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第1节 DNA是主要的遗传物质
第2节 DNA的结构和复制
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第1节 DNA是主要的遗传物质
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2
高考真题
1.★(2025河南,2,3分)在T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验中,子代噬菌体中的元素全部来
自其宿主细胞的是 ( )
A.C B.S
C.P D.N
B
解析 T2噬菌体由蛋白质外壳(主要含C、H、O、N、S)和DNA(含C、H、O、N、P)
组成,当T2噬菌体侵染大肠杆菌时,噬菌体的DNA进入大肠杆菌细胞中,而蛋白质外壳
留在细胞外,故子代噬菌体中S全部来自宿主细胞,部分子代噬菌体的DNA来自亲代噬
菌体DNA,即部分C、N、P来自亲代噬菌体,B正确,A、C、D错误。
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2.★★(2024甘肃,5,3分)科学家发现染色体主要由蛋白质和DNA组成。关于证明蛋白
质和核酸哪一种是遗传物质的系列实验,下列叙述正确的是 ( )
A.肺炎链球菌体内转化实验中,加热致死的S型菌株的DNA分子在小鼠体内可使R型活
菌的相对性状从无致病性转化为有致病性
B.肺炎链球菌体外转化实验中,利用自变量控制的“加法原理”,将“S型菌DNA+
DNA酶”加入R型活菌的培养基中,结果证明DNA是转化因子
C.噬菌体侵染实验中,用放射性同位素分别标记了噬菌体的蛋白质外壳和DNA,发现其
DNA进入宿主细胞后,利用自身原料和酶完成自我复制
D.烟草花叶病毒实验中,以病毒颗粒的RNA和蛋白质互为对照进行侵染,结果发现自变
量RNA分子可使烟草出现花叶病斑性状
D
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解析 肺炎链球菌体内转化实验中,加热致死的S型菌株含有的某种“转化因子”在小
鼠体内可使R型活菌转化为S型菌,但不知道“转化因子”是DNA,A错误;在肺炎链球
菌的体外转化实验中,利用了自变量控制中的“减法原理”,如“S型菌细胞提取物+
DNA酶”组除去了DNA,B错误;T2噬菌体为DNA病毒,其DNA进入宿主细胞后,利用宿
主细胞的原料和酶等完成复制,C错误。
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3.★★(2022浙江1月选考,20,2分)S型肺炎双(链)球菌的某种“转化因子”可使R型菌转
化为S型菌。研究“转化因子”化学本质的部分实验流程如图所示。
下列叙述正确的是 ( )
A.步骤①中,酶处理时间不宜过长,
以免底物完全水解
B.步骤②中,甲或乙的加入量不影
响实验结果
C.步骤④中,固体培养基比液体培养基更有利于细菌转化
D.步骤⑤中,通过涂布分离后观察菌落或鉴定细胞形态得到实验结果
D
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解析 步骤①中,应利用蛋白酶(或DNA酶)充分处理S型菌匀浆,旨在完全水解匀浆中
的蛋白质(或DNA),A错误;S型菌匀浆经蛋白酶处理后仍含有DNA成分,因此甲的加入
量会影响混合液中DNA含量,从而影响转化效率,B错误;相比于固体培养基,液体培养
基更有利于细菌转化,C错误;S型菌菌落光滑,R型菌菌落粗糙,S型菌菌体外具有多糖类
的荚膜,因此可以通过观察菌落或鉴定细胞形态来确定培养后获得的肺炎双(链)球菌
类型,D正确。
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4.★★(2022海南,13,3分)某团队从表①~④实验组中选择两组,模拟T2噬菌体侵染大肠
杆菌实验,验证DNA是遗传物质。结果显示:第一组实验检测到放射性物质主要分布在
沉淀物中,第二组实验检测到放射性物质主要分布在上清液中。该团队选择的第一、
二组实验分别是( )
C
材料及标记
T2噬菌体 大肠杆菌
实
验
组 ① 未标记 15N标记
② 32P标记 35S标记
③ 3H标记 未标记
④ 35S标记 未标记
A.①和④ B.②和③ C.②和④ D.④和③
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解析 15N是稳定同位素,不含放射性。T2噬菌体侵染大肠杆菌时仅将DNA注入大肠杆
菌内,蛋白质外壳留在细胞外,经实验处理后主要分布于上清液中,而沉淀物主要为含有
亲代T2噬菌体DNA的大肠杆菌,故②组的放射性物质主要分布在沉淀物中,③组的上清
液和沉淀物均有放射性,④组的放射性物质主要分布在上清液中;想要验证DNA是遗传
物质,应使用32P和35S分别标记T2噬菌体的DNA和蛋白质外壳进行侵染实验,故选C。
