专题四 基因的本质（4大题型）（配套练习）

**基本信息** 以经典实验为线索构建“遗传物质探索→DNA结构解析→复制机制验证→基因本质阐释”的完整逻辑链，突出科学思维与探究实践的核心素养培养。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |DNA是主要的遗传物质|6题（含格里菲思/艾弗里实验）|聚焦实验设计与结论辨析，强化变量控制（加法/减法原理）|从肺炎链球菌转化实验到噬菌体侵染实验，层层递进证明DNA的遗传物质地位| |DNA的结构|6题（含双螺旋模型构建）|结合模型分析与碱基计算，考查结构稳定性原理|通过物理模型构建理解脱氧核苷酸排列与DNA功能的关系| |DNA的复制|5题（含半保留复制验证）|依托同位素标记与密度梯度离心，分析复制过程与结果|从复制方式探究（全保留/半保留）到复制条件与计算的应用| |基因的本质|5题（含基因与染色体关系）|辨析基因、DNA与染色体的关系，强调遗传信息多样性|基于DNA结构阐释基因的功能定位，建立“结构-功能”统一观|

专题四：基因的本质 题型一：DNA是主要的遗传物质 1．格里菲思利用小鼠进行肺炎链球菌活体转化实验。下列相关叙述错误的是（     ） A．S型菌会导致小鼠患败血症死亡 B．该实验未能证明转化因子是DNA C．该实验中肺炎链球菌转化获得的S型菌相关性状不能稳定遗传 D．若将S型菌DNA与加热杀死的R型菌混合后注入小鼠，小鼠不死亡 【答案】C 【详解】A、S型菌具有多糖类荚膜，致病力强，会导致小鼠患败血症死亡，A正确； B、格里菲思的实验仅证明加热杀死的S型菌中存在“转化因子”，并未证明转化因子是DNA，B正确； C、肺炎链球菌转化的本质是S型菌的DNA整合到R型菌的遗传物质中，属于可遗传的变异，因此转化获得的S型菌的相关性状可以稳定遗传，C错误； D、转化需要活的R型菌作为受体，加热杀死的R型菌已经失活，无法发生转化，因此小鼠不会死亡，D正确。 2．生物学是一门以实验为基础的学科，生物学的形成和发展离不开实验，下列有关实验的说法，正确的有几项（　　） ①艾弗里及同事运用控制变量中的减法原理证明DNA是遗传物质 ②摩尔根研究果蝇的遗传行为过程中，所提出的“白眼基因位于X染色体上”的设想只能通过测交实验验证 ③T2噬菌体侵染大肠杆菌实验中，离心的目的是使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离 ④梅塞尔森和斯塔尔运用放射性同位素标记法和密度梯度离心法证明DNA的复制是半保留复制 ⑤摩尔根通过类比推理法推测基因在染色体上呈线性排列 ⑥格里菲思的体内转化实验证明加热杀死的S型菌中含有转化因子 A．一项 B．两项 C．三项 D．四项 【答案】B 【详解】①艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验中，每组特异性去除S型菌细胞提取物中的一种物质，运用了控制变量的减法原理，最终证明DNA是遗传物质，叙述正确； ②摩尔根提出“白眼基因位于X染色体上”的假说后，可通过测交、白眼雌果蝇与野生型红眼雄果蝇杂交等多种实验验证，并非只能通过测交验证，叙述错误； ③T2噬菌体侵染大肠杆菌实验中，搅拌的目的是使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离，离心的目的是让上清液析出重量较轻的噬菌体颗粒，沉淀物留下被侵染的大肠杆菌，叙述错误； ④梅塞尔森和斯塔尔证明DNA半保留复制的实验中，使用的是稳定性同位素，无放射性，并未使用放射性同位素标记法，叙述错误； ⑤萨顿通过类比推理法提出基因在染色体上的假说，摩尔根运用假说-演绎法证明基因在染色体上，后续通过基因定位得出基因在染色体上呈线性排列，叙述错误； ⑥格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验的结论是加热杀死的S型菌中存在转化因子，可使R型菌转化为S型菌，叙述正确。 3．赫尔希和蔡斯利用分别被放射性同位素32P或35S标记的T2噬菌体，侵染未被标记的大肠杆菌，保温后搅拌、离心并检测沉淀物放射性强度，其中某一组的实验结果如图所示（实验中除了保温时间变化之外，其他操作均规范）。下列叙述错误的是（     ） A．该曲线代表35S标记组的实验结果，因蛋白质外壳不进入细菌的细胞中 B．保温时间小于a时，搅拌不充分可能使沉淀物的放射性强度偏高 C．b～c段沉淀物放射性强度下降，是因为含放射性的子代噬菌体释放到上清液中 D．若保温时间小于a，会导致图示实验组上清液放射性强度显著升高 【答案】A 【详解】A、35S标记噬菌体的蛋白质外壳，蛋白质无法进入大肠杆菌，搅拌充分时沉淀物放射性极低，且放射性强度和保温时间无明显关联，不会出现先升后降的曲线，该曲线是32P标记组的结果，A错误； B、保温时间小于a时，部分噬菌体还未将DNA注入大肠杆菌，仍吸附在细菌表面，若搅拌不充分，这些带32P标记的噬菌体会随大肠杆菌进入沉淀物，使沉淀物放射性偏高，B正确； C、b～c段保温时间过长，大肠杆菌裂解，含32P放射性的子代噬菌体释放，离心后分布在上清液中，因此沉淀物放射性强度下降，C正确； D、保温时间小于a时，大量噬菌体还未完成侵染，搅拌离心后这些带32P标记的噬菌体分布在上清液中，和适宜保温时间的情况相比，上清液放射性强度显著升高，D正确。 4．为了探究生物遗传物质的本质是蛋白质还是DNA，赫尔希和蔡斯利用放射性同位素和，分别标记T2噬菌体的蛋白质和DNA，并让其去侵染大肠杆菌。