2027届高三生物人教版一轮复习讲义第六单元　第26课时　DNA的结构、复制和基因的本质

该高中生物学讲义聚焦DNA的结构、复制和基因的本质核心考点，依据课标要求构建“结构模型-复制机制-基因本质”逻辑体系，通过考情分析明确高频考点，考点梳理整合结构特点、复制过程及计算规律，真题讲解分考向突破，配合基础排查与分层练习，助力学生系统掌握知识难点。 资料融合科学思维与探究实践，如通过半保留复制实验证据分析培养科学思维，碱基计算规律总结提升逻辑推理能力。设计考向分类突破活动，结合真题案例解析DNA复制与细胞分裂标记问题，分层练习与易错判断保障复习效果，为教师把控节奏提供框架，有效提升学生应考能力。

第26课时 DNA的结构、复制和基因的本质 课标要求 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。 考情 分析 1.DNA结构模型的构建:2022 重庆 T4 2022 广东 T5 2021 广东 T5 2.DNA结构、特点与计算:2025 湖北 T14 2024 河北 T5 2024 浙江6月选考 T9 2022 广东 T12 2021 北京 T4 3.DNA复制过程及计算:2025 北京 T5 2025 广东 T7 2023 北京 T21 2023 山东 T5 2022 海南 T11 2021 海南 T6 2021 辽宁 T4 4.DNA复制与细胞分裂:2021 山东 T5 考点一 DNA分子的结构与基因的本质 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 提醒 DNA分子的方向性由形成磷酸二酯键的磷酸基团和脱氧核糖上的羟基(—OH)决定,磷酸基团、羟基(—OH)分别连接在脱氧核糖的5′-C和3′-C上,故DNA单链的磷酸基团端为5′端,羟基(—OH)端为3′端。 3.DNA的结构特点 多样性 若DNA含有n个碱基对,则其可能有4n种碱基排列顺序 特异性 每个DNA分子都有特定的碱基排列顺序 稳定性 两条主链上磷酸与脱氧核糖交替排列的顺序不变,碱基配对方式不变等 教材隐性知识 源于必修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。 归纳总结 DNA双螺旋结构的热考点 4.DNA中碱基数量的计算规律 5.基因的本质 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,对于这些病毒而言,基因就是有遗传效应的RNA片段。 6.基因与染色体、DNA、脱氧核苷酸的关系 拓展延伸 真、原核细胞基因的结构 (1)沃森和克里克用DNA衍射图谱得出碱基配对方式(2022 广东,5)( ) 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)双螺旋模型的碱基互补配对原则解释了DNA分子具有稳定的直径(2022 河北,8)( √ ) 考向一 DNA的结构分析 1.(2021 山东,4)我国考古学家利用现代人的DNA序列设计并合成了一种类似磁铁的“引子”,成功将极其微量的古人类DNA从提取自土壤沉积物中的多种生物的DNA中识别并分离出来,用于研究人类起源及进化。下列叙述正确的是( ) A.“引子”的彻底水解产物有两种 B.设计“引子”的DNA序列信息只能来自核DNA C.设计“引子”前不需要知道古人类的DNA序列 D.土壤沉积物中的古人类双链DNA可直接与“引子”结合从而被识别 答案 C 解析 根据分析“引子”是一段DNA序列,彻底水解产物有磷酸、脱氧核糖和四种含氮碱基,共6种产物,A错误;由于线粒体中也含有DNA,因此设计“引子”的 DNA 序列信息还可以来自线粒体DNA,B错误;根据题干信息“利用现代人的 DNA 序列设计并合成了引子”,说明设计“引子”前不需要知道古人类的 DNA 序列,C正确;土壤沉积物中的古人类双链 DNA 需要经过提取,且在体外经过加热解旋后,才能与“引子”结合,而不能直接与引子结合,D错误。 2.(2022 广东,12) 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 答案 C 解析 单链序列脱氧核苷酸数量相等、分子骨架同为脱氧核糖与磷酸交替连接,不能决定线性DNA分子两端能够相连,A、B不符合题意;据图可知,单链序列的碱基能够互补配对,决定该线性DNA分子两端能够相连,C符合题意;DNA的两条链是反向的,因此自连环化后两条单链方向相反,D不符合题意。 