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第24讲　DNA的结构和复制
【课标要求】 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．实验：制作DNA分子双螺旋结构模型。
考点1　DNA分子的结构及制作模型
考 点 剖 析
知识1　DNA结构模型的构建
1．主要构建者：__沃森和克里克__。
2．构建过程
知识2　DNA分子的结构
1．DNA的结构
DNA是__规则的双螺旋__结构，其反向平行的两条长链是由4种__脱氧核苷酸__通过__碱基互补配对__
形成的。
巧记：DNA分子结构的“五、四、三、二、一”
? 解 疑 释 惑
DNA分子结构模型解读
图1　
图2
(1)由图1可解读以下信息：
(2)图2是图1的简化形式，其中__①__代表3′，5′-磷酸二酯键，__②__是氢键。(填编号)
? 归 纳 总 结
几种化合物中常考的“键”
(1)DNA分子中含有磷酸二酯键和氢键。RNA分子中含有磷酸二酯键，部分含有氢键。(注：氢键不是化学键。)
①磷酸二酯键存在于核苷酸内部和核苷酸之间，一般DNA聚合酶、RNA聚合酶、限制性内切核酸酶和DNA连接酶作用于核苷酸之间的磷酸二酯键；②解旋酶、RNA聚合酶和高温均能破坏氢键，但氢键的形成不需要酶。
(2)蛋白质分子中含有肽键和氢键，有的蛋白质分子中还含有二硫键(存在于链内或链之间)。
(3)ATP和ADP中分别含有2个和1个特殊的化学键(磷酐键)。
2．DNA结构的特点
(1)稳定性：磷酸和脱氧核糖交替连接，排列在外侧构成基本骨架。
(2)多样性：碱基对多种多样的排列顺序。如n个碱基对组成的DNA分子，可能的碱基对排列顺序有__4n__种(其中n代表碱基对数)。
(3)特异性：每种DNA分子都有特定的__碱基(对)__排列顺序，代表了特定的遗传信息。
思辨小练
判断下列说法的正误：
(1)双链DNA分子中一条链上的相邻碱基是通过氢键相连的。(　×　)
(2)一个双链DNA分子中含有2个或0个游离的磷酸基团。(　√　)
提示：环状DNA没有游离的磷酸基团，链状DNA含有2个游离的磷酸基团。
(3)DNA分子中，G和C的相对含量越高，DNA分子的热稳定性越高。(　√　)
(4)DNA中的脱氧核糖都连接着两个磷酸基团。(　×　)
提示：链状DNA中，两条链各有一个3′端的脱氧核糖连接着一个磷酸基团。
典 题 精 析
考向1　DNA分子的结构及相关计算
(2024·浙江6月卷)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的外侧由脱氧核糖和磷酸交替连接构成基本骨架，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。
(2025·启东中学)在一个双链DNA分子中，碱基总数为m，腺嘌呤碱基数为n，下列叙述不正确的是(　D　)
A．脱氧核苷酸数＝磷酸数＝碱基总数＝m
B．碱基之间的氢键数为3m/2－n
C．一条链中A＋T的数量为n
D．鸟嘌呤的数量为(m－n)/2
解析：每个脱氧核苷酸分子含有一分子磷酸、一分子脱氧核糖和一分子碱基，所以脱氧核苷酸数＝磷酸数＝碱基总数＝m，A正确；由题意可知，A＝T＝n，则G＝C＝(m－2n)/2，A和T之间形成2个氢键、C和G之间形成3个氢键，则碱基之间的氢键数为2n＋3×[(m－2n)/2]＝3m/2－n，B正确，D错误；腺嘌呤总数为n，故两条链中A＋T＝2n，又由于DNA两条链的A＋T数量相同，故一条链中A＋T＝n，C正确。
? 深 度 指 津
DNA分子中碱基互补配对相关计算
(1)规律一：一个双链DNA分子中，A＝T、C＝G，则A＋G＝C＋T，即嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数。
(2)规律二：在双链DNA分子中，互补的两碱基之和如A＋T或C＋G占全部碱基的比值等于其任何一条单链中该种碱基之和所占的比值。