下列关于该实验的叙述，正确的是（    ） A．可以用14C和18O代替35S和32P对T2噬菌体进行标记 B．35S组的子代噬菌体不含35S，说明蛋白质不是遗传物质 C．用标记好的T2噬菌体去侵染肺炎链球菌可得到相同的结论 D．整个实验中在标记噬菌体阶段，需用含35S或32P的培养基培养大肠杆菌 【答案】D 【详解】A、由于T2噬菌体的DNA和蛋白质中都含有C和O，所以不能用14C和18O替代32P和35S对T2噬菌体进行标记，A错误； B、35S标记的是噬菌体的蛋白质外壳，在噬菌体侵染的过程中蛋白质外壳未进入到大肠杆菌细胞中，所以不能说明蛋白质不是遗传物质，B错误； C、T2噬菌体是一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒，不侵染肺炎链球菌，C错误； D、由于噬菌体是病毒，不能用培养基直接培养，因此在标记噬菌体阶段，应先用含有35S或32P的培养基培养大肠杆菌，让大肠杆菌带上标记，再用未标记的噬菌体侵染已标记的大肠杆菌，从而让噬菌体带上标记，D正确。 5．为研究R型肺炎链球菌转化为S型肺炎链球菌的转化因子是DNA还是蛋白质，艾弗里进行了肺炎链球菌体外转化实验，其基本过程如图所示，下列叙述不正确的是（　　） A．该实验能证明肺炎链球菌的遗传物质是DNA B．乙组和丙组是该实验的实验组 C．该实验用到了“加法原理”来控制变量 D．实验结束后，甲、乙组将出现两种菌落 【答案】C 【详解】A、该实验中仅保留S型菌DNA的组别才能发生R型菌向S型菌的转化，证明DNA是肺炎链球菌的遗传物质，蛋白质不是遗传物质，A正确； B、甲组未对S型菌提取物进行酶解处理，属于对照组；乙组用蛋白酶处理、丙组用DNA酶处理，是接受实验变量处理的组别，属于实验组，B正确； C、该实验通过加入特异性酶去除提取物中的蛋白质、DNA，排除对应物质对实验的干扰，运用的是“减法原理”控制变量，并非加法原理，C错误； D、甲组S型菌提取物含完整DNA，乙组中蛋白酶仅分解蛋白质、不破坏DNA，两组均可使部分R型菌转化为S型菌，因此培养后会同时出现R型、S型两种菌落，D正确。 6．螺原体是一种兼性厌氧支原体类微生物，营寄生生活，其典型菌落呈“油煎蛋”状，某些螺原体能感染动植物并引发相应疾病。下列叙述正确的是（     ） A．螺原体属于原核生物，因没有染色体，能通过无丝分裂快速繁殖 B．螺原体内核糖体的形成与核仁无关，能利用宿主细胞中的营养物质合成自身蛋白质 C．螺原体DNA分子中不含游离的磷酸基团，其含有的核酸中的嘌呤和嘧啶数量一定相等 D．螺原体无细胞壁，对青霉素不敏感，对其它种类的抗生素也不敏感 【答案】B 【详解】A、无丝分裂是真核生物特有的分裂方式，螺原体属于原核生物，通过二分裂方式增殖，A错误； B、螺原体是原核生物，无核仁结构，因此其核糖体的形成与核仁无关；螺原体营寄生生活，可利用宿主细胞的营养物质作为原料，在自身核糖体上合成蛋白质，B正确； C、螺原体的拟核DNA为环状，不含游离的磷酸基团，但螺原体同时含有DNA和RNA两种核酸，RNA多为单链结构，嘌呤数和嘧啶数不一定相等，因此其所有核酸中嘌呤和嘧啶总数不一定相等，C错误； D、青霉素的作用靶点是细胞壁，螺原体无细胞壁因此对青霉素不敏感，但部分抗生素可通过抑制原核生物蛋白质合成、干扰DNA复制等发挥作用，因此螺原体对其他部分抗生素敏感，D错误。 题型二：DNA的结构 1．如图为某环状DNA分子部分片段的结构示意图。下列叙述正确的是（　　） A．该DNA分子至少有2个游离的磷酸基团 B．⑤、⑥和⑦共同构成鸟嘌呤脱氧核苷酸 C．②和④的比例越高，DNA分子的热稳定性越高 D．该DNA分子只存在于线粒体中 【答案】C 【详解】A、该DNA分子为环状DNA，环状DNA的每条链首尾相连，不存在游离的磷酸基团，A错误； B、脱氧核苷酸由脱氧核糖、含氮碱基和磷酸组成，图中⑤为脱氧核糖、④为鸟嘌呤、⑥、⑦均为磷酸基团，④⑤⑦共同构成鸟嘌呤脱氧核苷酸，B错误； C、②和④分别对应C和G，G-C碱基对之间存在3个氢键，A-T碱基对之间存在2个氢键，G—C碱基对的比例越高，DNA分子中的氢键数量越多，热稳定性越高，C正确； D、线粒体和叶绿体中的DNA为环状，拟核中也存在环状DNA分子，故可能存在于线粒体、叶绿体或拟核中，D错误。 2．科学技术和科学方法推动了生物学的研究与发展，下列叙述正确的是（　　） A．沃森和克里克构建的DNA分子双螺旋结构模型属于物理模型 B．萨顿提出“基因位于染色体上”这一结论运用了假说-演绎法 C．艾弗里实验中向细胞提取物中加入不同的酶利用了“加法原理” D．赫尔希和蔡斯用32P和35S分别标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验证明了DNA是主要的遗传物质 【答案】A 【详解】A、模型是人们为了某种特定的目的而对认识对象所做的一种简化的概括性的描述，沃森和克里克构建的DNA分子双螺旋结构模型属于物理模型，A正确； B、萨顿通过观察蝗虫细胞中染色体和基因行为的平行关系，提出“基因在染色体上”的假说，运用了类比-推理法，B错误； C、艾弗里实验中向细胞提取物中加入不同的酶除去相应的物质，应用了减法原理，C错误； D、赫尔希和蔡斯的实验通过同位素标记法，证明DNA是遗传物质，但结论是“DNA是遗传物质”而非“主要”，因“主要”指大多数生物的遗传物质是DNA，而该实验仅证明噬菌体的遗传物质是DNA，D错误。 3．