第3章 4
[基础达标]
题组一 基因通常是有遗传效应的DNA片段
1．(2022·广东佛山期中)“人类基因组计划”研究表明，人体的24条染色体(22条常染色体＋X＋Y)的DNA分子上约含31.6亿个碱基对，含有3万～3.5万多个基因，这一事实说明( )
A．基因只存在于染色体上 B．基因是染色体的片段
C．一个DNA分子上有许多基因 D．基因是DNA上有遗传效应的片段
【答案】C
【解析】染色体主要由DNA和蛋白质组成，每条染色体含有1个或2个DNA分子(染色体复制后含2个DNA分子)。人类基因组计划测定的是24条染色体(22条常染色体＋X＋Y)上DNA的碱基序列，这24个DNA分子大约有31.6亿个碱基对，含有3万～3.5万多个基因，这一事实说明，基因和DNA之间不是一一对应的，一个DNA分子上有许多基因。故选C。
2．下列有关真核生物基因的叙述中，不正确的是( )
A．基因是遗传信息的携带者
B．所有基因都在染色体上呈线性排列
C．基因通常是有遗传效应的DNA片段
D．相同基因在一个四分体上可达到4个
【答案】B
【解析】基因上脱氧核苷酸的排列顺序代表了遗传信息，A正确；核内基因在染色体上呈线性排列，线粒体和叶绿体内的基因位于裸露的DNA上，B错误；基因通常是有遗传效应的DNA片段，C正确；一个四分体含有4条染色单体，4个DNA分子，其上相同位置上可能有4个相同基因，D正确。
3．下列有关DNA和基因的叙述，正确的是( )
A．DNA的碱基排列顺序就代表基因
B．一个DNA分子上有1或2个基因
C．基因是碱基对随机排列而成的DNA片段
D．碱基对特定的排列顺序决定了DNA的特异性
【答案】D
【解析】DNA的碱基排列顺序一般代表遗传信息，基因通常是有遗传效应的DNA片段，A错误；一个DNA分子上有许多个基因，B错误；基因通常是有遗传效应的DNA片段，基因中特定的碱基的排列顺序储存了遗传信息，C错误；不同的DNA分子碱基的排列顺序不同，每个DNA分子的碱基的排列顺序是特定的，因此碱基特定的排列顺序决定DNA分子的特异性，D正确。
4．DNA分子的多样性和特异性分别决定于( )
A．碱基对不同的排列顺序和特定的碱基排列顺序
B．细胞分裂的多样性和DNA复制的稳定性
C．碱基对不同的排列顺序和碱基互补配对原则
D．DNA分子的双螺旋结构和解旋酶的特异性
【答案】A
【解析】碱基的不同排列顺序决定了DNA分子的多样性，而特定的碱基排列顺序决定了DNA分子的特异性，A正确。
题组二 染色体、DNA和基因之间的关系
5．如下图是用集合的方法，表示各种概念之间的关系，表中与图示相符的是( )
选项 1 2 3 4
A 染色体 DNA RNA 基因
B DNA 基因 脱氧核苷酸 碱基
C 核酸 DNA 脱氧核苷酸 基因
D 核酸 染色体 DNA 基因
【答案】B
【解析】染色体由DNA和蛋白质组成，而DNA和RNA不是包含关系，A错误；基因通常是有遗传效应的DNA片段，基本组成单位是脱氧核苷酸，一个脱氧核苷酸由一分子五碳糖、一分子含氮碱基和一分子磷酸组成，B正确；基因的基本组成单位是脱氧核苷酸，基因包含脱氧核苷酸，C错误；核酸包括DNA和RNA，染色体由DNA和蛋白质组成，染色体和核酸不是包含关系，D错误。
6．(2022·广东佛山阶段练习)基因主要位于染色体上，下列关于基因和染色体关系的表述，错误的是( )
A．线粒体、叶绿体中也有基因 B．一条染色体上有多个基因
C．非等位基因都位于非同源染色体上 D．基因在染色体上呈线性排列
【答案】C
【解析】线粒体、叶绿体中也有少量的DNA分子，因此其中也有基因，A正确；一条染色体上有多个基因且呈线性排列，B正确；非等位基因有位于同源染色体上的，也有位于非同源染色体上，后者在遗传时遵循基因自由组合定律，C错误；一条染色体上有多个基因，基因在染色体上呈线性排列，D正确。
7．(2022·广东饶平期中)染色质(体)、DNA和基因三者之间有着千丝万缕的联系，但又有较大区别。下列相关说法错误的是( )
A．染色质存在于真核细胞的细胞核内，DNA和基因还可存在于细胞质内
B．基因可以是DNA片段，但DNA片段不一定是基因
C．摩尔根通过白眼果蝇和红眼果蝇杂交实验证明了基因在染色体上呈线性排列
D．基因和染色体在杂交过程中保持完整性和独立性
【答案】C
【解析】染色质存在于真核细胞的细胞核内，DNA和基因还可存在于细胞质的线粒体和叶绿体中，A正确；基因通常是有遗传效应的DNA片段，没有遗传效应的DNA片段不是基因，B正确；摩尔根通过白眼果蝇和红眼果蝇杂交实验证明了基因在染色体上，C错误；基因和染色体在杂交过程中保持完整性和独立性，D正确。
8．(2022·广东佛山阶段练习)如图所示，能正确表示染色体、DNA、基因三者之间关系的是( )