3.(2024 浙江6月选考,9)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% 答案 A 解析 在DNA分子中,磷酸与脱氧核糖通过磷酸二酯键交替连接,形成了DNA双螺旋结构的外侧骨架,A正确;G-C碱基对含有三个氢键,A-T碱基对含有两个氢键,DNA中G-C含量越高,稳定性越强,DNA的热变性温度越高,故T占比越高,DNA热变性温度越低,B错误;DNA分子中两条链之间的氢键是在DNA复制或转录过程中自然形成的,不需要酶的催化,C错误;互补的碱基在DNA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。 考向二 DNA损伤修复机制 4.(2023 浙江6月选考,16)紫外线引发的DNA损伤,可通过“核苷酸切除修复(NER)”方式修复,机制如图所示。着色性干皮症(XP)患者的NER酶系统存在缺陷,受阳光照射后,皮肤出现炎症等症状。患者幼年发病,20岁后开始发展成皮肤癌。下列叙述错误的是( ) A.修复过程需要限制酶和DNA聚合酶 B.填补缺口时,新链合成以5′到3′的方向进行 C.DNA有害损伤发生后,在细胞增殖后进行修复,对细胞最有利 D.随年龄增长,XP患者几乎都会发生皮肤癌的原因,可用突变累积解释 答案 C 解析 由图可知,修复过程中需要将损伤部位的序列切断,因此需要限制酶的参与;同时修复过程中,单个的脱氧核苷酸需要依次连接,要借助DNA聚合酶,A正确;填补缺口时,新链即子链的延伸方向为5′到3′,B正确;DNA有害损伤发生后,在细胞增殖中进行修复,保证DNA复制的正确进行,对细胞最有利,C错误;癌症的发生是多个基因突变累积的结果,随年龄增长,XP患者几乎都会发生皮肤癌的原因,可用突变累积解释,D正确。 5.(2023 辽宁,18改编)DNA在细胞生命过程中会发生多种类型的损伤。如损伤较小,RNA聚合酶经过损伤位点时,腺嘌呤核糖核苷酸会不依赖模板掺入mRNA(如图1);如损伤较大,修复因子Mfd识别、结合滞留的RNA聚合酶,“招募”多种修复因子、DNA聚合酶等进行修复(如图2)。下列叙述错误的是( ) A.图1所示的DNA经复制后有半数子代DNA含该损伤导致的突变基因 B.图1所示转录产生的mRNA指导合成的蛋白质氨基酸序列可能不变 C.图2所示的转录过程是沿着模板链的5′端到3′端进行的 D.图2所示的DNA聚合酶催化DNA损伤链的修复,方向是从n到m 答案 C 解析 根据DNA的半保留复制可知,图1所示的DNA经复制后有半数子代DNA含该损伤导致的突变基因,A正确;图1中的损伤较小,RNA聚合酶经过损伤位点时,腺嘌呤核糖核苷酸会不依赖模板掺入mRNA,因为密码子的简并,腺嘌呤核糖核苷酸掺入mRNA之后,不同的密码子可能决定相同的氨基酸,B正确;转录时mRNA是由5′端到3′端合成的,是沿着模板链的3′端到5′端进行的,C错误;由mRNA的合成方向可知,图中上侧链为模板链,m是3′端,n是5′端,切除后DNA聚合酶会以下侧链为模板链,根据DNA聚合酶合成子链方向可知,修复是从n向m进行,D正确。 知识拓展 细胞会对损伤的DNA进行修复,以下是几类重要修复机制 (1)光激活修复 (2)碱基切除修复 (3)核苷酸切除修复 考点二 DNA的复制 1.DNA半保留复制的实验证据(假说—演绎法) 2.DNA的复制 (1)概念、时间、场所 (2)过程(特点:边解旋边复制;半保留复制) (3)结果:一个DNA分子形成了两个完全相同的DNA分子。 (4)DNA准确复制 3.“图解法”分析DNA复制的相关计算 (1)将DNA被15N标记的大肠杆菌放在含有14N的培养液中繁殖n代,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若亲代的DNA分子中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)。 ②第n次复制需要消耗该种脱氧核苷酸数为 m 2n-1。 DNA复制的拓展 1.DNA的复制需要引物:DNA聚合酶不能从头合成DNA,而只能从已存在的DNA链的3′端延长,因此DNA复制需要引物(在细胞中是一段与模板DNA互补配对的短链RNA,PCR中的引物是DNA)。 2.半不连续复制 (1)据图可知,连续复制链(前导链)延伸方向与解旋方向相同,不连续复制链(后随链)延伸方向与解旋方向相反。 (2)后随链合成过程中,先合成的小片段的引物被切除,切除引物留下的空隙由后合成的相邻片段继续延长来补充。各个片段由DNA连接酶将其连成一条完整的DNA子链。 (3)切除引物后,子链会比母链短一截(如图中连续复制链),这就是端粒DNA在每次细胞分裂后缩短的原因,可由端粒酶延长。 3.双向复制:绝大多数DNA采取双向复制,少数DNA单向复制 4.真核生物染色体DNA的复制特点 5.几种环状DNA的复制: 复制、D环复制、滚环复制。 (1) 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。 考向三 DNA复制过程 6.(2025 广东,7)Solexa测序是一种将PCR与荧光检测相结合的高通量测序技术。为了确保该PCR过程中,DNA聚合酶催化一个脱氧核苷酸单位完成聚合反应后,DNA链不继续延伸,应保护底物中脱氧核糖结构上的( ) A.1′-碱基 B.2′-氢 C.3′-羟基 D.5′-磷酸基团 答案 C 解析 DNA聚合酶催化游离脱氧核苷酸加到已有的DNA片段3′端的羟基上,形成磷酸二酯键,如果保护底物中脱氧核糖结构上的3′-羟基,使其无法参与反应,那么DNA聚合酶就不能继续催化下一个脱氧核苷酸的加入,DNA链也就不再继续延伸,C符合题意。 7.(2023 山东,5)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,下列叙述错误的是( ) 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 答案 D 解析 据图分析可知,甲时新合成的单链①比②短,乙时①比②长,因此可以说明①和②延伸时均存在暂停现象,A正确;①和②两条链中碱基是互补的,甲时新合成的单链①比②短,但②中多出的部分可能不含有A、T,因此①中A、T之和与②中A、T之和可能相等,B正确;丙时,①②等长且互补,A、T之和相等,C正确;①和②两条单链由一个双链DNA分子复制而来,其中一条母链合成子链①时,①的5′端指向解旋方向,则另一条母链合成子链②时,②的延伸方向为5′端至3′端,其模板链5′端指向解旋方向,D错误。 考向四 DNA复制与细胞分裂中染色体的标记问题 8.(2024 浙江6月选考,18)某二倍体动物(2n=4)精原细胞DNA中的P均为32P,精原细胞在不含32P的培养液中培养,其中1个精原细胞进行一次有丝分裂和减数分裂 后,产生甲~丁4个细胞。这些细胞的染色体和染色单体情况如图所示。不考虑染色体变异的情况下,下列叙述正确的是( ) A.该精原细胞经历了2次DNA复制和2次着丝粒分裂 B.4个细胞均处于减数分裂 前期,且均含有一个染色体组 C.形成细胞乙的过程发生了同源染色体的配对和交叉互换 D.4个细胞完成分裂形成8个细胞,可能有4个细胞不含32P 答案 C 解析 图中的细胞是1个精原细胞进行一次有丝分裂和减数分裂 后产生的,据图所示,这些细胞都含有染色单体,说明着丝粒没有分裂,因此该精原细胞经历了2次DNA复制,1次着丝粒分裂,A错误;4个细胞还没有进入减数分裂 后期(着丝粒分裂),因此可能处于减数分裂 前期、中期,染色体数均为n,均含有一个染色体组,B错误;精原细胞进行一次有丝分裂后,产生的子细胞每个DNA上有一条链含有32P,减数分裂完成复制后,每条染色体上有1个染色单体含有32P,另一个染色单体不含32P,减数分裂 结束,每个细胞中含有2条染色体,4个染色单体,其中有2个染色体被32P标记,但乙细胞含有3个染色单体被32P标记,原因是形成乙的过程发生了同源染色体的配对和交叉互换,C正确;甲、丙、丁完成减数分裂 至少产生3个染色体含32P的细胞,乙细胞有3个染色单体含有32P,完成减数分裂 产生的2个细胞都含有32P,因此4个细胞完成分裂形成8个细胞,至多有3个细胞不含32P,D错误。 9.(2019 浙江4月选考,25)在含有BrdU的培养液中进行DNA复制时,BrdU会取代胸苷掺入到新合成的链中,形成BrdU标记链。当用某种荧光染料对复制后的染色体进行染色,发现含半标记DNA(一条链被标记)的染色单体发出明亮荧光,含全标记DNA(两条链均被标记)的染色单体荧光被抑制(无明亮荧光)。若将一个细胞置于含BrdU的培养液中,培养到第三个细胞周期的中期进行染色并观察。下列推测错误的是( ) A.1/2的染色体荧光被抑制 B.1/4的染色单体发出明亮荧光 C.