某学习小组在DNA双螺旋结构模型构建活动中，利用如下表所示材料构建一个含脱氧核苷酸数最多的DNA双螺旋结构模型。各分子之间的连接键及碱基对之间的氢键都用订书针（足够多）代替，一个订书针代表一个键。下列叙述正确的是（    ） 300个 420个 A150个 G60个 T65个 C140个 A．用以上材料能构建一个含420个脱氧核苷酸的DNA双螺旋结构模型 B．在构建该DNA双螺旋结构模型的过程中，一共需要用到1058个订书针 C．构建的DNA双螺旋结构中每个脱氧核糖上都连接着三个订书针 D．该小组可以构建出多种符合要求的DNA分子，且（A+T）/（G+C）与（A+G）/（T+C）的比值均不相同 【答案】B 【详解】A、根据碱基互补配对原则，只能形成65个A－T碱基对，60个C－G碱基对，即共需要250个碱基，则需要250个脱氧核糖和250个磷酸基团，用以上材料能构建一个含250个脱氧核苷酸的DNA双螺旋结构模型，A错误； B、在构建该DNA双螺旋结构模型的过程中，一共需要用到订书针的数目为250×2＋（125－1）×2＋65×2＋60×3＝ 1058个，B正确； C、构建的DNA双螺旋结构中的只有末端的一个脱氧核糖连接着两个订书针，其他均连接着三个订书针，C错误； D、构建一个含脱氧核苷酸数最多的 DNA 双螺旋结构模型，则都是含有65个A，65个T，60个C，60个G，因此构建的DNA分子中（A+T）/（G+C）的比例相同，由于DNA中嘌呤数等于嘧啶数，因此（A＋G）/（T＋C）的比值在构建的DNA中也相同，且为1，D错误。 4．某活动小组在构建DNA双螺旋结构的模型过程中，一共准备了8个A、5个T、5个G、20个C、15个磷酸、15个脱氧核糖和足够的氢键，关于该实验的说法正确的是（    ） A．活动小组手工构建的DNA双链模型为概念模型 B．DNA的单链中相邻的两个核苷酸是由氢键连接的 C．利用所给材料制作出的DNA双链模型最多能用上19个氢键 D．利用所给材料制作出的DNA双链模型最多能有47种碱基排列方式 【答案】C 【详解】A、手工构建的DNA双螺旋结构模型属于物理模型，概念模型是用文字、概念图等表述抽象规律，A错误； B、DNA单链中相邻两个核苷酸通过磷酸二酯键连接，氢键是双链之间互补碱基对的连接键，B错误； C、每个脱氧核苷酸需要1个磷酸、1个脱氧核糖和1个碱基，15个磷酸和15个脱氧核糖最多可合成14个脱氧核苷酸（双链DNA碱基总数为偶数），对应7个碱基对的双链DNA；碱基配对遵循A=T、G=C，最多可形成5个A-T对、5个G-C对；G-C对含3个氢键，A-T对含2个氢键，为使氢键数最多优先使用G-C对，最多可用5个G-C对和2个A-T对，总氢键数为5×3+2×2=19个，C正确； D、4n种碱基排列方式的前提是各类碱基数量充足，但本题中碱基数量受限，故排列方式远少于47种，D错误。 5．某双链DNA分子中，一条链上的碱基A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4。下列叙述正确的是（　　） A．脱氧核苷酸之间通过氢键连接形成长链，构成DNA的基本骨架 B．该双链DNA分子中四种含氮碱基的比例为A∶T∶G∶C＝3∶3∶7∶7 C．DNA分子中每个脱氧核糖均连接一个磷酸基团和一个含氮碱基 D．双链DNA分子中嘌呤数与嘧啶数的比值随碱基序列改变而变化 【答案】B 【详解】A、DNA分子的基本骨架由脱氧核糖和磷酸交替连接构成，脱氧核苷酸之间通过磷酸二酯键连接形成长链，氢键是连接两条链互补碱基对的化学键，A错误； B、根据碱基互补配对原则，该DNA另一条链上A∶T∶G∶C=2∶1∶4∶3，因此整个双链DNA中A总占比为(1+2)/20，T总占比为(2+1)/20，G总占比为(3+4)/20，C总占比为(4+3)/20，四种碱基比例为A∶T∶G∶C=3∶3∶7∶7，B正确； C、DNA分子中，位于链中间的脱氧核糖连接2个磷酸基团和1个含氮碱基，仅每条链3'端的脱氧核糖连接1个磷酸基团和1个含氮碱基，C错误； D、双链DNA分子中嘌呤（A、G）与嘧啶（T、C）互补配对，嘌呤总数始终等于嘧啶总数，二者比值恒为1，不会随碱基序列改变而变化，D错误。 6．下图是DNA双螺旋结构模型的建构过程图解，请据图探讨相关问题： (1)图2中催化磷酸二酯键形成的酶是________。 (2)图4一条链中相邻两个碱基连接的结构是________。减数分裂中，每个DNA复制后形成的两个子代DNA互相分离的时期是________。 (3)图5形成的 DNA区段中腺嘌呤有a个，占该区段全部碱基的比例为b，若该 DNA 复制，其n次，则需提供游离的胞嘧啶的个数为________。 (4)将某雄性哺乳动物细胞（染色体数为20）一对同源染色体上的全部DNA分子用32P标记后，置于不含32P的培养基中培养，若让该细胞只完成一次完整的减数分裂过程，则含有32P的子细胞数为________个；若让该细胞完成两次连续的有丝分裂过程，则含有32P的子细胞数为________个。 (5)DNA作为遗传物质，除了稳定的双螺旋结构，还应具备的那些特点有：________。（至少答两点） 【答案】(1)DNA聚合酶 (2) 脱氧核糖-磷酸-脱氧核糖 减数分裂Ⅱ后期 (3)(a/b)(1/2－b)(2ⁿ－1) (4) 4/四 2、3或4 (5)能储存大量的遗传信息（碱基排列顺序多样）；能精确复制；能指导蛋白质合成（控制性状）；结构相对稳定 【详解】（1）图2中催化磷酸二酯键形成的酶是DNA聚合酶。 （2）图4一条链中相邻两个碱基连接的结构是脱氧核糖-磷酸-脱氧核糖。