(3)规律三：在双链DNA中，一条单链的(A1＋G1)/(T1＋C1)的值与其互补单链的(A2＋G2)/(T2＋C2)的值互为__倒数__关系。但在整个DNA分子中(A＋G)/(T＋C)等于__1__。
(4)规律四：在双链DNA中，一条单链的(A＋T)/(G＋C)的值，与该互补链的(A＋T)/(G＋C)的值是__相等__的，与整个DNA分子中的(A＋T)/(G＋C)的值是__相等__的。
注：规律一、二要求理解并记忆，规律三、四理解即可。
考向2　制作DNA双螺旋结构模型
(2025·苏州期中)在搭建DNA分子模型实验中，若有4种碱基塑料片共20个，其中4个C、6个G、3个A、7个T，脱氧核糖和磷酸之间的连接物18个，脱氧核糖塑料片40个，磷酸塑料片40个，代表氢键的连接物若干，脱氧核糖与碱基之间的连接物若干。下列叙述正确的是(　C　)
A．能搭建出20个脱氧核苷酸
B．能搭建出含有7个碱基对的DNA片段
C．能搭建出最多含有14个氢键的DNA片段
D．能搭建出45种不同碱基序列的DNA分子模型
解析：在双链DNA中，碱基遵循互补配对原则，即A—T、C—G，设能搭建的DNA分子含有n个碱基对，则每条链需要脱氧核糖和磷酸之间的连接物的数目为2n－1，共需(2n－1)×2＝18个，则n＝5，所以只能搭建出一个5个碱基对的DNA分子片段，即10个脱氧核苷酸，A、B错误；由于A与T之间形成2个氢键，C与G之间形成3个氢键，因此，DNA分子片段组成4个G—C＋1个A—T时，氢链数目最多，为4×3＋2＝14个，C正确；据题意可知，能搭建出一个5个碱基对的DNA分子片段，由于A—T有3对，C—G有4对，因此能搭建的DNA分子模型种类少于45种，D错误。
考点2　基因的概念
考 点 剖 析
1．基因的概念
基因通常是__有遗传效应的DNA片段__。有些病毒的遗传物质是RNA，对此类病毒而言，基因就是有遗传效应的__RNA__片段。
注：这里的“遗传效应”主要是指指导蛋白质合成、控制生物体性状等，即遗传物质的“复制、遗传和表达”。
2．基因、DNA及染色体的关系
思辨小练
1． 判断下列说法的正误：
(1)DNA可以划分成若干片段，每个片段都是基因。(　×　)
提示：只有具有遗传效应的DNA片段才是基因，而不是任意片段。
(2)有些病毒只有RNA，故该病毒没有基因。(　×　)
提示：对于RNA病毒，其具有遗传效应的RNA也是基因。
(3)细胞质内的基因也能控制生物性状，有些性状是细胞核基因和细胞质基因共同控制的。(　√　)
2．基因、DNA、染色体三者的关系
(1)基因与DNA的关系：两者的化学成分是一样的，基本组成单位都是__脱氧核苷酸__。
(2)基因与染色体的关系：基因与染色体是__线性__的__平行__关系(即基因与染色体的行为存在一致性。这个“推论”的提出者是萨顿，而证明此推论的是摩尔根及其学生，运用的是“假说—演绎法”)。
①等位基因存在于__同源染色体__上，染色体的行为与基因的遗传有很大关系。
②每条染色体上有__许多__个基因。
(3)染色体与DNA的关系：染色体是DNA的__主要载体__。
①染色体主要由__蛋白质和DNA__组成(还含有少量RNA)，分布在细胞核中(真核生物的DNA主要分布在细胞核中)。
②叶绿体，线粒体，原核生物的拟核、质粒，以及部分病毒中也有DNA。
典 题 精 析
考向　对基因概念的理解
下列是某同学构建的关于基因的概念模型，其中合理的是(　B　)
A．生物体细胞中的基因都是成对存在的
B．果蝇一个体细胞内所有基因中的碱基总数小于所有DNA中的碱基总数
C．细胞中的基因是有遗传效应的DNA或RNA片段
D．大肠杆菌的基因在染色体上呈线性排列
解析：只有真核生物细胞核的基因在染色体上是成对出现的，A不合理；基因通常是有遗传效应的DNA片段，DNA中的某些片段不属于基因，因此果蝇一个体细胞内所有基因中的碱基总数小于所有DNA中的碱基总数，B合理；细胞生物的遗传物质都是DNA，因此细胞中的基因是有遗传效应的DNA片段，C不合理；大肠杆菌是原核生物，不含染色体，D不合理。
考点3　DNA的复制
考 点 剖 析
1．对DNA复制方式的探究
