半保留复制的实验过程中要用到同位素标记法和密度梯度离心法，A正确。根据题干信息，亲代DNA的含氮碱基都含有15N，离心后属于重带，即图中⑤，再将其转入含14N的培养基中培养，形成的子一代DNA一条链是15N，一条链是14N，离心后属于中带，即图中②，B正确。亲代DNA进行3次复制，形成了8个DNA，其中2个DNA一条链是15N，一条链是14N，另外6个DNA两条链都是14N，离心后会出现图中③的结果（带宽比3∶1），C正确。一个DNA分子形成两个DNA分子，如果是全保留复制，其中一个是亲代的DNA分子，而另一个则是新形成的DNA分子，DNA处理成单链后再离心，出现重带和轻带，带宽比为1∶1；如果是半保留复制，则新形成的两个DNA分子，一条链是15N，一条链是14N，DNA处理成单链后再离心，也会出现重带和轻带，带宽比为1∶1，无法证明DNA的复制为半保留复制，D错误。
2.D　真核细胞中DNA复制与染色体复制是同步进行的，A错误；DNA分子的两条链是反向平行的，从题图可以看出，在复制的过程中，其中一条子链的形成是不连续的，B错误；DNA能准确复制的原因是双螺旋结构提供了精确的模板，复制过程遵循了碱基互补配对原则，C错误；DNA单链结合蛋白与解旋后的DNA单链结合，可避免两条单链间相互配对而复旋，D正确。
3.B　据题图分析，图中有两个复制叉，部分解旋后开始进行复制，体现该DNA复制过程的特点是边解旋边复制、双向复制，A正确；该过程需要解旋酶和DNA聚合酶的参与，且两种酶发挥作用时均消耗ATP，B错误；DNA分子中含有的碱基数目为m，含有T的数目为a，则一个DNA分子中含有的碱基G数目是（m－2a）/2，因此该DNA复制n次共需要G的数目为（2n－1）×（m－2a）/2，C正确；据题意可知，图中DNA含有的碱基数为m，即含有的脱氧核苷酸数为m，因为该DNA为环状双链分子，磷酸二酯键数等于脱氧核苷酸数，因此复制过程形成2条环状的DNA链，故形成的磷酸二酯键个数为m，D正确。
4.B　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。
【研真题·扣教材】
1.A　DNA的外侧是由脱氧核糖和磷酸交替连接构成的基本骨架，内侧是碱基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.D　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，故其一条链由5'端向3'端解旋，另一条链由3'端向5'端解旋，B错误；在转录过程中，不需要解旋酶参与，C错误；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，D正确。
3.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，这是该线性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。
4.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，A和T、C和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。
真题重组练
（1）×　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）×　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）×　提示：DNA每条链的5'端是磷酸基团末端，3'端是羟基（—OH）末端。
（4）×　提示：子链的合成过程需要引物。
（5）×　提示：解旋酶的作用是打开DNA双链。
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第29讲　
DNA分子的结构、复制和基因的本质
高中总复习·生物
1. 概述DNA分子是由4种脱氧核苷酸构成的，通常由两条碱基互补配对的
反向平行长链盘旋成双螺旋结构，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。
课程标准
1. 破考点·抓必备
2. 研真题·扣教材
3. 验收效·提能力
目录
Contents
01
破考点·抓必备
梳理归纳， 巩固基本知识
考点一　DNA分子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。
（2）构建过程
c
c
c
c
2. DNA的结构
c
c
c
c
c
【教材拾遗】 （必修2 P50图3－8）DNA的一条单链具有两个末端，一端
有一个游离的磷酸基团，称作5'端，另一端有一个羟基（—OH），称作3'
端，两条单链方向相反，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。
提醒 ①同样长度下，DNA中G—C对比例越高，DNA的稳定性越高。