减数分裂中，每个DNA复制后形成的两个子代DNA位于姐妹染色单体上，姐妹染色单体互相分离的时期是减数分裂Ⅱ后期。 （3）在含有4种碱基的DNA区段中腺嘌呤有a个，占该区段全部碱基的比例为b，因此该DNA片段中碱基数目为a/b。由于双链DNA分子中任意两个不互补的碱基之和占总碱基的50%，即A(腺嘌呤)+C（胞嘧啶）=50%=a/2b，因此C=a/2b-a=(a/b)(1/2－b)，复制n次，则需提供游离的胞嘧啶的个数为(a/b)(1/2－b)(2ⁿ－1)。 （4）将某雄性哺乳动物细胞一对同源染色体上的全部DNA分子用32P标记后，置于不含32P的培养基中培养，由于DNA分子的半保留复制，在减数分裂间期，DNA进行复制，复制后每个DNA分子一条链含32P，一条链不含32P。在减数分裂过程中，同源染色体分离，分别进入不同的子细胞，经过一次完整的减数分裂，形成的4个子细胞中每个子细胞都含有标记的DNA，所以含有32P的子细胞数为4个。细胞完成一次有丝分裂后，每个细胞中染色体上的DNA分子有一条链含32P，一条链不含32P。当细胞进行第二次有丝分裂时，DNA又进行一次半保留复制，中期时每条染色体含有两条染色单体，其中一条单体上的DNA分子一条链含32P，一条链不含32P，另一条单体上的DNA分子两条链都不含32P，后期时姐妹染色单体分开成为染色体，随机移向细胞两极（每个细胞分裂形成的2个子细胞至少有1个具有32P），所以经过两次有丝分裂后，含有32P的子细胞数可能为2个、3个或4个。 （5）DNA分子作为细胞生物的遗传物质应具备的特点有能够准确地自我复制；具有储存大量遗传信息的能力；结构比较稳定；能指导蛋白质的合成，从而控制生物性状和新陈代谢过程等。 题型三：DNA的复制 1．某研究性学习小组以细菌为实验对象，运用同位素标记技术及密度梯度离心法对DNA是半保留复制还是全保留复制进行了探究（已知培养用的细菌大约每20min分裂一次，产生子代，实验结果见相关图示）。下列叙述错误的是（     ） A．前三组实验中，第三组结果对得到的结论起到了关键性作用 B．对前三组实验的结果进行比较，能说明DNA分子的复制方式 C．实验四若DNA位于1/4轻和3/4重带位置，则是全保留复制 D．若将实验三得到的DNA双链分开再离心，其结果能判断DNA的复制方式 【答案】D 【详解】AB、综合分析本实验的DNA离心结果，实验一和实验二起对照作用。第三组将含15N的细菌在含14N的培养基上培养20min，即细菌繁殖一代，若DNA进行全保留复制，则产生的两个子代DNA中，一个DNA的两条链全部含14N，另一个DNA分子的两条链含15N，出现一半的轻带和一半重带；若DNA进行半保留复制，则产生的两个子代DNA中一条链含14N，一条链含15N，离心后全部位于中带位置，所以第三组结果对得到的结论起到了关键性作用，AB正确； C、如果为全保留复制，实验四的实验时间为40min，则DNA分子复制2次，形成4个DNA分子，其中1个DNA分子只含14N，3个DNA分子只含15N，出现1/4轻和3/4重带位置，C正确； D、若将实验三得到的DNA双链分开后再离心，不论是全保留复制还是半保留复制，实验结果都是一样的，只出现轻带和重带，因此其结果不能判断DNA的复制方式，D错误。 2．下列关于DNA及相关实验证据的说法，错误的是（　　） A．沃森和克里克根据DNA的半保留复制过程提出了双螺旋结构模型 B．脱氧核糖和磷酸交替连接构成DNA分子的基本骨架 C．果蝇DNA形成多个复制泡的原因是果蝇DNA有多个复制起点 D．用³⁵S标记的噬菌体侵染大肠杆菌，保温时间长短对实验的结果影响不大 【答案】A 【详解】A、沃森和克里克首先提出DNA双螺旋结构模型，之后才基于该结构提出DNA半保留复制的假说，A错误； B、脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在DNA分子外侧，构成DNA分子的基本骨架，B正确； C、果蝇是真核生物，其DNA上有多个复制起点，复制时可同时启动多个起点的复制过程，因此会形成多个复制泡，C正确； D、35S标记的是噬菌体的蛋白质外壳，噬菌体侵染大肠杆菌时蛋白质外壳不进入细菌细胞，无论保温时间过短（部分噬菌体未侵染）还是过长（子代噬菌体释放），放射性都主要集中在上清液中，因此保温时间长短对该组实验结果影响不大，D正确。 3．为探究DNA的复制方式是半保留复制、全保留复制还是分散复制（亲代双链被打碎成片段，与新合成的片段混合组成子代链），科学家以大肠杆菌为材料，进行了密度梯度离心实验。将细菌在含15N的培养液中培养若干代后、转移到含14N的培养液中继续培养，下列说法正确的是（　　） A．培养一代后，若只出现一个条带，就能排除分散复制的方式 B．培养两代后，若出现两个条带，能排除全保留的复制方式 C．培养三代后，若出现两个条带、其中较重的条带中DNA分子数量是较轻条带中DNA分子数量的3倍，则为半保留复制 D．该实验与鲁宾和卡门研究光合作用中氧气的来源均用到了同位素示踪的方法 【答案】D 【详解】A、培养一代时，半保留复制的子代DNA均为15N/14N，仅出现1条中带；分散复制的子代DNA同时混合15N和14N片段，也仅出现1条条带，因此仅出现一个条带无法排除分散复制，A错误； B、全保留复制培养两代后，得到1/4的15N/15N（重带）、3/4的14N/14N（轻带），共2个条带；半保留复制培养两代后得到1/2的15N/14N（中带）、1/2的14N/14N（轻带），也为2个条带，因此出现两个条带不能排除全保留复制，B错误； C、若为半保留复制，培养三代后共得到8个DNA分子，其中2个为15N/14N（较重条带），6个为14N/14N（较轻条带），较轻条带的DNA分子数是较重条带的3倍，C错误； D、本实验用15N标记DNA，鲁宾和卡门用18O分别标记水和CO2探究光合作用氧气的来源，二者均使用了同位素示踪法，D正确。 