DNA复制方式的三种假说
DNA半 保留复 制的实 验证据 技术 密度梯度离心、同位素标记法
过程
结论 DNA以__半保留__的方式复制
2． DNA复制的概念、时间和场所
概念 以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程
时期 __有丝分裂前的间__期和减数分裂前的间期
场所 DNA存在的场所，主要是__细胞核__
3． DNA的复制过程
从图中可以得出以下几点：
复制 条件 ①模板：亲代DNA的两条链； ②原料：4种游离的__脱氧核苷酸__； ③能量：__ATP__释放的能量(用于解旋)； ④酶：__解旋酶__和__DNA聚合酶__等
结果 正常情况下，形成2个与亲代DNA完全相同的DNA
特点 边解旋边复制、半保留复制等
4．DNA准确复制的原因
(1)DNA独特的__双螺旋结构__为复制提供了精确的模板。
(2)__碱基互补配对原则__保证了复制能准确地进行。
5．意义：将__遗传信息__从亲代传给子代，从而保持了__遗传信息__的连续性。
? 深 度 指 津
DNA分子复制的特点
(以真核细胞的DNA复制为例进行模型构建)
(1)DNA分子复制的一般共性：__半保留__复制，边解旋边(双向)复制，子链延伸的方向是__5′→3′__。
(2)DNA分子复制是从多个起点开始的，但多起点并非同时进行。
(3)半不连续复制：图中可见，DNA的两条母链是__反向平行__的；复制时，与母链 3′→5′方向一致的子链是连续合成的；而方向相反的子链合成不连续，形成一些短片段。这些短片段最后会被__DNA连接__酶连接成完整子链。
(4)基于真核生物基因组较大，真核生物的这种复制方式的意义在于__提高了复制速率__。
思辨小练
1．判断下列说法的正误：
(1)DNA复制时，严格遵循A—T、C—G的碱基互补配对原则。(　√　)
(2)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。(　√　)
(3)原核细胞内DNA的合成都需要DNA片段作为引物。(　×　)
(4)在DNA的复制过程中，只需要解旋酶和DNA聚合酶。(　×　)
2．DNA分子复制时，解旋酶和DNA聚合酶各有什么作用？
提示：解旋酶使氢键打开，将DNA双螺旋的两条链解开；DNA聚合酶将游离的脱氧核苷酸添加到双链核酸引物链的3′端，催化以DNA为模板的子链延伸(延伸过程中形成磷酸二酯键)。
3．不进行细胞分裂的细胞中，还会发生DNA的复制吗？
提示：会发生DNA分子的复制。叶绿体和线粒体中也含有DNA，它们自我复制增殖时会进行DNA的自我复制，但细胞此时不一定处于分裂状态。
典 题 精 析
考向1　DNA复制过程
(2025·如皋期初)如图为大肠杆菌拟核DNA的复制示意图，复制从一个起点开始，形成复制泡，“→”表示子链延伸方向。现将未被标记的大肠杆菌置于含18O标记的dGTP(三磷酸鸟嘌呤脱氧核苷酸)的培养液中培养，使新合成的DNA链中的dG(脱氧鸟苷)均被18O标记，以下说法正确的是(　C　)
A．该过程利用了放射性同位素标记技术
B．图中复制泡形成于有丝分裂前的间期，复制起点A—T碱基对含量较高
C．一个复制叉内的半不连续复制与DNA聚合酶催化的子链延伸方向有关
D．dG(脱氧鸟苷)由脱氧核糖和鸟嘌呤组成，是DNA的基本组成单位
解析：18O没有放射性，该过程利用了同位素标记技术，A错误；大肠杆菌是原核生物，不进行有丝分裂，B错误；脱氧核苷酸是DNA的基本组成单位，由脱氧核糖、鸟嘌呤和磷酸组成，D错误。
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几种环状DNA的复制模型
(1) θ复制：如大肠杆菌DNA复制，特点是__单__起点__双__向复制。
(2)D环复制：如线粒体或叶绿体DNA复制，特点是两条链复制__不同步__(填“同步”或“不同步”)。
(3)滚环复制：如某些噬菌体单链DNA、环状质粒的复制。
考向2　DNA复制相关计算