全部DNA分子被BrdU标记 D.3/4的DNA单链被BrdU标记 答案 D 解析 DNA复制方式是半保留复制,第一次分裂结束后所有染色体的DNA分子中一条链不含BrdU,另外一条链含有BrdU;第二次分裂结束后有1/2的染色体上DNA分子两条链均含有BrdU,1/2的染色体上DNA分子中一条链不含BrdU,另外一条链含有BrdU;到第三次有丝分裂中期,全部DNA分子被BrdU标记,所有染色体均含有姐妹染色单体,其中有1/2的染色体上2个DNA分子的两条链均含有BrdU(荧光被抑制),有1/2的染色体上2个DNA分子中的1个DNA分子的两条链中的1条含BrdU、1条不含BrdU,另1个DNA分子的两条链均含BrdU,所以有1/4的染色单体会发出明亮荧光,综上所述,本题选D。 一、基础排查 1.判断下列关于DNA分子结构的叙述 (1)威尔金斯和富兰克林根据DNA衍射图谱的数据,推算出DNA呈螺旋结构( ) 提示 沃森和克里克以威尔金斯和富兰克林提供的DNA衍射图谱推算出DNA分子呈螺旋结构。 (2)查哥夫发现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( √ ) (3)沃森和克里克最先提出了DNA的双螺旋结构模型并最终确定双链DNA分子中,磷酸和五碳糖交替连接排列在外侧,构成DNA的基本骨架( √ ) (4)DNA分子中磷酸基团总数与四种碱基的总和相等( √ ) (5)DNA分子一条链上的(A+T)/(G+C)越大,热稳定性越强( ) 提示 DNA中G+C越多越稳定,因为G、C之间有三个氢键,所以(A+T)/(G+C)越小,热稳定性越强。 (6)DNA一条链上相邻的碱基以氢键连接( ) 提示 DNA 一条链上相邻的碱基通过“—脱氧核糖—磷酸基团—脱氧核糖—”相连。 (7)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的( ) 提示 DNA分子是由两条脱氧核苷酸长链反向平行盘旋成双螺旋结构的。 (8)不同双链DNA分子中(A+G)与(T+C)的比值相同( √ ) (9)某DNA分子中胞嘧啶占25%,则每条单链上的胞嘧啶占25~50%( ) 提示 如果DNA分子中胞嘧啶占25%,胞嘧啶分布在两条DNA单链上,因此每条单链上胞嘧啶占0~50%。 (10)在DNA分子中,A+T占碱基总数的M%,那么每条链中的A+T占该链碱基总数的M%( √ ) (11)若某环状DNA片段含有2 000个碱基,则该DNA同时含有2个游离的磷酸基团( ) 提示 环状DNA没有游离的磷酸基团。 (12)DNA分子中特有双螺旋结构代表了遗传信息( ) 提示 DNA分子中碱基的排列顺序代表了遗传信息。 (13)DNA分子具有多样性的主要原因是碱基配对方式的不同( ) 提示 DNA 分子具有多样性的原因是碱基的排列顺序千变万化。 2.判断下列关于DNA复制的叙述 (1)细胞中DNA复制开始时,DNA双螺旋的解开需要解旋酶的参与,子链延伸时游离的脱氧核苷酸添加到3′端( √ ) (2)DNA复制时将两条链完全解旋后作为模板合成子链( ) 提示 DNA复制为边解旋边复制。 (3)两条子链合成过程所需引物的数量不同但两条子链的延伸方向与复制叉的推进方向相同( ) 提示 DNA复制时,其中一条链的复制是连续的,只需要一个引物,另一条链的复制是不连续的,形成多个子链DNA片段,所以需要多个引物,因此两条子链合成过程所需引物的数量不同,而复制叉的移动方向与其中一条子链延伸的方向相同。 (4)DNA复制时可形成多个复制泡,有利于提高复制效率( √ ) (5)在细胞分裂前的分裂间期,可发生DNA的复制,DNA复制均在细胞核中( ) 提示 DNA复制主要在细胞核内进行,对于真核生物来说,也可在线粒体和叶绿体中进行。 (6)脱氧核苷酸在DNA酶的作用下连接合成新的子链( ) 提示 DNA酶的作用是促进DNA水解成脱氧核苷酸,促进单个脱氧核苷酸连接合成新的子链的酶是DNA聚合酶。 (7)DNA的复制有精确的模板,通常严格遵守碱基互补配对原则( √ ) (8)DNA的复制过程中可能会发生差错,这种差错一定能改变生物的性状( ) 提示 DNA的复制过程中可能会发生差错,导致基因突变,但不一定改变生物的性状。 (9)含有m个腺嘌呤的DNA分子,第n次复制需要腺嘌呤脱氧核苷酸数为m (2n-1)个( ) 提示 第n次复制是针对n-1次来说的,其需要腺嘌呤脱氧核苷酸数为2n m-2n-1 m=m 2n-1(个)。 