故选D。 4．M13噬菌体是一种寄生于大肠杆菌的丝状噬菌体，其DNA是一种单链环状DNA，其复制过程为：首先合成互补链，形成闭合的双链复制型DNA分子，之后原DNA单链发生断裂，产生游离的和端，再以未断裂的互补链为模板，在相应酶和SSB（单链DNA结合蛋白）的作用下沿着原DNA单链的端不断延伸，延伸出的长链一边延伸一边被不断切割、环化产生很多拷贝的单链环状DNA。部分过程如图所示，下列说法错误的是（　　） A．M13噬菌体的DNA热稳定性与碱基G和C的含量无关 B．过程①不需要解旋酶参与，M13噬菌体DNA复制是半保留复制 C．过程⑥得到的单链环状DNA与M13噬菌体的DNA碱基序列相同 D．过程②SSB蛋白利用碱基互补配对与解旋的单链结合 【答案】D 【详解】A、M13噬菌体的DNA是单链环状DNA，不存在碱基G和C的互补配对，所以其热稳定性与碱基G和C的含量无关，A正确； B、过程①是单链DNA合成互补链形成双链复制型DNA，单链DNA不需要解旋酶即可直接作为模板合成互补链，M13噬菌体的DNA复制过程中，新合成的DNA保留了原DNA单链，属于半保留复制，B正确； C、据题图可知，过程⑥得到的单链环状DNA是原来的，与M13噬菌体的DNA碱基序列相同，C正确； D、过程②SSB蛋白与断裂的原DNA单链结合，SSB本质是蛋白质，无碱基，不存在碱基互补配对，D错误。 故选D。 5．图甲是果蝇唾液腺细胞核DNA复制的电镜照片，图中的泡状结构叫作DNA复制泡，是DNA上正在复制的部分。图乙是图甲中所圈部分模型图，图丙是图乙所圈部分的放大。研究者将1个含14N/14N—DNA的大肠杆菌转移到以15NH4Cl为唯一氮源的培养液中，培养36h后，提取子代大肠杆菌的DNA，将DNA双链解开再进行密度梯度离心，试管中出现两种条带，如图丁所示。 (1)DNA复制泡的形成与______酶有关，由图甲可知，不同DNA复制泡______（填“是”或“不是”）同时开始复制。 (2)子链合成时只能将脱氧核苷酸加到延伸中的DNA链的______端，图乙中b链和c链延伸方向相反的原因是_______。 (3)图丙所圈位置的C转化为羟化胞嘧啶后与A配对，则该DNA复制______次，可得到该位点C-G替换为T-A的新DNA。 (4)根据图丁所示信息，可知该种大肠杆菌的细胞周期大约为______h。 【答案】(1) 解旋酶、DNA聚合酶 不是 (2) 3' 模板链a和d是反向平行的，且DNA聚合酶只能将脱氧核苷酸加到延伸中的DNA链的3’端 (3)2/二/两 (4)12 【分析】DNA分子复制的过程：①解旋：在解旋酶的作用下，把两条螺旋的双链解开。②合成子链：以解开的每一条母链为模板， 以游离的四种脱氧核苷酸为原料，遵循碱基互补配对原则，在有关酶的作用下，各自合成与母链互补的子链。③形成子代DNA：每条子链与其对应的母链盘旋成双螺旋结构。从而形成2个与亲代DNA完全相同的子代DNA分子。 【详解】（1）DNA复制首先需要解旋，再用DNA聚合酶形成子链，因此DNA复制泡的形成与解旋酶和DNA聚合酶有关，由图甲可知，不同DNA复制泡大小不同，显然不同起点的复制不是同时开始的，形成多个DNA复制泡可以在多个起点同时复制，提高了DNA复制的效率。 （2）DNA聚合酶只能将脱氧核苷酸加到延伸中的DNA 链的3'端。子链的延伸方向是从5'→3'端延伸，且与模板链的关系是反向平行，而图乙中b链和c链是互补的，因此延伸方向相反。 （3）图丙所圈位置的C转化为羟化胞嘧啶后与A配对，由于DNA的复制方式为半保留复制，因此复制一次出现羟化胞嘧啶与A配对，复制两次后出现A-T碱基对，即该DNA至少复制2次，可得到该位点 C-G替换为 T-A的新 DNA， （4）将1个含14N/14N—DNA的大肠杆菌转移到以15NH4Cl为唯一氮源的培养液中，培养36h后，提取子代大肠杆菌的DNA，将DNA双链解开再进行密度梯度离心，试管中出现两种条带，条带1应为含14N的单链，条带2应为含15N的单链，条带1：条带2=1:7，由于DNA的半保留复制，1个含14N/14N的DNA分子只有2条14N的单链（条带1），则条带2有14条单链，即合成的DNA分子一个含有16条单链，为8个DNA分子，说明DNA分子共复制了3次，大肠杆菌的细胞周期为36÷3=12h。 题型四：基因通常是有遗传效应的DNA片段 1．有关基因、DNA、染色体的叙述，正确的是（　　） A．对于细胞生物而言，基因是有遗传效应的DNA片段，都位于染色体上 B．位于非同源染色体上的基因都是非等位基因，一定控制不同性状 C．染色体是DNA的主要载体，每一条染色体上都只有一个DNA分子 D．碱基排列顺序的千变万化体现了DNA分子的多样性 【答案】D 【详解】A、对于细胞生物，基因的确是有遗传效应的DNA片段，但并非所有基因都位于染色体上，线粒体、叶绿体中也存在基因（质基因），不位于染色体上，原核细胞无染色体，基因也不在染色体上，A错误； B、位于非同源染色体上的基因是非等位基因，但基因和性状不都是一一对应的关系，可能多对基因共同控制一种性状，B错误； C、染色体是DNA的主要载体，但一条染色体不总是只有一个DNA分子，染色体复制后、着丝粒分裂前（如有丝分裂前、中期），一条染色体含2个DNA分子，C错误； D、碱基排列顺序的千变万化体现了DNA分子的多样性，特定的碱基排列顺序体现了DNA分子的特异性，D正确。 