易混易错 P是DNA的特征元素,S是蛋白质的特征元素,通常用32P和35S分别标记T2噬
菌体的DNA和蛋白质,不能用3H标记的T2噬菌体进行侵染实验,因为T2噬菌体的DNA
和蛋白质都含有H,无法判断被标记的物质是DNA还是蛋白质。
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5.★★(2021全国乙,5,6分)在格里菲思所做的肺炎双(链)球菌转化实验中,无毒性的R型
活细菌与被加热杀死的S型细菌混合后注射到小鼠体内,从小鼠体内分离出了有毒性的
S型活细菌。某同学根据上述实验,结合现有生物学知识所做的下列推测中,不合理的
是 ( )
A.与R型菌相比,S型菌的毒性可能与荚膜多糖有关
B.S型菌的DNA能够进入R型菌细胞指导蛋白质的合成
C.加热杀死S型菌使其蛋白质功能丧失而DNA功能可能不受影响
D.将S型菌的DNA经DNA酶处理后与R型菌混合,可以得到S型菌
D
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解析 与R型菌相比,S型菌有毒且菌体有荚膜多糖,推测S型菌的毒性可能与荚膜多糖
有关,A正确;加热杀死的S型菌的蛋白质变性失活,DNA在降温后可以恢复活性,S型菌
的DNA能够进入R型菌细胞指导蛋白质的合成,并使R型菌转化为S型菌,B、C正确;
DNA酶可以把S型菌的DNA水解,其水解产物不能将R型菌转化成S型菌,D错误。
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高考模拟
6.★(2026届山西长治月考)下列关于人类对遗传物质探索历程的叙述正确的是 ( )
A.萨顿通过实验证实了基因和染色体的行为存在着明显的平行关系
B.格里菲思通过肺炎链球菌体内转化实验首次向遗传物质是蛋白质的观点提出了挑
战
C.沃森和克里克运用构建物理模型的方法提出了DNA分子的双螺旋结构
D.梅塞尔森和斯塔尔利用放射性同位素标记法证明了DNA的复制是以半保留的方式
进行的
C
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解析 萨顿提出“基因在染色体上”的假说,摩尔根通过果蝇实验验证了该假说,A错
误;格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验仅发现“转化因子”的存在,未明确遗传物质
的成分,艾弗里等的体外转化实验首次挑战了“蛋白质是遗传物质”的观点,B错误;沃
森和克里克通过构建物理模型,提出了DNA分子的双螺旋结构,C正确;梅塞尔森和斯塔
尔利用15N标记DNA,结合密度梯度离心技术证明DNA半保留复制,但15N是稳定同位素,
未利用放射性同位素标记法,D错误。
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7.★★(2026届重庆开学考)病毒B能感染A细菌,为探究病毒B的遗传物质是DNA还是
RNA,科研人员设计了如图所示的实验,一段时间后检测甲、乙两组子代病毒B的产生
情况。下列叙述错误的是 ( )
A.甲、乙两组分别加入DNA酶和RNA酶应用
了减法原理
B.若甲组能产生子代病毒B而乙组不能产生,则说明该病毒的遗传物质是DNA
C.本实验可增设未用任何酶处理的核酸去侵染A细菌的一组作为对照
D.还可用32P标记的胸腺嘧啶和尿嘧啶分别培养A细菌,用病毒B侵染后检测子代的放射性
B
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解析 向甲、乙两组分别加入DNA酶和RNA酶将相应的核酸去除,这种去除某种物质
来观察实验结果的变化,属于减法原理的应用,A正确;若甲组能产生子代病毒B而乙组
不能产生,这说明RNA被RNA酶水解后病毒无法增殖产生子代,该病毒的遗传物质是
RNA,B错误;本实验可增设未用任何酶处理的核酸去侵染A细菌的一组作为对照,可证
明核酸提取物本身具有侵染和复制能力,排除实验操作或其他因素导致假阴性的可能,
C正确;胸腺嘧啶和尿嘧啶分别是DNA和RNA特有的碱基,用32P标记的胸腺嘧啶和尿嘧
啶分别培养A细菌,用病毒B侵染后,若32P胸腺嘧啶组的子代病毒B有放射性,说明其遗
传物质是DNA,若32P尿嘧啶组子代病毒B有放射性,说明其遗传物质是RNA,D正确。
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8.★★(2026届辽宁七校协作体期中)如图为肺炎链球菌不同品系间的转化,在R型菌转
化为S型菌的过程中,下列相关叙述正确的是 ( )
A.加热致死的S型菌DNA氢键被破坏,
因而断裂为多个较短的DNA片段
B.由R型菌转化得到的S型菌与原S型
菌的遗传物质不完全相同
C.携带capS的DNA片段能够进入R型
菌并整合到R型菌的拟核DNA上,属于基因突变
D.capS基因控制多糖类荚膜的形成体现了基因可以直接控制生物性状
B