(2025·徐州期末)下图为真核细胞内用15N标记的双链DNA片段结构示意图，含有1 000对脱氧核苷酸，其中碱基A占20%。下列相关叙述错误的是(　B　)
A．该DNA片段的每条核苷酸链中(C＋G)∶(A＋T)为3∶2
B．该DNA片段置于14N培养液中复制3次，含14N的DNA分子占3/4
C．该DNA片段复制3次，则共需要游离的鸟嘌呤脱氧核苷酸4 200个
D．解旋酶作用于②部位，DNA聚合酶用于催化①部位的化学键形成
解析：已知该基因全部碱基中A占20%，根据碱基互补配对原则，A＝T＝20%，则C＝G＝30%，所以该基因的每一条核苷酸链中及整个双链中(C＋G)∶(A＋T)的比例均为3∶2，A正确；DNA分子复制是半保留复制，将细胞置于14N培养液中复制3次后，子代DNA分子均含14N，B错误；由题意知，鸟嘌呤G＝1 000×2×30%＝600个，复制3次，则需要游离的鸟嘌呤脱氧核苷酸是600×(23－1)＝600×7＝4 200个，C正确；解旋酶作用于②氢键部位，DNA聚合酶用于催化①磷酸二酯键的形成，D正确。
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“图解法”分析DNA复制过程中的数量关系
DNA分子的复制为半保留复制，一个DNA分子复制n次，则有：
(1)DNA分子数
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。
(2)脱氧核苷酸链数
①子代DNA分子中脱氧核苷酸链数＝2n+1条。
②子代中含有亲代的脱氧核苷酸链数＝__2__条。
③新合成的脱氧核苷酸链数＝__2n+1－2__条。
注意：若初始为1个DNA分子，在DNA分子复制过程中，无论复制了几次，含有亲代脱氧核糖核苷酸单链的DNA分子都只有2个。看清试题中问的是“DNA分子数”还是“链数”，“含”还是“只含”等关键词。
(3)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×(2n－1)__个。
②n次复制后，DNA分子含该种脱氧核苷酸数＝m×2n个，(n－1)次复制后，DNA分子含该种脱氧核苷酸数＝m×2n－1个，则第n次复制需该种脱氧核苷酸数＝m×2n－m×2n－1＝m×2n－1个。
注意看清两点：a．碱基的单位是“对”还是“个”。b．“DNA分子复制了n次”还是“第n次复制”，前者包括所有的复制，后者只包括第n次的复制。
考向3　DNA复制与细胞分裂的关系
(2026·如皋期初调研)将某动物(2n＝8)的一个精原细胞全部核DNA分子双链用32P标记，置于不含32P的培养液中，经过连续两次分裂后产生4个子细胞。下列说法正确的是(　B　)
A．若两次分裂为减数分裂，则减数分裂Ⅰ前期互换可导致非等位基因的自由组合
B．若两次分裂为有丝分裂，则第二次分裂后期，1个细胞中被32P标记的染色体为8条
C．若4个子细胞中所有染色体都被32P标记，则该4个子细胞具有相同的遗传组成
D．若4个子细胞都含有被32P标记的染色体，则该细胞进行的是有丝分裂
解析：减数分裂Ⅰ前期发生的互换属于同源染色体之间的基因重组，而“非等位基因的自由组合”发生在减数分裂Ⅰ后期同源染色体分离、非同源染色体自由组合时，A错误。若为有丝分裂，第一次分裂时DNA复制一次，所有染色体均含一条32P标记链；第二次分裂时DNA再次复制，但新链不含32P。第二次分裂后期，每个细胞的16条染色体中有8条含32P标记，B正确。若4个子细胞所有染色体均被32P标记，说明细胞进行的是减数分裂，若发生互换，子细胞遗传组成可能不同，C错误。若4个子细胞均含32P标记，则该细胞进行的可能是减数分裂(仅一次DNA复制，所有染色体均保留标记)，也可能是有丝分裂，D错误。
? 深 度 指 津
巧用图解，突破DNA复制与细胞分裂中染色体标记问题
解答此类问题的关键是构建细胞分裂过程模型图，并完成染色体与DNA的转换。具体如下：
第一步：画出含一条染色体的细胞图，下方画出该条染色体上的1个DNA分子，用竖实线表示含同位素标记。
第二步：画出复制一次，分裂一次的子细胞染色体图，下方画出染色体上的DNA链，未被标记的新链用竖虚线表示。