2．某二倍体雌雄同株植物的基因型为AaBb，推测这两对等位基因在染色体上的位置有如图所示三种，不考虑致死，相关分析错误的是（    ） A．若如图甲所示，该植物自交后代最多出现9种基因型 B．若如图乙所示，A和B基因在染色体上呈线性排列 C．图中A和a基因携带遗传信息不同的原因是碱基排列顺序不同 D．若如图乙和丙所示，该植物自交后代出现aaBb一定是基因突变导致 【答案】D 【详解】A、A/a 与 B/b 位于两对同源染色体， 遵循自由组合定律， AaBb 自交后代基因型最多可出现3×3= 9种 ，A正确； B、若如图乙所示，A和B基因位于同一条染色体上，故A和B基因在染色体上呈线性排列，B正确； C、A 与 a 为等位基因，其遗传信息不同源于 DNA 中碱基排列顺序不同，C正确； D、图乙正常配子为 AB、ab，若发生互换，可产生 AB、Ab、aB 、ab配子 ，自交后代可出现aaBb； 图丙正常配子为 Ab、aB，若发生互换，可产生 AB、ab 、Ab、aB配子， 自交后代可出现aaBb，D错误。 3．科学家探索利用DNA分子替代传统硅基芯片储存数据，将数据写入DNA分子，该项技术借助DNA分子结构实现了数据储存。下列叙述错误的是（    ） A．DNA分子的双螺旋结构可实现数据的稳定保存 B．磷酸和核糖交替连接形成了DNA分子的基本骨架 C．DNA分子能储存数据是因为碱基排列顺序千变万化 D．DNA分子的一条单链上有两个末端，磷酸基团位于5'端 【答案】B 【详解】A、DNA的双螺旋结构具有较强的稳定性，可保障储存的数据不易被破坏，能实现数据的稳定保存，A正确，不符合题意； B、DNA分子的基本骨架是磷酸和脱氧核糖交替连接构成的，核糖是RNA的组成成分，不是DNA的组成成分，B错误，符合题意； C、DNA分子中碱基的排列顺序千变万化，可携带大量的遗传信息，这是DNA能用于储存数据的基础，C正确，不符合题意； D、DNA分子的单链具有两个末端，其中游离磷酸基团所在的一端为5'端，游离羟基所在的一端为3'端，D正确，不符合题意。 故选B。 4．下列关于基因的本质的说法，错误的有几项（    ） ①所有生物的基因都是有遗传效应的 DNA 片段 ②有遗传效应的 DNA 片段是基因③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  ④真核细胞中的基因都以染色体为载体 A．一项 B．两项 C．三项 D．四项 【答案】C 【详解】①②基因是有遗传效应的遗传物质片段。大多数生物的遗传物质是 DNA，基因是这些生物的有遗传效应的DNA片段。有些病毒的遗传物质是 RNA，如新冠病毒、禽流感病毒等，基因是有遗传效应的 RNA片段，①错误，②正确； ③遗传信息蕴藏在遗传物质如DNA的4种碱基的排列顺序中，分子大小和碱基含量相同的基因，其碱基排列顺序可能不同，遗传信息也可能不同，③错误； ④真核细胞的细胞核基因是有遗传效应的染色体DNA片段，以染色体为载体。细胞质基因不以染色体为载体，④错误。 5．部分基因在果蝇X染色体上的相对位置如图所示，下列说法错误的是（    ） A．基因Ⅰ和基因Ⅱ不同的主要原因是脱氧核糖核苷酸排列顺序不同 B．在减数分裂四分体时期，基因Ⅰ和基因Ⅱ发生互换 C．一般情况下，基因Ⅰ和基因Ⅱ不是等位基因 D．雄性X染色体上的基因来自其雌性亲本 【答案】B 【分析】1、同源染色体的相同位置上，控制着相对性状的基因，叫等位基因。非等位基因有三种，一种是位于非同源染色体上的基因，符合自由组合定律；一种是位于一对同源染色体上的非等位基因；还有一种是位于一条染色体上的非等位基因。 2、在减数分裂四分体时期，位于同源染色体的非姐妹染色单体的片段可以发生互换。 【详解】A、基因Ⅰ和基因Ⅱ都是由脱氧核苷酸构成的，不同的基因含的遗传信息不同，遗传信息是指基因中脱氧核苷酸的排列顺序，因此基因Ⅰ和基因Ⅱ不同的原因是脱氧核糖核苷酸排列顺序不同，A正确； B、在减数分裂四分体时期，同源染色体上的非姐妹染色单体之间可以发生互换，而一条染色体上的基因Ⅰ和基因Ⅱ之间不可能发生互换，B错误； C、基因Ⅰ和基因Ⅱ位于同一条染色体的不同位置上，属于非等位基因，C正确； D、雄性X染色体上的基因来自其雌性亲本，Y染色体来自雄性亲本，D正确。 故选B。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题四：基因的本质 题型一：DNA是主要的遗传物质 1．格里菲思利用小鼠进行肺炎链球菌活体转化实验。下列相关叙述错误的是（     ） A．S型菌会导致小鼠患败血症死亡 B．该实验未能证明转化因子是DNA C．该实验中肺炎链球菌转化获得的S型菌相关性状不能稳定遗传 D．若将S型菌DNA与加热杀死的R型菌混合后注入小鼠，小鼠不死亡 2．生物学是一门以实验为基础的学科，生物学的形成和发展离不开实验，下列有关实验的说法，正确的有几项（　　） ①艾弗里及同事运用控制变量中的减法原理证明DNA是遗传物质 ②摩尔根研究果蝇的遗传行为过程中，所提出的“白眼基因位于X染色体上”的设想只能通过测交实验验证 ③T2噬菌体侵染大肠杆菌实验中，离心的目的是使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离 ④梅塞尔森和斯塔尔运用放射性同位素标记法和密度梯度离心法证明DNA的复制是半保留复制 ⑤摩尔根通过类比推理法推测基因在染色体上呈线性排列 ⑥格里菲思的体内转化实验证明加热杀死的S型菌中含有转化因子 A．