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解析 DNA断裂成多个短片段的原因是磷酸二酯键被破坏,A错误;由R型菌转化得到
的S型菌,其遗传物质包含R型菌部分DNA以及插入的S型菌相关基因(如capS),因此与原
S型菌的遗传物质不完全相同,B正确;携带capS的DNA片段进入R型菌并整合到其拟核
DNA上,属于基因重组,而非基因突变,C错误;capS基因控制多糖类荚膜形成,多糖类荚膜
不是蛋白质,体现了基因是通过控制酶的合成控制代谢过程,进而控制生物体的性状,是
间接控制而非直接控制,D错误。
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9.★★★(2026届河南周口开学考)在探索遗传物质的过程中,赫尔希和蔡斯做了T2噬菌
体侵染细菌的实验,其中一组实验如图所示(用32P标记的噬菌体侵染普通大肠杆菌培养
物),正确的是( )
A.若不经过步骤②操作,对该
组实验结果无显著影响
B.若继续分离出子代噬菌体,
其中大部分会含有32P放射性
C.若沉淀物中含有较强放射性、上清液中几乎不含放射性,即证明遗传物质是DNA
D.若①中培养液里含有32P,则子代噬菌体的DNA、RNA分子中均会带有放射性
A
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解析 图中①为32P标记的噬菌体与大肠杆菌混合培养,②为在搅拌器中搅拌,③为离心
过程,32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌的实验中,放射性主要在沉淀物中,搅拌的目的是使
细菌外的噬菌体外壳与大肠杆菌分离,若不搅拌会导致噬菌体外壳(不含32P)附着在大
肠杆菌表面,对沉淀物中的放射性几乎没有影响,A正确;合成子代噬菌体的原料来自大
肠杆菌,子代噬菌体中只有少部分含有32P放射性,B错误;分别用32P、35S标记的两组噬菌
体分别侵染未标记的大肠杆菌,可证明DNA是遗传物质,C错误;子代T2噬菌体中不含
RNA,D错误。
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10.★★★(新思维·根据T2噬菌体生长曲线分析实验操作时间)(2026届山东烟台期
中)T2噬菌体生长曲线如图所示,该曲线将噬菌体的生长划分为三个阶段:潜伏期、裂
解期和平稳期。赫尔希和蔡斯基于此进行了T2噬菌体侵染大肠杆菌实验。下列说法
正确的是 ( )
A.分别用含32P或35S的普通培养基培养
噬菌体可获得被32P或35S标记的噬菌体
B.T2噬菌体侵染大肠杆菌实验的保温
时间最好控制在25~50 min
C.搅拌将噬菌体蛋白质与DNA分开,离
心可以使噬菌体都出现在上清液中
D.若50 min以后才进行搅拌,则32P组上清液的放射性会升高
D
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解析 噬菌体无法直接在普通培养基中培养,噬菌体是病毒,必须寄生在活细胞内,需先
培养被32P或35S标记的大肠杆菌,再用T2噬菌体侵染该细菌从而获得标记噬菌体,A错误;
T2噬菌体侵染大肠杆菌实验中,保温时间要适宜,既要保证噬菌体充分侵染大肠杆菌,
又要确保大肠杆菌不能裂解(因为裂解会导致子代噬菌体释放出来,影响实验结果),若
保温时间控制在25~50 min(裂解期),此时大肠杆菌会大量裂解,子代噬菌体释放,可能会
对实验结果产生较大干扰,B错误;搅拌是使吸附在大肠杆菌表面的噬菌体蛋白质外壳
与细菌分离,离心后细菌(含侵入的噬菌体DNA)在沉淀物中,噬菌体颗粒在上清液,C错
误;32P标记的是T2噬菌体的DNA,T2噬菌体侵染大肠杆菌时,DNA进入大肠杆菌细胞内,
若50 min以后(可处于平稳期,宿主细胞几乎全部裂解)才进行搅拌,此时大肠杆菌已经
裂解,含有32P的子代噬菌体释放到培养液中,离心后,子代噬菌体在上清液中,会导致32P
组上清液的放射性升高,D正确。
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第2节 DNA的结构和复制
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22
高考真题
1.★(2024广西,4,2分)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
A
解析 DNA的碱基含有氮元素,A正确;脱氧核苷酸包括脱氧核糖、碱基和磷酸基团,
5-甲基胞嘧啶和N6-甲基腺嘌呤为碱基,不含脱氧核糖,参与碱基互补配对,B、D错误;磷酸
基团和脱氧核糖交替相连,排列在DNA的外侧,构成DNA的基本骨架,碱基排列在内侧,
C错误。
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2.★★(2025北京,5,2分)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 ( )