第三步：再画出第二次复制(分裂)后细胞的染色体组成和DNA链的情况。
第四步：若继续推测后期情况，可想象着丝粒分裂，染色单体(a与a′)分开的局面，进而推测子细胞中染色体情况。
一、 单项选择题
1．(2025·湖北卷)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(　B　)
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
解析：DNA通过半保留复制可快速扩增数据，便于传播，A不符合题意；DNA储存数据时，信息读取依赖测序技术而非转录、翻译(后者为生物体内表达遗传信息的过程)，转录、翻译与数据存储无关，B符合题意；DNA碱基对排列顺序的多样性使其可编码海量信息，是存储优势，C不符合题意；DNA分子结构紧凑，单位体积存储密度极高，节省空间，D不符合题意。
2．(2025·扬州期末)下列有关染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸的说法，正确的是(　B　)
A．含有n个碱基对的荧光蛋白基因(基因3)，其脱氧核苷酸排序有4n种
B．一个基因含有许多个脱氧核苷酸，脱氧核苷酸的排列顺序蕴含遗传信息
C．染色体是DNA的唯一载体，一条染色体上含有1个或2个DNA分子
D．基因在染色体上呈线性排列，一个DNA分子上有多个等位基因
解析：有n个碱基对的荧光蛋白基因(基因3)，其脱氧核苷酸排序是特定的，只有1种，而不是4n种，4n种是理论上n个碱基对的DNA片段可能的碱基排列顺序数，A错误；基因一般是有遗传效应的DNA片段，一个基因含有许多个脱氧核苷酸，脱氧核苷酸的排列顺序蕴含遗传信息，B正确；染色体是DNA的主要载体，C错误；基因在染色体上呈线性排列，等位基因位于同源染色体的相同位置上，一个DNA分子上一般不存在等位基因，D错误。
3．(2025·南通期末)人类单纯疱疹病毒1型(HSV-1)由衣壳、包膜和线性双链DNA组成，可感染人体上皮细胞。下列相关叙述错误的是(　B　)
A．HSV-1的DNA含有两个游离的磷酸基团
B．HSV-1的DNA的基本骨架由磷酸和核糖交替排列形成
C．HSV-1的DNA复制需要解旋酶和DNA聚合酶等的催化
D．HSV-1的衣壳需要上皮细胞的核糖体参与合成
解析：HSV-1的DNA是线性双链结构，每条链的5′端均含有一个游离的磷酸基团，因此共有两个游离的磷酸基团，A正确；DNA的基本骨架由磷酸和脱氧核糖交替连接构成，B错误；HSV-1的DNA复制需要解旋酶解开双链，并由DNA聚合酶催化合成子链，虽然病毒自身不携带这些酶，但可利用宿主细胞的酶系统完成复制，C正确；病毒的衣壳蛋白需借助宿主细胞的核糖体合成，HSV-1作为病毒，没有自主合成蛋白质的能力，D正确。
4．(2025·北京卷)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(　B　)
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
解析：15N没有放射性，15N与14N质量不同，可通过密度梯度离心技术区分DNA的母链和子链，A错误；在15N标记 DNA 的实验中，得到的 DNA 带的位置有轻带(两条链都含14N)、中带(一条链含14N，一条链含15N)、重带(两条链都含15N)三种，根据不同代 DNA 在离心后出现的这些带的位置和比例，证明了 DNA 的半保留复制，B正确；若将DNA解链为单链后离心，无论是全保留还是半保留复制，都是只有两条条带，不能证明DNA的半保留复制，C错误；选择大肠杆菌作为实验材料是因为大肠杆菌繁殖快，容易培养，能在短时间内获得大量的子代，便于观察实验结果，D错误。
5．(2025·扬州期末)线粒体中的遗传物质是一种环状DNA，其结构如下图。以下叙述正确的是(　D　)
A．该DNA分子中有两个游离的磷酸基团，每个磷酸基团均连接着两个脱氧核糖
B．DNA分子每一条链中相邻的碱基通过氢键相连
C．④为DNA分子的基本组成单位之一