一项 B．两项 C．三项 D．四项 3．赫尔希和蔡斯利用分别被放射性同位素32P或35S标记的T2噬菌体，侵染未被标记的大肠杆菌，保温后搅拌、离心并检测沉淀物放射性强度，其中某一组的实验结果如图所示（实验中除了保温时间变化之外，其他操作均规范）。下列叙述错误的是（     ） A．该曲线代表35S标记组的实验结果，因蛋白质外壳不进入细菌的细胞中 B．保温时间小于a时，搅拌不充分可能使沉淀物的放射性强度偏高 C．b～c段沉淀物放射性强度下降，是因为含放射性的子代噬菌体释放到上清液中 D．若保温时间小于a，会导致图示实验组上清液放射性强度显著升高 4．为了探究生物遗传物质的本质是蛋白质还是DNA，赫尔希和蔡斯利用放射性同位素和，分别标记T2噬菌体的蛋白质和DNA，并让其去侵染大肠杆菌。下列关于该实验的叙述，正确的是（    ） A．可以用14C和18O代替35S和32P对T2噬菌体进行标记 B．35S组的子代噬菌体不含35S，说明蛋白质不是遗传物质 C．用标记好的T2噬菌体去侵染肺炎链球菌可得到相同的结论 D．整个实验中在标记噬菌体阶段，需用含35S或32P的培养基培养大肠杆菌 5．为研究R型肺炎链球菌转化为S型肺炎链球菌的转化因子是DNA还是蛋白质，艾弗里进行了肺炎链球菌体外转化实验，其基本过程如图所示，下列叙述不正确的是（　　） A．该实验能证明肺炎链球菌的遗传物质是DNA B．乙组和丙组是该实验的实验组 C．该实验用到了“加法原理”来控制变量 D．实验结束后，甲、乙组将出现两种菌落 6．螺原体是一种兼性厌氧支原体类微生物，营寄生生活，其典型菌落呈“油煎蛋”状，某些螺原体能感染动植物并引发相应疾病。下列叙述正确的是（     ） A．螺原体属于原核生物，因没有染色体，能通过无丝分裂快速繁殖 B．螺原体内核糖体的形成与核仁无关，能利用宿主细胞中的营养物质合成自身蛋白质 C．螺原体DNA分子中不含游离的磷酸基团，其含有的核酸中的嘌呤和嘧啶数量一定相等 D．螺原体无细胞壁，对青霉素不敏感，对其它种类的抗生素也不敏感 题型二：DNA的结构 1．如图为某环状DNA分子部分片段的结构示意图。下列叙述正确的是（　　） A．该DNA分子至少有2个游离的磷酸基团 B．⑤、⑥和⑦共同构成鸟嘌呤脱氧核苷酸 C．②和④的比例越高，DNA分子的热稳定性越高 D．该DNA分子只存在于线粒体中 2．科学技术和科学方法推动了生物学的研究与发展，下列叙述正确的是（　　） A．沃森和克里克构建的DNA分子双螺旋结构模型属于物理模型 B．萨顿提出“基因位于染色体上”这一结论运用了假说-演绎法 C．艾弗里实验中向细胞提取物中加入不同的酶利用了“加法原理” D．赫尔希和蔡斯用32P和35S分别标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验证明了DNA是主要的遗传物质 3．某学习小组在DNA双螺旋结构模型构建活动中，利用如下表所示材料构建一个含脱氧核苷酸数最多的DNA双螺旋结构模型。各分子之间的连接键及碱基对之间的氢键都用订书针（足够多）代替，一个订书针代表一个键。下列叙述正确的是（    ） 300个 420个 A150个 G60个 T65个 C140个 A．用以上材料能构建一个含420个脱氧核苷酸的DNA双螺旋结构模型 B．在构建该DNA双螺旋结构模型的过程中，一共需要用到1058个订书针 C．构建的DNA双螺旋结构中每个脱氧核糖上都连接着三个订书针 D．该小组可以构建出多种符合要求的DNA分子，且（A+T）/（G+C）与（A+G）/（T+C）的比值均不相同 4．某活动小组在构建DNA双螺旋结构的模型过程中，一共准备了8个A、5个T、5个G、20个C、15个磷酸、15个脱氧核糖和足够的氢键，关于该实验的说法正确的是（    ） A．活动小组手工构建的DNA双链模型为概念模型 B．DNA的单链中相邻的两个核苷酸是由氢键连接的 C．利用所给材料制作出的DNA双链模型最多能用上19个氢键 D．利用所给材料制作出的DNA双链模型最多能有47种碱基排列方式 5．某双链DNA分子中，一条链上的碱基A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4。下列叙述正确的是（　　） A．脱氧核苷酸之间通过氢键连接形成长链，构成DNA的基本骨架 B．该双链DNA分子中四种含氮碱基的比例为A∶T∶G∶C＝3∶3∶7∶7 C．DNA分子中每个脱氧核糖均连接一个磷酸基团和一个含氮碱基 D．双链DNA分子中嘌呤数与嘧啶数的比值随碱基序列改变而变化 6．下图是DNA双螺旋结构模型的建构过程图解，请据图探讨相关问题： (1)图2中催化磷酸二酯键形成的酶是________。 (2)图4一条链中相邻两个碱基连接的结构是________。减数分裂中，每个DNA复制后形成的两个子代DNA互相分离的时期是________。 (3)图5形成的 DNA区段中腺嘌呤有a个，占该区段全部碱基的比例为b，若该 DNA 复制，其n次，则需提供游离的胞嘧啶的个数为________。 (4)将某雄性哺乳动物细胞（染色体数为20）一对同源染色体上的全部DNA分子用32P标记后，置于不含32P的培养基中培养，若让该细胞只完成一次完整的减数分裂过程，则含有32P的子细胞数为________个；若让该细胞完成两次连续的有丝分裂过程，则含有32P的子细胞数为________个。 (5)DNA作为遗传物质，除了稳定的双螺旋结构，还应具备的那些特点有：________。（至少答两点） 题型三：DNA的复制 1．某研究性学习小组以细菌为实验对象，运用同位素标记技术及密度梯度离心法对DNA是半保留复制还是全保留复制进行了探究（已知培养用的细菌大约每20min分裂一次，产生子代，实验结果见相关图示）。下列叙述错误的是（     ） A．前三组实验中，第三组结果对得到的结论起到了关键性作用 B．对前三组实验的结果进行比较，能说明DNA分子的复制方式 C．实验四若DNA位于1/4轻和3/4重带位置，则是全保留复制 D．若将实验三得到的DNA双链分开再离心，其结果能判断DNA的复制方式 2．下列关于DNA及相关实验证据的说法，错误的是（　　） A．沃森和克里克根据DNA的半保留复制过程提出了双螺旋结构模型 B．脱氧核糖和磷酸交替连接构成DNA分子的基本骨架 C．果蝇DNA形成多个复制泡的原因是果蝇DNA有多个复制起点 D．用³⁵S标记的噬菌体侵染大肠杆菌，保温时间长短对实验的结果影响不大 3．为探究DNA的复制方式是半保留复制、全保留复制还是分散复制（亲代双链被打碎成片段，与新合成的片段混合组成子代链），科学家以大肠杆菌为材料，进行了密度梯度离心实验。将细菌在含15N的培养液中培养若干代后、转移到含14N的培养液中继续培养，下列说法正确的是（　　） A．培养一代后，若只出现一个条带，就能排除分散复制的方式 B．培养两代后，若出现两个条带，能排除全保留的复制方式 C．培养三代后，若出现两个条带、其中较重的条带中DNA分子数量是较轻条带中DNA分子数量的3倍，则为半保留复制 D．该实验与鲁宾和卡门研究光合作用中氧气的来源均用到了同位素示踪的方法 4．M13噬菌体是一种寄生于大肠杆菌的丝状噬菌体，其DNA是一种单链环状DNA，其复制过程为：首先合成互补链，形成闭合的双链复制型DNA分子，之后原DNA单链发生断裂，产生游离的和端，再以未断裂的互补链为模板，在相应酶和SSB（单链DNA结合蛋白）的作用下沿着原DNA单链的端不断延伸，延伸出的长链一边延伸一边被不断切割、环化产生很多拷贝的单链环状DNA。部分过程如图所示，下列说法错误的是（　　） A．M13噬菌体的DNA热稳定性与碱基G和C的含量无关 B．过程①不需要解旋酶参与，M13噬菌体DNA复制是半保留复制 C．过程⑥得到的单链环状DNA与M13噬菌体的DNA碱基序列相同 D．过程②SSB蛋白利用碱基互补配对与解旋的单链结合 5．图甲是果蝇唾液腺细胞核DNA复制的电镜照片，图中的泡状结构叫作DNA复制泡，是DNA上正在复制的部分。图乙是图甲中所圈部分模型图，图丙是图乙所圈部分的放大。研究者将1个含14N/14N—DNA的大肠杆菌转移到以15NH4Cl为唯一氮源的培养液中，培养36h后，提取子代大肠杆菌的DNA，将DNA双链解开再进行密度梯度离心，试管中出现两种条带，如图丁所示。 (1)DNA复制泡的形成与______酶有关，由图甲可知，不同DNA复制泡______（填“是”或“不是”）同时开始复制。 (2)子链合成时只能将脱氧核苷酸加到延伸中的DNA链的______端，图乙中b链和c链延伸方向相反的原因是_______。 (3)图丙所圈位置的C转化为羟化胞嘧啶后与A配对，则该DNA复制______次，可得到该位点C-G替换为T-A的新DNA。 (4)根据图丁所示信息，可知该种大肠杆菌的细胞周期大约为______h。 题型四：基因通常是有遗传效应的DNA片段 1．有关基因、DNA、染色体的叙述，正确的是（　　） A．对于细胞生物而言，基因是有遗传效应的DNA片段，都位于染色体上 B．位于非同源染色体上的基因都是非等位基因，一定控制不同性状 C．染色体是DNA的主要载体，每一条染色体上都只有一个DNA分子 D．碱基排列顺序的千变万化体现了DNA分子的多样性 2．某二倍体雌雄同株植物的基因型为AaBb，推测这两对等位基因在染色体上的位置有如图所示三种，不考虑致死，相关分析错误的是（    ） A．若如图甲所示，该植物自交后代最多出现9种基因型 B．若如图乙所示，A和B基因在染色体上呈线性排列 C．图中A和a基因携带遗传信息不同的原因是碱基排列顺序不同 D．若如图乙和丙所示，该植物自交后代出现aaBb一定是基因突变导致 3．科学家探索利用DNA分子替代传统硅基芯片储存数据，将数据写入DNA分子，该项技术借助DNA分子结构实现了数据储存。下列叙述错误的是（    ） A．DNA分子的双螺旋结构可实现数据的稳定保存 B．磷酸和核糖交替连接形成了DNA分子的基本骨架 C．DNA分子能储存数据是因为碱基排列顺序千变万化 D．DNA分子的一条单链上有两个末端，磷酸基团位于5'端 4．下列关于基因的本质的说法，错误的有几项（    ） ①所有生物的基因都是有遗传效应的 DNA 片段 ②有遗传效应的 DNA 片段是基因③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  ④真核细胞中的基因都以染色体为载体 A．一项 B．两项 C．三项 D．四项 5．部分基因在果蝇X染色体上的相对位置如图所示，下列说法错误的是（    ） A．基因Ⅰ和基因Ⅱ不同的主要原因是脱氧核糖核苷酸排列顺序不同 B．在减数分裂四分体时期，基因Ⅰ和基因Ⅱ发生互换 C．一般情况下，基因Ⅰ和基因Ⅱ不是等位基因 D．雄性X染色体上的基因来自其雌性亲本 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 $