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
B
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解析 15N没有放射性,它与14N是同位素,质量不同,可通过密度梯度离心技术区分含不
同氮元素的DNA,进而区分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)三个,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解聚为单链后离心,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,而不是因
为它有环状质粒DNA,D错误。
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3.★★(2024河北,4,2分)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
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;复制时,解旋酶将
DNA双螺旋的两条链解开,其并不是从5'端到3'端的单向解旋,B错误;转录时不需要解
旋酶,RNA聚合酶即可完成解旋,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。
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4.★★(2024浙江6月选考,9,2分)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%
A
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解析 A—T碱基对之间有2个氢键,G—C碱基对之间有3个氢键,G—C碱基对越多,则
氢键数目越多,DNA热变性温度越高,B错误;DNA聚合酶催化磷酸二酯键的形成,氢键
的形成不需要酶的催化,C错误;
由图分析知,若一条链的G+C占47%,则另一条链中,G+C也占47%,A+T占53%,D错误。
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5.★★(2022广东,12,2分)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
C
解析 结合题图可知,线性双链DNA两端单链序列的碱基能够互补配对,所以线性分子
两端能够相连,C正确。
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6.★★★(2023山东,5,2分)将一个双链DNA分子的一端固定于载玻片上,置于含有荧光
标记的脱氧核苷酸的体系中进行复制。甲、乙和丙分别为复制过程中3个时间点的图
像,①和②表示新合成的单链,①的5'端指向解旋方向,丙为复制结束时的图像。该DNA
复制过程中可观察到单链延伸暂停现象,但延伸进行时2条链延伸速率相等。已知复制
过程中严格遵守碱基互补配对原则,下列说法错误的是( )
A.据图分析,①和②延伸时均存在暂停现象
B.甲时①中A、T之和与②中A、T之和可能相等
C.丙时①中A、T之和与②中A、T之和一定相等
D.②延伸方向为5'端至3'端,其模板链3'端指向解旋方向
D
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解析 据题干信息,延伸进行时2条链延伸速率相等,甲时①比②短,说明①在此前延伸
时暂停过,而乙时①比②长,说明②在延伸时暂停过,A正确;甲时①和②等长的部分两条
链中A和T是互补的,这段区间①中A、T之和与②中A、T之和相等,若②比①长的部分
不存在A和T,那么两条链A、T之和是相等的,B正确;丙时复制结束,①和②作为该DNA
的两条子链等长而且互补,按照碱基互补配对原则,①中A、T之和与②中A、T之和一
定相等,C正确;DNA子链延伸的方向都是5'端到3'端,①和②是一个DNA复制产生的两
条子链,二者反向平行,②又和其模板链反向平行,所以②的模板链和①方向相同,都是5'
端指向解旋方向,D错误。
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高考模拟
7.★★(新情境·三螺旋结构)(2026届河北石家庄开学考)研究发现,嘌呤碱基具有再
形成两个氢键的潜在位点,被称为Hoogsteen面,如图所示。因此双螺旋DNA的大沟中
在一定条件下可容纳第三条链,它通过与双螺旋中的一条链形成Hoogsteen碱基对而形
成稳定的三螺旋结构。下列有关DNA结构说法正确的是 ( )
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A.沃森和克里克用X射线衍射技术发现DNA呈双螺旋结构
B.由题推测,三螺旋结构中第三条链的序列由嘧啶组成