二、要语必背 1.(必修2 P48)在对DNA 结构的探索中,于1953年摘取桂冠的是美国生物学家沃森和英国物理学家克里克,DNA双螺旋结构的揭示是划时代的伟大发现。 2.(必修2 P48)DNA是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的长链,这4种脱氧核苷酸分别含有 A、T、G、C 4种碱基。 3.(必修2 P50)DNA双螺旋结构的主要特点如下。(1)DNA 是由两条单链组成的,这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。(2)DNA中的脱氧核糖和磷酸交替连接,排列在外侧,构成基本骨架;碱基排列在内侧。(3)两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对,并且碱基配对具有一定的规律:A(腺嘌呤)一定与T(胸腺嘧啶)配对;G(鸟嘌呤)一定与C(胞嘧啶)配对。碱基之间的这种一一对应的关系,叫作碱基互补配对原则。 4.(必修2 P55)DNA的复制是以半保留的方式进行的。 5.(必修2 P55)DNA的复制是指以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程: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。 6.(必修2 P56)DNA复制是一个边解旋边复制的过程,需要模板、原料、能量和酶等基本条件;DNA独特的双螺旋结构,为复制提供了精确的模板,通过碱基互补配对,保证了复制能够准确地进行。 7.(必修2 P59)遗传信息蕴藏在4种碱基的排列顺序之中;碱基排列顺序的千变万化,构成了DNA的多样性,而碱基特定的排列顺序,又构成了每个DNA分子的特异性;DNA的多样性和特异性是生物体多样性和特异性的物质基础。 8.(必修2 P59)DNA上分布着许多个基因,基因通常是有遗传效应的DNA片段。 9.(必修2 P59)有些病毒的遗传物质是RNA,如人类免疫缺陷病毒(艾滋病病毒)、流感病毒等;对这类病毒而言,基因就是有遗传效应的RNA片段。 课时精练 [分值:100分] [1~2题,每题5分;3~14题,每题6分。共82分] 一、选择题 1.如图1为富兰克林拍摄的DNA衍射图谱,图2为基于其研究结果建立的DNA双螺旋结构模型简图。下列关于双链DNA结构的叙述,正确的是( ) A.DNA中的核糖和磷酸交替连接,排列在外侧,构成基本骨架 B.根据衍射图像的交叉现象,沃森和克里克推测DNA呈螺旋结构 C.沃森和克里克最先发现腺嘌呤(A)的量总是等于胸腺嘧啶(T)的量 D.双螺旋模型中由于碱基对的不同,不同区段DNA分子的直径也不同 答案 B 解析 DNA中的脱氧核糖和磷酸交替连接,排列在外侧,构成基本骨架,A错误;查哥夫发现在DNA中,腺嘌呤(A)的量总是等于胸腺嘧啶(T)的量,C错误;双螺旋模型中由于碱基对A-T与C-G具有相同的形状和直径,不同区段DNA分子的直径相同,D错误。 2.(2025 湖北,14)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 答案 B 解析 DNA储存数据时,信息读取依赖测序技术而非转录和翻译(后两者为生物体内表达遗传信息的过程,与数据存储无关),B符合题意。 3.(2025 贵州,5)如图为核酸的部分结构及遗传信息传递过程的示意图。下列叙述正确的是( ) A.图中箭头所指碳原子上连接的基团是—OH B.甲链中相邻两个五碳糖通过磷酸二酯键连接 C.若图中序列编码一个氨基酸,则其密码子为UAC D.遗传信息可从甲链流向乙链,但不能从乙链流向甲链 答案 B 解析 图中含有尿嘧啶和胸腺嘧啶,应该代表的是转录(或逆转录)过程,图中箭头所指碳原子为脱氧核糖的2号碳原子,其上连接的基团是—H,A错误;甲链中相邻两个五碳糖通过磷酸二酯键连接,即核酸中连接两个核苷酸的是磷酸二酯键,B正确;若图中序列编码一个氨基酸,即图中过程为转录过程,则其密码子为5′-CAU-3′,因为密码子读取的方向是5′ 3′,C错误;遗传信息可以通过转录过程从甲链流向乙链,还可通过逆转录过程从乙链流向甲链,D错误。 4.(2025 湛江一模)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-2a)/2 D.