D．解旋酶和RNA聚合酶均可断开⑤，DNA聚合酶可催化磷酸二酯键的形成
解析：该线粒体DNA是环状DNA，没有游离的磷酸基团，A错误。DNA分子每一条链中相邻的碱基通过脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖进行连接，B错误。DNA分子的基本组成单位是脱氧核苷酸，④由②脱氧核糖、①磷酸(属于胸腺嘧啶脱氧核苷酸)和③含氮碱基组成，不能组成脱氧核苷酸，C错误。⑤是氢键，解旋酶能解开双链DNA的氢键，使DNA解旋，RNA聚合酶在转录时，也可使DNA解旋，断开氢键；DNA聚合酶在DNA复制时可催化磷酸二酯键的形成，将单个脱氧核苷酸连接成DNA链，D正确。
6．(2026·海安开学考)下图为真核细胞核DNA复制延伸过程及结束阶段部分示意图，a链和b链代表母链。下列相关叙述正确的是(　A　)
A．前导链和滞后链合成的过程均需要引物
B．滞后链延伸方向和解旋酶的移动方向相同
C．引物①②③被切除后均需要端粒酶修复
D．复制过程中DNA聚合酶将脱氧核苷酸连接到子链的5′端
解析：DNA复制时，需要引物先与模板链配对，随后脱氧核苷酸连接在引物的3′端，所以前导链和滞后链合成的过程均需要引物，A正确；滞后链延伸方向和解旋酶的移动方向相反，B错误；引物①②③被切除后需要DNA聚合酶填补空隙，DNA连接酶将冈崎片段连接，C错误；复制过程中DNA聚合酶将脱氧核苷酸连接到子链的3′端，D错误。
7．(2025·苏州期末)将15N标记的大肠杆菌转移到含14NH4Cl的普通培养液中培养，在不同时刻收集大肠杆菌并提取DNA后离心。下列相关叙述正确的是(　C　)
A．该实验运用了放射性同位素标记技术和密度梯度离心技术
B．经过一次分裂形成的子细胞中拟核DNA被15N标记的占50%
C．经过两次分裂，离心后DNA一半位于试管的中层，另一半位于上层
D．经过三次分裂，完全解旋的脱氧核苷酸链离心分层情况能确定DNA复制方式
解析：实验中使用的15N是稳定同位素，并非放射性同位素，因此该实验运用了同位素标记技术和密度梯度离心技术，A错误；DNA的复制方式为半保留复制，大肠杆菌分裂一次时，DNA复制一次，每个子代DNA均为1条15N链和1条14N链，所以子细胞拟核DNA均含15N，B错误；两次分裂后，DNA复制两次，第一次复制产生2个15N/14N-DNA(中层)，第二次复制时每个15N/14N-DNA经复制后形成2个14N/14N-DNA(上层)和2个15N/14N-DNA(中层)，离心后中层和上层各占50%，C正确；经过三次分裂，共产生8个DNA分子，完全解旋后，得到的脱氧核苷酸单链14条含14N、2条含15N，离心后无法直接判断复制方式(如半保留或全保留)，需通过完整DNA分子密度分布确定，D错误。
8．(2025·南京期末)将双链DNA置于中性盐溶液中加热，两条DNA单链分开，该过程叫作DNA变性，分开后的两条单链可分别作模板进行DNA的复制，如图1。图2所示DNA分子含有Q个碱基对，其中腺嘌呤有P个。下列相关说法错误的是(　D　)
图1
图2
A．DNA变性涉及氢键断裂，未涉及磷酸二酯键断裂
B．图1的DNA分子复制过程模型存在错误
C．不同DNA分子变性所需的温度一般不同，G、C比例高的往往变性温度更高
D．图2的DNA分子复制n次需要消耗胞嘧啶(2n－1)(Q－P)个
解析：DNA分子中两条链之间是通过氢键相连的，将双链DNA置于中性盐溶液中加热使两条单链分开，这个过程只需要破坏氢键，不破坏磷酸二酯键，A正确；DNA复制过程中，子链的延伸方向是从5′端到3′端，而图1中有一条子链的延伸方向为3′端到5′端，B正确；DNA分子中，G(鸟嘌呤)与C(胞嘧啶)之间形成三个氢键，A(腺嘌呤)与T(胸腺嘧啶)之间形成两个氢键，G、C比例高的DNA分子，其含有的氢键数量相对较多，结构更加稳定，变性所需的温度更高，C正确；由题意可知，胞嘧啶的数量为(2Q－2P)/2＝Q－P个，DNA分子复制n次，共形成2n个DNA分子，比原来增加了2n－1个DNA分子，所以需要消耗(2n－1)(Q－P)个胞嘧啶，D错误。