②相邻碱基在DNA的一条单链中通过“脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖”相
连，在DNA的双链间通过氢键相连。
3. DNA的结构特点
提醒 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。
c
4. 基因的概念
（1）基因本质：基因通常是具有 。有些病毒的
遗传物质是RNA，对于这些病毒而言，基因就是有遗传效应的 。
遗传效应的DNA片段　
RNA片段
（2）基因与染色体、DNA、脱氧核苷酸的关系
c
c
c
1. （必修2 P48～49思考·讨论）威尔金斯和富兰克林通过对DNA衍射图谱
的有关数据进行分析，得出DNA分子呈螺旋结构。 （　×　）
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. （必修2 P50图3－8）DNA分子一条链上的相邻碱基通过“—磷酸—脱
氧核糖—磷酸—”相连。 （　×　）
提示：相邻碱基在DNA分子的一条单链上通过“脱氧核糖—核糖—脱氧核
糖”相连。
×
×
3. （必修2 P50图3－8）双链DNA分子同时含有2个游离的磷酸基团，其中
嘌呤碱基数等于嘧啶碱基数。 （　√　）
4. （必修2 P50图3－8）DNA分子是由两条核糖核苷酸长链反向平行盘旋
成双螺旋结构。 （　×　）
5. （必修2 P59黑体）基因就是具有遗传效应的DNA片段。 （　×　）
6. （必修2 P59正文）人体内控制β-珠蛋白合成的基因由1 700个碱基对组
成，其碱基对可能的排列方式有41 700种。 （　×　）
提示：人体内控制β-珠蛋白合成的基因由1 700个碱基对组成，其碱基对的
排列顺序是特定的。
√
×
×
×
1. （2025·广东选择考）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：　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衍射图谱，推算出DNA呈螺
旋结构，②符合题意；查哥夫发现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. （2025·河北唐山检测）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. 若该DNA一条链中碱基A与T之和占48％，则整个
DNA中碱基C占26％
√
解析：　③为磷酸二酯键，③的形成需要DNA聚合酶催化，A错误；①
代表氢键，氢键的形成不需要消耗能量，B错误；构成脱氧核苷酸的五碳
糖是脱氧核糖，而构成腺苷的五碳糖是核糖，C错误；由于DNA分子中碱
基互补配对，A＝T，G＝C，所以若该DNA一条链中碱基A与T之和占48
％，则整个DNA分子中碱基A与T之和占48％，G和C之和占1－48％＝52
％，所以整个DNA中碱基C占26％，D正确。
3. （2025·辽宁凤城二中高三月考）DNA熔解温度（Tm）是使DNA双螺旋结构解开一半时所需要的温度，不同种类DNA的Tm值不同。如图表示DNA分子中（G＋C）含量（占全部碱基的比例）与Tm的关系。下列有关叙述错误的是（　　）
A. 一般来说，在一定范围内，DNA分子的Tm值与
（G＋C）含量呈正相关
B. DNA双螺旋结构有利于维持DNA的稳定性
C. Tm值相同的DNA分子中（G＋C）数量也相同
D. 若DNA分子中（G＋C）/（A＋T）＝1，则G与C之
间的氢键总数比A与T之间多
√
解析：　据图可知，在一定范围内，DNA分子的Tm值与G＋C含量呈正相关，A正确；DNA碱基配对严格遵循碱基互补配对原则，有利于维持DNA分子结构的稳定性，体现结构与功能的统一性，B正确；两DNA分子若Tm值相同，则它们所含（G＋C）比例相同，但（G＋C）的数量不一定相同，C错误；由于C—G碱基对之间有3个氢键，A—T碱基对之间有2个氢键，因此若DNA分子中G＋C/A＋T＝1，则G与C之间的氢键总数比A与T之间多，D正确。
4. （2025·福建宁德期中）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％
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分子中与在单链上的占比相等，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％。
√
5. 下列有关基因、DNA、染色体的说法，错误的是（　　）
A. 碱基特定的排列顺序构成了每一个DNA分子的特异性
B. 随着细胞质基因的发现，基因与染色体的关系可概括为染色体是基因的
主要载体
C. 分子大小相同、碱基含量相同的基因所携带的遗传信息一定相同
D. 一条染色体上含有1个或2个DNA分子
解析：　分子大小相同、碱基含量相同的基因中碱基排列顺序可能不