该DNA复制一次,共形成m个磷酸二酯键 答案 B 解析 据图分析,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G的数目是(m-2a)/2,因此复制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数为m,D正确。 5.(2025 北京,5)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 答案 B 解析 15N是稳定同位素,不具有放射性,它与14N的相对原子质量不同,可利用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变成单链后离心,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。 6.用3H标记的脱氧核苷酸培养未被标记的大肠杆菌时,新合成的DNA单链可被3H标记,经特殊方法显色,DNA双链都被标记、只有一条单链被标记、两条链都没有被标记的DNA区段的显色结果分别是深色、浅色、不显色。该培养条件下DNA进行第三次复制时,如图虚线圈出亲代和子代DNA部分区段,亲代和子代区段的显色情况是( ) A.“不显色、浅色和浅色” B.“浅色、浅色和深色”或“不显色、不显色和深色” C.“深色、深色和深色” D.“浅色、浅色和深色”或“深色、深色和深色” 答案 D 解析 新合成的DNA单链被3H标记,第一次复制后,每个DNA分子均会显浅色,第二次复制后,有一半为浅色,一半为深色,若浅色的DNA为亲代DNA,复制后亲代和子代区段的显色为浅色、浅色、深色,若深色DNA为亲代DNA,复制后亲代和子代区段的显色均为深色,故图中虚线圈出亲代和子代DNA部分区段显色情况是“浅色、浅色和深色”或“深色、深色和深色”,D符合题意。 7.细胞会对损伤的DNA进行修复,如图为DNA的一种修复机制。下列叙述错误的是( ) A.该机制使细胞不发生基因突变 B.酶a切割磷酸二酯键 C.合成新链的模板为保留的单链 D.该机制有利于保持DNA分子的稳定 答案 A 解析 该机制只能在一定程度上修复损伤的DNA,并不能完全避免基因突变的发生,A错误;酶a是把DNA单链中连接相邻核苷酸之间的磷酸二酯键切开,B正确;由图可知,合成的新链是以保留的单链为模板,C正确;该机制是对损伤的DNA进行修复,有利于保持DNA分子的稳定,D正确。 8.图1为真核细胞核DNA复制的电镜照片,其中泡状结构为复制泡。图2为DNA复制时,形成的复制泡的示意图,图中箭头表示子链延伸方向。下列叙述错误的是( ) A.图1过程发生在细胞分裂前的间期,以脱氧核苷酸为原料 B.图1中复制泡大小不一,可能是因为多个复制起点并非同时启动 C.图2中a端和b端分别是模板链的3′端和5′端 D.DNA复制需要解旋酶、DNA聚合酶等 答案 C 解析 图1为真核细胞核DNA复制,其中一个DNA分子有多个复制泡,可加快复制速率,复制泡的大小不同,说明不同的复制起点不同时开始复制,B正确;子链的延伸方向是从5′端 3′端延伸,且与模板链的关系是反向平行,因此,根据子链的延伸方向,可以判断,图2中a端和b端分别是模板链的5′端和3′端,C错误。 9.DNA复制时,一条新子链可以进行连续复制,而另一条链只能先合成新链片段即冈崎片段(如图所示)。DNA聚合酶不能直接起始DNA新链或冈崎片段的合成,需先借助引物酶以DNA为模板合成RNA引物,DNA聚合酶再在引物的末端上聚合脱氧核苷酸。当DNA整条单链合成完毕或冈崎片段相连后,DNA聚合酶再把RNA引物水解掉,换上相应的DNA片段。下列叙述错误的是( ) A.引物酶属于RNA聚合酶 B.DNA复制时,一条新子链按5′ 3′方向进行,而另一条链复制方向相反,按3′ 5′方向进行 C.DNA聚合酶既能催化磷酸二酯键形成也能催化磷酸二酯键断裂 D.对DNA进行标记时,标记物应在胸腺嘧啶上 答案 B 解析 引物酶以DNA为模板合成RNA引物,引物酶属于RNA聚合酶,A正确;DNA聚合酶只能在子链的3′端延伸DNA,DNA复制时,两条新子链都按5′ 3′方向进行,B错误;引物酶以DNA为模板合成RNA引物,DNA聚合酶再在引物的3′—OH上聚合脱氧核苷酸,当DNA整条单链合成完毕或冈崎片段相连后,DNA聚合酶再把RNA引物去掉,故DNA聚合酶既能催化磷酸二酯键形成也能催化磷酸二酯键断裂,C正确。 10.