C.威尔金斯发现DNA中嘌呤的数量总是等于嘧啶的数量
D.在DNA双螺旋结构中,若一条链中A+T占该链的56%,则双链中A+T占28%
解析 威尔金斯和富兰克林用X射线衍射技术获得了DNA衍射图谱,沃森和克里克主
要以该照片的有关数据为基础,推算出DNA呈螺旋结构,A错误;由题干知,只有嘌呤碱
基具有再形成两个氢键的潜在位点,故在三螺旋结构中,第三条链的序列由嘧啶组成,B
正确;查哥夫发现DNA中嘌呤的数量总是等于嘧啶的数量,C错误;在DNA双螺旋结构
中,若一条链中A+T占该链的56%,则双链中A+T也占全部碱基的56%,D错误。
答案 B
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8.★★(2026届河南安阳调研)梅塞尔森和斯塔尔在同位素标记实验中,将大肠杆菌置于
含15N的培养液中培养,获得了DNA双链都被15N标记的亲代大肠杆菌。下列关于该实
验的叙述,正确的是 ( )
A.亲代大肠杆菌中只有DNA和蛋白质含有15N标记
B.通过检测放射性来判断子代大肠杆菌DNA的类型
C.对亲代和子代大肠杆菌进行离心,比较离心带的位置
D.将亲代与子代DNA区分开是探究DNA复制方式的关键
D
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解析 亲代大肠杆菌在含15N的培养液中培养,其DNA、RNA、蛋白质等均可被15N标
记,A错误;15N为稳定同位素,没有放射性,实验中通过密度梯度离心技术区分DNA的密
度差异(如15N/15N-DNA、15N/14N-DNA、14N/14N-DNA),B错误;离心对象是提取的DNA分
子,而非整个大肠杆菌,C错误;区分亲代(全15N,重带)与子代DNA的差异(如中带或轻带),
可推断复制方式,这是探究DNA复制方式的关键,D正确。
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9.★★(新情境·运用DNA储存数据)(2026届辽宁鞍山一测)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( )
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
B
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解析 DNA转录和翻译是基因表达的核心步骤,其功能是将遗传信息转化为蛋白质,而
题干信息是数据存储而非表达,因此DNA作为存储介质时依赖DNA序列的直接解码
(如测序技术),无需通过转录和翻译过程,B符合题意。
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10.★★★(2026届江西吉安开学考)流感病毒、衣原体(胞内寄生生物)、人腺病毒都能
引起肺部感染,进而引发肺炎。这三种病原体的部分信息,如表所示。已知阿奇霉素通
过抑制细菌、衣原体等病原体的蛋白质合成来发挥抗病原体的作用。下列相关叙述
正确的是 ( )
D
病原体 流感病毒 衣原体 人腺病毒
遗传物质 单链RNA 双链DNA 双链DNA
A.若流感病毒的RNA中腺嘌呤占比为a,则尿嘧啶占比为(1-2a)/2
B.衣原体的遗传物质中,每条链的5'端都有一个游离的磷酸基团
C.人腺病毒的DNA复制时,不需要引物,但需要多种酶的催化
D.用阿奇霉素治疗衣原体肺炎,不影响人体细胞自身蛋白质的合成
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解析 流感病毒RNA为单链,不符合碱基互补配对原则,无法依据腺嘌呤占比计算出尿
嘧啶的比例,A错误;衣原体(原核细胞)遗传物质是环状双链DNA,不含游离的磷酸基团,
B错误;人腺病毒DNA复制时,DNA聚合酶只能从引物的3'端开始连接脱氧核苷酸,C错
误;由题意知,阿奇霉素通过抑制细菌、衣原体等病原体的蛋白质的合成来发挥抗病原
体作用,故用阿奇霉素治疗衣原体肺炎,并不影响人体细胞自身蛋白质的合成,D正确。
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11.★★★(2026届湖南益阳期初)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15N的扩增缓冲液中复制3次,含15N的DNA有6个
B
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解析 由题意知,线粒体DNA为双链闭合环状分子,不含游离的磷酸基团,A错误;环状
DNA分子中磷酸二酯键数目和脱氧核苷酸数目相同,B正确;由图知,子链1的延伸方向
是5'端→3'端,C错误;在15N的扩增缓冲液中复制3次,新合成的子链中均含有15N,故含15N
的DNA有23=8(个),D错误。
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