同，所携带的遗传信息可能不同，C错误。
√
考点二　DNA分子的复制和相关计算
1. 证明DNA半保留复制的实验
提醒 证明DNA半保留复制所用的15N是不具有放射性的稳定的同位素，研究分泌蛋白的合成与分泌所用的3H是具有放射性的不稳定的同位素。
2. DNA复制
（1）概念、时间、场所
（2）过程
（3）类型
（4）结果
一个DNA分子形成了两个完全相同的DNA分子。
（5）DNA准确复制的原因及意义
【教材拾遗】 （必修2 P55图3－10）在DNA复制过程中，两条子链延伸的
方向相反的原因是DNA中两条母链是反向平行的。
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：
①子代DNA共2n个
链共2n＋1条
②脱氧核苷酸
（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 。
②第n次复制需要消耗该种脱氧核苷酸数为 。
m·（2n－1）　
m·2n－1　
1. （必修2 P55正文）单个脱氧核苷酸在DNA酶的作用下连接合成新的子
链。 （　×　）
2. （必修2 P55正文）DNA复制时，严格遵循A—U、C—G的碱基互补配
对原则。 （　×　）
3. （必修2 P55正文）生物体内的DNA常与蛋白质结合，以DNA—蛋白质
复合物的形式存在。若复合物中的某蛋白质参与DNA复制，则该蛋白质一
定是DNA聚合酶。 （　×　）
提示：该蛋白质也有可能是解旋酶。
×
×
×
4. （必修2 P56正文）DNA中氢键全部断裂后，以两条母链为模板各合成
一条子链。 （　×　）
提示：DNA复制是一个边解旋边复制的过程，而非完全解开后再复制。
×
1. 某生物兴趣小组将大肠杆菌在含15N的培养基中繁殖数代后，使大肠杆
菌DNA的含氮碱基都含有15N。然后再将其转入含14N的培养基中培养，提
取亲代及子代的DNA，离心分离，如图①～⑤为可能的结果。下列有关叙
述错误的是（　　）
A. 实验过程中，所使用的研究方法是同位素标记法、密度梯度离心法
B. 根据含14N或15N的DNA离心后的位置，⑤为亲代、②为子一代
C. 若出现图中③的结果（带宽比3∶1），则亲代DNA进行了3次复制
D. 若将DNA处理成单链后再离心，也可以证明DNA的复制为半保留复制
√
解析：　验证DNA半保留复制的实验过程中要用到同位素标记法和密度
梯度离心法，A正确。根据题干信息，亲代DNA的含氮碱基都含有15N，离
心后属于重带，即图中⑤，再将其转入含14N的培养基中培养，形成的子一
代DNA一条链是15N，一条链是14N，离心后属于中带，即图中②，B正
确。亲代DNA进行3次复制，形成了8个DNA，其中2个DNA一条链是15N，
一条链是14N，另外6个DNA两条链都是14N，离心后会出现图中③的结果
（带宽比3∶1），C正确。一个DNA分子形成两个DNA分子，如果是全保
留复制，其中一个是亲代的DNA分子，而另一个则是新形成的DNA分子，
DNA处理成单链后再离心，出现重带和轻带，带宽比为1∶1；如果是半保留复制，则新形成的两个DNA分子，一条链是15N，一条链是14N，DNA处理成单链后再离心，也会出现重带和轻带，带宽比为1∶1，无法证明DNA的复制为半保留复制，D错误。
2. （2025·河北高三大联考）细胞中DNA分子复制时，在解旋酶的作用下
DNA双链解开，DNA单链结合蛋白与解旋后的DNA单链结合，使单链呈
伸展状态而有利于复制。如图是原核细胞中
DNA复制过程的DNA单链结合蛋白示意图。
下列有关分析正确的是（　　）
A. 在真核细胞中，分裂间期DNA复制与染色体复制是分别独立进行的
B. DNA是边解旋边复制，两条子链的合成都是连续的
C. DNA能准确复制的原因是具有独特的双螺旋结构
D. DNA单链结合蛋白能防止解旋的DNA单链重新配对
√
解析： 　真核细胞中DNA复制与染色体复制是同步进行的，A错误；DNA分子的两条链是反向平行的，从题图可以看出，在复制的过程中，其中一条子链的形成是不连续的，B错误；DNA能准确复制的原因是双螺旋结构提供了精确的模板，复制过程遵循了碱基互补配对原则，C错误；DNA单链结合蛋白与解旋后的DNA单链结合，可避免两条单链间相互配对而复旋，D正确。
题后归纳
DNA复制的半不连续性
　　DNA两条链反向平行，一条链为5'→3'，另一条链为3'→5'，DNA子链
的合成方向只能是5'→3'，故DNA复制时，以3'→5'链为模板时，子链可以
沿5'→3'方向连续复制；以另一条链为模板时，每解旋至足够长度，子链再
沿5'→3'方向复制，复制合成的DNA片段，再通过DNA连接酶连接起来。
3. （2025·山西吕梁模拟）如图表示大肠杆菌质粒DNA的复制过程，其中
复制叉是DNA复制时在DNA链上形成的Y型结构。若该细菌的质粒DNA含
有的碱基数目为m，胸腺嘧啶数目为a，下列叙述错误的是（　　）
A. 该DNA复制的特点为边解旋边复制、双向复制
B. 该过程需要解旋酶和DNA酶的参与，且两种酶发