真核生物染色体末端的端粒是由非转录的短的重复片段(5′-GGGTTA-3′)及一些结合蛋白组成的。端粒DNA序列随细胞分裂次数增加而缩短,当短到一定程度时,端粒内侧的正常基因会受到损伤。端粒酶对端粒DNA序列的修复机制如图,下列叙述错误的是( ) A.过程②属于逆转录 B.过程③需要DNA聚合酶的催化 C.端粒酶RNA中与DNA重复片段互补配对的序列是5′-CCCAAU-3′ D.与胰岛B细胞相比,肿瘤细胞中端粒酶的活性高 答案 C 解析 由题图可知,过程②是以RNA为模板合成DNA,因此属于逆转录,A正确;过程③为DNA聚合反应,故需要DNA聚合酶的催化,B正确;端粒的重复片段为5′-GGGTTA-3′,因此端粒酶RNA中与DNA重复片段互补配对的序列是5′-UAACCC-3′(反向平行),C错误;端粒DNA序列随细胞分裂次数增加而缩短,当短到一定程度时,端粒内侧的正常基因会受到损伤,肿瘤细胞有无限增殖能力,因此可推测与胰岛B细胞相比,肿瘤细胞中端粒酶的活性高,D正确。 11.(2025 梅州质检)DNA复制过程中,当DNA聚合酶遇到损伤而使复制停顿时,若暂时忽略损伤位点继续合成DNA,称为跨损伤合成。如图为某细菌体内暂时忽略胸腺嘧啶二聚体(T—T)的跨损伤合成过程,下列关于该过程及结果的推测,合理的是( ) 注:胸腺嘧啶二聚体是紫外线等因素导致DNA单链上相邻胸腺嘧啶之间结合而形成的。 A.该细菌DNA聚合酶 可以修复胸腺嘧啶二聚体 B.只要出现如图所示的损伤,就会导致DNA复制停滞 C.人体细胞内若能够以胸腺嘧啶二聚体为模板合成“AA”序列,推测人因紫外线照射发生基因突变的概率高于该细菌 D.若不对该胸腺嘧啶二聚体(不考虑其他位点改变)进行修复,则该细菌将有1/2的子代携带突变序列 答案 D 解析 图中DNA聚合酶 遇到模板上的胸腺嘧啶二聚体时将暂时脱离,转而由DNA聚合酶 以胸腺嘧啶二聚体为模板合成了GA,完成跨损伤合成,据“”可知,DNA聚合酶 并未修复胸腺嘧啶二聚体,A错误;若出现如图所示的损伤,DNA聚合酶 能取代DNA聚合酶 ,完成跨损伤合成,DNA复制不会停滞,B错误;图中细菌将以胸腺嘧啶二聚体为模板合成“GA”序列,引起基因突变,若人体细胞内能够以胸腺嘧啶二聚体为模板合成“AA”序列,没有导致DNA复制错误,因此,人因紫外线照射发生基因突变的概率低于该细菌,C错误;DNA复制方式为半保留复制,若不对胸腺嘧啶二聚体进行修复,则以胸腺嘧啶二聚体为模板合成GA序列的子代都将携带突变序列,而以胸腺嘧啶二聚体互补链为模板合成的子代DNA将不携带突变序列,因此,该细菌将有1/2的子代不携带突变序列,有1/2的子代携带突变序列,D正确。 12.(2026 清远一中摸底)在Sanger法DNA测序中,使用2′,3′—双脱氧核苷酸(ddNTP)作为链终止底物。当ddNTP掺入新生DNA链后,聚合反应立即停止。该现象的根本原因是( ) A.ddNTP的5′—磷酸基团被甲基化,无法形成磷酸二酯键 B.ddNTP的脱氧核糖缺少3′—羟基,下一个核苷酸无法连接 C.ddNTP的碱基结构异常,导致DNA聚合酶活性丧失 D.ddNTP无法提供聚合反应所需的能量,使子链延伸终止 答案 B 解析 DNA合成时,需要在核苷酸的3′—羟基(—OH)与下一个核苷酸的5′—磷酸基团之间形成磷酸二酯键,从而实现链的延伸。2′,3′—双脱氧核苷酸(ddNTP)的脱氧核糖缺少2′—羟基和3′—羟基,当ddNTP掺入新生DNA链后,由于没有3′—羟基,下一个核苷酸无法与之连接形成磷酸二酯键,聚合反应就会立即停止,B正确。 13.(2025 广州调研)跳跃基因是基因组中可在同一条染色体的不同位点或不同染色体之间转移的DNA片段。人类基因组中的跳跃基因的转移及相关表达产物可能引发神经退行性疾病和癌症等疾病。下列叙述错误的是( ) A.跳跃基因的基本组成单位是4种脱氧核糖核苷酸 B.跳跃基因的转移过程引发的基因改变属于可遗传变异 C.跳跃基因可能造成基因组不稳定,降低遗传多样性,不利于生物的进化 D.通过DNA甲基化等方式抑制跳跃基因过度表达,可减少相关疾病的发生 答案 C 解析 基因通常是具有遗传效应的DNA片段,所以该基因的基本组成单位为4种脱氧核糖核苷酸,A正确;可遗传变异包括基因突变、基因重组和染色体变异,跳跃基因可在同一条染色体的不同位点或不同染色体之间转移,前者属于染色体变异,后者可能是互换(基因重组)或易位(染色体变异),B正确;跳跃基因的转移,如发生互换,可使机体产生的配子种类增多,能提高遗传多样性,有利于生物进化,C错误;跳跃基因表达的产物可能引发神经退行性疾病和癌症,通过DNA甲基化来抑制跳跃基因过度表达,可减少相关疾病的发生,D正确。 