二、 多项选择题
9．(2025·泰州期中改编)通常情况下，DNA分子的双螺旋结构除了普遍存在的右手螺旋(B-DNA)外，还存在左手螺旋(Z-DNA)。下列有关链状Z-DNA的叙述，错误的有(　ACD　)
A．其中A＋T＝G＋C
B．有两个游离的磷酸基团
C．相邻两个碱基之间通过氢键相连
D．磷酸和核糖交替排列在外侧
解析：双链DNA分子中，A＝T，G＝C，但A＋T与G＋C不一定相等，A错误；一条链上相邻的碱基通过脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖相连，C错误；磷酸和脱氧核糖交替排列在外侧构成基本骨架，D错误。
10．某同学欲制作DNA双螺旋结构模型，已准备了足够的材料用具。下列叙述错误的有(　AD　)
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．用20个脱氧核苷酸制成的模型中，磷酸和脱氧核糖连接物共有38个
C．制作模型时，腺嘌呤与胸腺嘧啶之间用2个氢键连接物相连
D．制成的模型中，连接相邻两个碱基的化学键都是氢键
解析：根据脱氧核苷酸的结构图可知，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；用20个脱氧核苷酸制成的模型中，脱氧核苷酸内部需要的磷酸和脱氧核糖连接物有20个，脱氧核苷酸之间需要的脱氧核糖和磷酸的连接物为9×2＝18个，因而共有38个，B正确；制作模型时，腺嘌呤与胸腺嘧啶之间形成2个氢键，要用2个氢键连接物相连，鸟嘌呤与胞嘧啶之间形成3个氢键，要用3个氢键连接物相连，C正确；制成的模型中，双链中相邻的两个碱基通过氢键相连，但在单链中两个相邻碱基通过“脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖”相连，D错误。
三、 非选择题
11．(2025·连云港期中)真核细胞内染色体外环状DNA(eccDNA)是游离于染色体基因组外的DNA，DNA的损伤可能会导致eccDNA的形成。下图中途径1、2分别表示真核细胞中DNA复制的两种情况，泡状结构叫作DNA复制泡，是DNA上正在复制的部分。a、b、a′和b′表示子链的两端，①～④表示生理过程。请据图回答问题：
(1)途径1中酶1为__解旋酶__，途径2中过程④需要的酶与酶2__不相同__(填“相同”或“不相同”)。
(2)途径2中a、b、a′和b′中为5′端的是__a和a′__。过程⑤体现DNA复制方式为__半保留复制__。
(3)观察途径1中过程①可知在DNA链上的__不同DNA复制起点__处可形成不同的复制泡，根据其大小，可推测不同区域的复制是不同步的，复制泡__B__(填“A”或“B”)开始的时间更早。每个复制泡内，进行__双向__(填“单向”或“双向”)复制，极大地提升了复制速率。
(4)eccDNA可携带致癌基因并促进其扩增，在多种癌症类型中起着重要的作用。因此，可用__eccDNA__作为癌症诊断的特异性标志物。
解析：(1)途径1中，酶1作用于DNA的两条链，使双链解开，这种酶是解旋酶。途径2中过程④是将DNA片段连接起来，需要DNA连接酶；酶2是催化脱氧核苷酸聚合形成子链的DNA聚合酶，所以过程④需要的酶与酶2不相同。(2)DNA复制时，子链延伸方向是从5′端到3′端，由图中箭头方向(子链延伸方向)可知，a和a′为5′端。过程⑤中，新合成的DNA分子中一条链是母链，一条链是新合成的子链，体现了DNA复制方式为半保留复制。(3)观察途径1中过程①可知，在DNA链上的不同DNA复制起点处可形成不同的复制泡。复制泡越大，说明复制开始的时间越早，A泡小于B泡，所以复制泡B开始的时间更早。从图中可以看出，每个复制泡内，DNA向两侧同时进行复制，即进行双向复制。(4)因为eccDNA可携带致癌基因并促进其扩增，在多种癌症类型中起着重要作用，所以可用eccDNA作为癌症诊断的特异性标志物。

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