挥作用时均消耗ATP
C. 该DNA复制n次，消耗鸟嘌呤脱氧核苷酸的数目为
（2n－1）×（m/2－a）
D. 该DNA复制一次，共形成m个磷酸二酯键
√
解析：　据题图分析，图中有两个复制叉，部分解旋后开始进行复制，
体现该DNA复制过程的特点是边解旋边复制、双向复制，A正确；该过程
需要解旋酶和DNA聚合酶的参与，且两种酶发挥作用时均消耗ATP，B错
误；DNA分子中含有的碱基数目为m，含有T的数目为a，则一个DNA分
子中含有的碱基G数目是（m－2a）/2，因此该DNA复制n次共需要G的数
目为（2n－1）×（m－2a）/2，C正确；据题意可知，图中DNA含有的碱
基数为m，即含有的脱氧核苷酸数为m，因为该DNA为环状双链分子，磷
酸二酯键数等于脱氧核苷酸数，因此复制过程形成2条环状的DNA链，故
形成的磷酸二酯键个数为m，D正确。
4. （2025·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
√
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。
02
研真题·扣教材
探究分析， 培养核心技能
1. （2024·浙江6月选考9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％
√
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
侧是碱基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。
溯源教材
（1）DNA中的脱氧核糖与磷酸交替连接，排列在外侧，构成了DNA的基
本骨架。　（见必修2 P50正文）
（2）双链DNA中A—T含2个氢键，G—C含3个氢键。　（见必修2 P50图3
－8）
2. （2024·河北高考4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
√
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，故其一条链由5'
端向3'端解旋，另一条链由3'端向5'端解旋，B错误；在转录过程中，不需
要解旋酶参与，C错误；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，D正确。
3. （2022·广东高考12题）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：　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，这是该线性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。
4. （2022·浙江6月选考13题）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：　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，
A和T、C和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。
√
（1）沃森和克里克用DNA衍射图谱得出碱基配对方式。　（2022·广东高
考） （　×　）
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） （　×　）
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）DNA每条链的5'端是羟基末端。　（2021·辽宁高考） （　×　）
提示：DNA每条链的5'端是磷酸基团末端，3'端是羟基（—OH）末端。
×
×
×
（4）DNA分子复制时，子链的合成过程不需要引物参与。　（2021·辽宁
高考） （　×　）
提示：子链的合成过程需要引物。
（5）DNA聚合酶的作用是打开DNA双链。　（2021·辽宁高考）
（　×　）
提示：解旋酶的作用是打开DNA双链。
×
×
03
验收效·提能力
跟踪训练，检验学习效果
一、选择题
1. （2025·福州一中质检）下列关于DNA分子结构的叙述，正确的是（　）
A. DNA分子中含有四种核糖核苷酸
B. 每个脱氧核糖上均连着两个磷酸和一个碱基
C. 双链DNA分子中，碱基的数目和脱氧核糖的数目是相等的
D. 双链DNA分子中，A＋T＝G＋C
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√
解析：　DNA的基本单位为脱氧核苷酸，所以每个DNA分子一般都
含有四种脱氧核苷酸，A错误；DNA分子每条链的3'端只连着一个磷
酸，B错误；一分子脱氧核苷酸由一分子磷酸、一分子脱氧核糖和一分
子含氮碱基组成，所以每个DNA分子中，碱基、磷酸和脱氧核糖的数