14.(2025 广东实验中学适应考)真核生物线粒体基质内的DNA是双链闭合环状分子,外环为H链,内环为L链。DNA复制大体过程为:先以L链为模板,合成一段RNA引物(最后它会被切掉,用新合成的DNA片段来填补),然后在酶的作用下合成新的H链片段,当H链合成2/3时,新的L链开始合成,如图所示。下列关于线粒体DNA的叙述,正确的是( ) A.DNA内外环的复制是不同步的,但子链都是从3′端向5′端延伸 B.DNA分子中的磷酸二酯键数目、脱氧核苷酸数目和DNA合成过程中脱水数相等 C.推测DNA复制时需要RNA聚合酶、DNA聚合酶和DNA连接酶等 D.用15N只标记亲代DNA,复制n次后含14N/15N的DNA占总数的1/2n 答案 C 解析 以L链为模板,在RNA引物作用下,先合成新的H链片段,当H链合成2/3时,新的L链开始合成,说明两条链复制不是同步进行的,DNA聚合酶只能从3′端添加脱氧核苷酸,因此,DNA子链的合成方向是从子链的5′端向3′端延伸,A错误;由于形成的DNA分子是环状的,因此子链中新形成的磷酸二酯键数目和脱氧核苷酸数目相同,但由于在该DNA复制过程中,先合成了一段RNA序列作为引物,利用核糖核苷酸合成RNA的过程中也要生成水,所以DNA分子中的磷酸二酯键数目、脱氧核苷酸数与生成水的数目是不相等的,B错误;DNA复制需要先合成一段RNA引物,即需要RNA聚合酶,同时需要DNA聚合酶合成脱氧核苷酸长链,最后RNA引物会被切掉,用新合成的DNA片段来填补,这一过程需要DNA连接酶将DNA片段连接起来,C正确;若15N只标记亲代DNA,则新合成的子代链没有被标记,由于DNA是半保留复制,复制n次得到2n个DNA分子,其中含15N的有2个,故含14N/15N的DNA占2/2n,D错误。 二、非选择题 15.(18分)图甲为某链状DNA分子片段的结构图;图乙为 DNA 复制过程模式图。引发体是一类多酶复合物,位于复制叉的前端,主要成分为引物酶以及DNA 解旋酶等。单链结合蛋白(SSB)可结合于解旋酶解开的单链区,待复制的各项条件具备后,SSB脱离单链区,子链开始合成。回答下列问题: (1)图甲所示DNA的基本骨架由_(填名称)交替排列构成。该 DNA分子具有_个游离的磷酸基团。 (2)图乙中参与DNA复制过程的酶有_等,其中参与形成磷酸二酯键的酶有_。若图甲中 DNA 分子共含有X个碱基,该DNA分子以含有32P标记的脱氧核苷酸为原料复制2次,则获得的所有 DNA分子的平均相对分子质量比原来增加_。 (3)图乙中 SSB 结合于解旋酶解开的单链区,可以防止核酸酶将解开的单链降解,也可以防止_,从而保证解旋后的DNA 处于单链状态。DNA复制时,后随链的合成_(填“不需要引物”“需要一种引物”或“需要多种引物”)。 (4)某小组为验证图乙 DNA 复制的方式为半保留复制,进行了如下操作:将普通大肠杆菌转移到含3H的培养基上繁殖一代,再将子代大肠杆菌的DNA 处理成单链,然后进行离心处理。他们的实验结果_(填“能”或“不能”)证明 DNA 的复制方式是半保留复制而不是全保留复制,理由是_ _。 答案 (1) 脱氧核糖和磷酸 2 (2)解旋酶、DNA 连接酶和DNA聚合酶(DNA 聚合酶 、DNA聚合酶 ) DNA连接酶和DNA 聚合酶(DNA聚合酶 、DNA 聚合酶 ) 3X/4 (3)解旋的单链 DNA重新配对形成双链 需要多种引物 (4)不能 处理成单链后,无论是半保留复制还是全保留复制,含有标记和不含有标记的单链均各占一半 解析 (2)分析图乙可知,在DNA复制时参与的酶有解旋酶、DNA 连接酶和DNA聚合酶等。其中DNA 连接酶和DNA聚合酶参与形成磷酸二酯键。若图甲中 DNA 分子共含有X个碱基,那么就含有X个磷酸基团,P的相对原子质量是31,该DNA分子在含有32P标记的培养液中复制2次,形成的4个DNA分子中,相当于新增加了3个DNA分子含32P,因此获得的DNA分子的平均相对分子质量比原来增加3X/4。(3)DNA复制时,后随链的合成是分段进行的,因此需要多种引物。(4)子代大肠杆菌的DNA 处理成单链后,含有标记和不含有标记的单链均各占一半,因此他们的实验结果不能证明 DNA 的复制方式是半保留复制而不是全保留复制。 学科网(北京)股份有限公司 $