量都相等，C正确；双链DNA分子之间的碱基配对时，遵循碱基互补
配对原则（A＝T、C＝G），因此A＋G＝T＋C，但（A＋T）与（G＋
C）不一定相等，D错误。
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2. （2025·青海西宁五校期末联考）下列关于细胞核中DNA复制的叙述，
错误的是（　　）
A. DNA复制发生在细胞分裂前的间期
B. DNA复制的方式为半保留复制
C. DNA复制过程需要核糖核苷酸、酶和ATP等
D. DNA复制过程中，解旋和复制是同时进行的
解析：　对于细胞核中的DNA而言，DNA分子复制发生在有丝分裂前的
间期和减数分裂前的间期，A正确；DNA分子的复制方式为半保留复制，
B正确；DNA分子的复制过程需要能量（ATP）、酶、4种游离的脱氧核苷
酸等，C错误；DNA分子复制是一个边解旋边复制的过程，D正确。
√
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3. （2025·河北唐山高三一模）某同学欲制作长度为5个碱基对、内含2个
腺嘌呤的DNA双螺旋结构模型。下列相关叙述错误的是（　　）
A. 需要准备18个脱氧核糖和磷酸之间的连接物
B. 需要准备13个碱基之间的连接物
C. 能搭建出45种不同的DNA分子模型
D. 制成的模型中两条脱氧核苷酸链反向平行
√
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解析：　5个碱基对即是10个脱氧核苷酸，10个脱氧核苷酸需要10个脱氧
核糖和磷酸之间的连接物，而脱氧核苷酸之间连接时（脱氧核糖与磷酸连
接）需要8个连接物（形成2条脱氧核苷酸链），则共需要准备18个脱氧核
糖和磷酸之间的连接物，A正确；碱基之间的连接物即氢键，2个腺嘌呤和
2个胸腺嘧啶之间配对共需要4个氢键，剩余3个碱基对含有3个鸟嘌呤，每
个鸟嘌呤和胞嘧啶之间有3个氢键，即这3个碱基对之间有9个氢键，则共
需要准备13个碱基之间的连接物，B正确；由于含有2个腺嘌呤，则能搭建
出的DNA分子模型小于45种，C错误；DNA分子两条链反向平行，故制成
的模型中两条脱氧核苷酸链反向平行，D正确。
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4. （2025·福建龙岩期末）若生物体内DNA分子中（G＋C）/（A＋T）＝
a，（A＋C）/（G＋T）＝b，则下列有关两个比值的叙述中不正确的是
（　　）
A. a值越大，双链DNA分子的稳定性越高
B. DNA分子一条单链及其互补链中，a值相同
C. 碱基序列不同的双链DNA分子，b值不同
D. 经半保留复制得到的DNA分子，b值等于1
√
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解析：　G与C之间通过三个氢键相连，A与T之间通过两个氢键相连，a
值越大，（G＋C）所占比例越大，双链DNA分子的稳定性越高，A正确；
DNA分子中互补碱基之和的比值即（G＋C）/（A＋T）＝a，则在每条单
链中（G＋C）/（A＋T）＝a，B正确；DNA分子中非互补碱基之和的比
值等于1，（A＋C）/（G＋T）＝b＝1，碱基序列不同的双链DNA分子，
b值相同，C错误，D正确。
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5. （2025·江苏南京市模拟）科学家在人体快速分裂的细胞中发现了DNA
的四螺旋结构，形成该结构的DNA单链中富含G，每4个G之间通过氢键等
形成一个正方形的“G4平面”，继而形成立体的“G四联体螺旋结构”
（如图）。下列叙述不正确的是（　　）
A. 组成该结构的基本单位为脱氧核糖核苷酸
B. 用DNA解旋酶可以打开该结构中的氢键
C. 每个G四联体螺旋结构中含有一个游离的磷酸基团
D. 该结构中（A＋G）/（T＋C）的值与双链DNA中相等
√
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解析：　DNA的基本单位是四种脱氧核苷酸，A正确；由图可知DNA的
四螺旋结构是由DNA单链螺旋而成，用DNA解旋酶可以打开该结构的氢
键，B正确；DNA分子中“G四联体螺旋结构”是一条单链形成的，该结
构中含有一个游离的磷酸基团，C正确；DNA双螺旋中A＝T、C＝G，所
以（A＋G）/（T＋C）的值始终等于1，而该结构只有一条DNA单链，所
以其中（A＋G）/（T＋C）的值不确定，D错误。
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6. （2025·山东菏泽模拟）DNA聚合酶不能从头合成DNA，只能从3'端延
伸DNA链，因此在复制过程中需要RNA引物，如图表示DNA复制过程。下
列相关分析错误的是（　　）
A. DNA复制时存在A、U碱基配对现象
B. DNA复制是多种酶参与的物质合成过程
C. 两条子链延伸的方向都是由5'端到3'端
D. DNA聚合酶与DNA连接酶的底物相同
√
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解析：　由于DNA复制过程中需要RNA引物，所以在复制时存在A、U碱
基配对现象，A正确；DNA复制是解旋酶、DNA聚合酶等多种酶参与的物
质合成过程，B正确；DNA分子的2条链是反向平行的，子链合成依据碱基
互补配对原则，在DNA聚合酶作用下合成的，其合成方向是从子链5'端向
3'端延伸，C正确；DNA聚合酶与DNA连接酶的底物不同，前者作用于单
个脱氧核苷酸，而后者作用于DNA片段，D错误。
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7. （2025·湖南株洲高三质检）几个基因共用一段DNA序列的情况，称为
基因重叠。基因重叠现象在病毒、细菌和果蝇中均有发现。以下推测错误
的是（　　）
A. 重叠基因能更有效地利用DNA的遗传信息
B. 重叠基因的嘌呤碱基数与嘧啶碱基数相等
C. 基因A、B的转录是各自独立进行的
D. 重叠基因在基因A、B中指导合成的氨基酸序列完全相同
√
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解析：　基因是一段有遗传效应的DNA片段，重叠基因能更有效地利用
DNA的遗传信息，A正确；根据碱基互补配对原则，A＝T，G＝C，重叠
基因的嘌呤碱基数与嘧啶碱基数相等，B正确；转录是以基因的一条链为
模板合成RNA的过程，基因A、B的转录是各自独立进行的，C正确；重叠
基因在基因A、B中可能模板链不同，因此指导合成的氨基酸序列不一定完
全相同，D错误。
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8. （2025·河北衡水高三考试）真核生物的DNA分子中有多个复制起始位
点，可以大大提高DNA复制速率。某科研团队通过研究揭示了一种精细的
DNA复制起始位点的识别调控机制。下列叙述正确的是（　　）
A. DNA复制起始位点是解旋酶与DNA的初始结合位点
B. DNA的两条链在复制起始位点解旋后都可以作为转录的模板
C. DNA复制时只能从复制起始位点开始同时向同一个方向进行
D. 将外源的尿嘧啶类似物掺入到新合成的DNA链中可鉴定复制起始位点
√
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解析：　DNA解旋成单链之后才能开始复制，而解旋酶的作用是使DNA双链中氢键打开，因此，DNA复制起始位点是解旋酶与DNA的初始结合位点，A正确；转录是以DNA的一条链为模板进行的，B错误；DNA复制时可能从复制起始位点开始同时向两个方向进行，而且表现为多起点复制，进而提高了DNA分子的合成效率，C错误；尿嘧啶不是组成DNA的碱基，故不能将其类似物掺入到新合成的DNA链中鉴定复制起始位点，D错误。
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9. （2025·黑龙江大庆市质检）如图为生物体内常见的两种DNA结构模
式：A型属于左手螺旋，B型是沃森和克里克提出的右手螺旋。A型常见于
高盐或脱水情况下；B型常见于生理盐水以及92％相对湿度下。下列关于
DNA结构的叙述，错误的是（　　）
A. 与A型DNA相比，B型DNA更能抗逆
B. A型DNA中的嘧啶与嘌呤的比值与B型DNA相同
C. 在一定条件下，A型DNA与B型DNA可能会相互转变
D. A型DNA与B型DNA均由两条反向的脱氧核苷酸链双螺旋而成
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解析：　通过题干信息可知，A型DNA更能抗逆，A错误；双链DNA分子中嘌呤与嘧啶相等，比值都等于1，B正确；由题意可知，改变湿度和渗透压可能会出现A、B型DNA的相互转变，C正确；A型与B型DNA均由两条反向平行的脱氧核苷酸链双螺旋而成，D正确。
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二、非选择题
10. （2025·山东济宁模拟）如图是DNA复制示意图，E表示酶，α、β是新
合成的子链。根据资料回答问题。
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资料1　所有已知的DNA聚合酶的合成方向都是相同的，DNA复制时，以
其中一条链为模板，连续合成一条子链（称为前导链）；以另一条链为模
板，合成子链片段，在DNA连接酶的作用下将子链片段，连接成一条完整
的子链（称为滞后链）。
资料2　所有已知的DNA聚合酶都不能发动新链的合成，而只能催化已有
链的延长反应。然而RNA聚合酶则不同，它只需要DNA模板存在，就可以
合成出新的RNA链。
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资料3　DNA复制过程中，首先以DNA为模板合成几个至十几个核苷酸的
RNA引物片段，然后DNA聚合酶Ⅲ继续在引物末端连接核苷酸使子链延
伸。RNA引物的消除和缺口的填补是由DNA聚合酶Ⅰ来完成的。
（1）图中酶E是 ，作用于DNA分子的 。
解析：从图上看，酶E是与DNA双链结合的酶，应该是解旋酶，作用于DNA分子的氢键，使DNA双链打开，分别做复制的模板。
解旋酶
氢键
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（2）图中 是滞后链，RNA引物在其 （填“5'端”或“3'
端”）。
解析：从图中看，α链是从5'端开始合成的，可以连续合成，是前导链；由于β链是以亲代模板的5'端开始碱基互补配对，只能先合成子链片段，在DNA连接酶的作用下将子链片段连接成一条完整的子链，所以是滞后链，RNA引物在β链的5'端。
β
5'端
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（3）据资料分析，DNA复制需要 种酶。现有DNA连接酶变异的温度
敏感型大肠杆菌，其DNA连接酶仅在适当温度范围内起作用。根据资料1
提出一个证明细胞内合成滞后链DNA片段的思路。

。
5
在DNA连接酶不起作
用的温度下培养DNA连接酶变异的温度敏感型大肠杆菌，一段时间后，测
其细胞内是否有DNA片段积累
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解析： 根据资料分析，DNA复制需要5种酶：①解旋酶催化DNA打开
双链；②RNA聚合酶合成RNA引物；③DNA聚合酶Ⅲ继续在引物末端连接
核苷酸使子链延伸；④DNA聚合酶Ⅰ会消除RNA引物和填补缺口；⑤DNA
连接酶将子链片段连接成完整的子链。DNA连接酶主要起连接滞后链的作
用，酶的活性受温度的影响，若酶的活性下降，酶促反应速率下降，滞后
链不能连接，就会有DNA片段的积累，故设计思路如下：在DNA连接酶不
起作用的温度下培养DNA连接酶变异的温度敏感型大肠杆菌，一段时间
后，测其细胞内是否有DNA片段积累。
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11. （2025·河南青桐鸣联考）将SP8噬菌体的双链DNA温和加热，两条链
分离（即DNA变性），用密度梯度离心分离两条链，见如图。用SP8噬菌
体感染枯草杆菌细胞后提取RNA（图中c），分别与分离的SP8噬菌体DNA
单链混合。SP8噬菌体的DNA分子由两条碱基组成很不平均的链构成。示
意图如下：
CGCTATAGCGTTT a
GCGATATCGCAAA b
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（1）SP8噬菌体双链DNA中嘌呤与嘧啶量的关系可用简式表示为
，其中a链的嘌呤与嘧啶量的关系可用文字表示为
。
解析：双链DNA中，嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数，由图可知，a链的嘌呤少于嘧啶，为“轻链”。
G＋A
＝C＋T
嘌呤少于
嘧啶
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（2）构成a、b链的核苷酸由 键连接，a链与b链之间由
键连接。
解析：DNA分子单链上脱氧核苷酸由磷酸二酯键连接，两条链之间由氢键连接。
磷酸二酯
氢
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（3）图中显示的实验结果是
。
解析：实验结果显示，噬菌体DNA的b链与RNA分子杂交形成DNA-RNA杂合分子，不与a链杂交。
只与噬菌体DNA的一条链杂交形成DNA-
RNA杂合分子，不与另一条链杂交
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（4）由实验可知， 链为“重链”，“重链”的碱基组成特点是
， 链为模板链。
解析：由图可知，b链嘌呤多于嘧啶，且b链密度梯度离心后位于a链下方，为“重链”。b链能与SP8噬菌体感染枯草杆菌细胞后提取的RNA杂交，说明是转录过程中的模板链。
b
嘌
呤多于嘧啶
b
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（5）为什么要用SP8噬菌体感染枯草杆菌细胞后提取RNA分子？
。
解析：噬菌体是病毒，没有自己的酶系统，只能在宿主细胞中复制和转录。
噬菌体
是病毒，没有自己的酶系统，只能在宿主细胞中复制和转录
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谢谢观看！

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