【答案】C
【解析】染色体的主要成分是DNA和 蛋白质，一条染色体上含有1个或2个DNA分子。基因通常是有遗传效应的DNA片段，1个DNA中含有许多个基因。
[能力提升]
9．如图表示基因与染色体之间的关系，下列相关叙述中，错误的是( )
A．H是遗传物质的主要载体
B．C的种类有五种
C．E在H上呈线性排列
D．E中的遗传信息在复制过程中严格遵循碱基互补配对原则
【答案】B
【解析】细胞核中的遗传物质全部分布在染色体上，但细胞质中的遗传物质分布在线粒体和叶绿体中，所以说染色体是遗传物质的主要载体，A正确；因为D是构成DNA的基本单位——脱氧核苷酸，所以C(碱基)只有四种，B错误；基因通常是有遗传效应的DNA片段，基因在染色体上呈线性排列，C正确；基因在复制过程中要严格遵循碱基互补配对原则，以确保遗传信息准确地传递给子代，D正确。
10．(2022·山东威海阶段练习)生活中，7种音符可以组成各种美妙的音乐，26个字母可以组成许许多多的词汇和句子，形成传递和交流信息的语言。在生物体中，由4种碱基排列而成的脱氧核苷酸序列，足以储存生物必需的全部遗传信息。下列关于遗传信息的叙述，正确的是( )
A．如果是100个碱基组成一个基因，可以组合成4100种基因
B．基因的多样性决定了DNA分子的多样性
C．人体内控制β－珠蛋白的基因由1 700个碱基对组成，其碱基对可能的排列方式有41 700种
D．对RNA病毒来说基因就是有遗传效应的RNA片段
【答案】D
【解析】一个由100个碱基(50个碱基对)组成的基因，最多可以组合成450种基因，A错误；DNA分子的多样性主要表现为构成DNA分子的四种脱氧核苷酸的数量和排列顺序不同。碱基排列的顺序千变万化，构成了DNA的多样性，而不是基因的多样性决定了DNA分子的多样性，B错误；人体内控制β－珠蛋白的基因由1 700个碱基对组成，其碱基对的排列方式只有一种，特定的基因有其独特的碱基对排列方式，C错误；RNA病毒的遗传物质为RNA，对RNA病毒来说基因是有遗传效应的RNA片段，D正确。
11．下图表示一个DNA分子上的三个片段A、B、C，请完成下列问题：
(1)片段A和C之所以能称为基因，是因为它们通常都是________________________ __________________________________。
(2)片段A和片段C的不同之处是________________________________________。
(3)片段A和片段B的不同之处是________________________________________。
(4)在人类染色体DNA不表达的片段中有一部分是一串连重复的序列，它们在个体之间具有显著的差异性，这种序列可应用于( )
A．生产基因工程药物 B．侦查罪犯
C．遗传病的产前诊断 D．基因治疗
【答案】(1)一段有遗传效应的DNA片段，能控制一定的生物性状
(2)其内部的遗传信息即4种脱氧核苷酸的排列顺序和数目不同
(3)片段B中的碱基序列不携带遗传信息，不具有遗传效应 (4)B
【解析】(1)基因通常是有遗传效应的DNA片段，能控制一定的生物性状。(2)不同基因的区别是4种脱氧核苷酸的数目和排列顺序不同。(3)基因通常是有遗传效应的DNA片段，基因间区中的碱基序列不携带遗传信息，不具有遗传效应。(4)由于这种序列具有“特异性”，故可用于侦查罪犯。第3章 2
[基础达标]
题组一 DNA双螺旋结构模型的构建
1．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分子X射线衍射图谱 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
【答案】B
【解析】赫尔希和蔡斯证明了DNA是遗传物质，才引起人们对DNA结构的探索。富兰克林等拍摄的DNA衍射图谱以及查哥夫发现的DNA中嘌呤含量等于嘧啶含量，为DNA双螺旋结构模型的构建提供了实验依据。DNA半保留复制则是沃森和克里克在DNA双螺旋结构模型构建之后提出的，故②③符合题意。
2．某同学在制作DNA双螺旋结构模型的实验中，按要求制作含20个碱基对的DNA片段。那么该同学需要制作长方形、五边形、圆形塑料片的数量依次为( )
A．20，20，20 B．30，30，30
C．40，40，40 D．20，30，40
【答案】C
【解析】含20个碱基对的DNA片段包括40个脱氧核苷酸，长方形、五边形、圆形依次代表碱基、脱氧核糖、磷酸，所以都需要40个。
题组二 DNA分子的结构
3．(2023·广东珠海期末)DNA分子是由两条单链组成的，下列有关叙述正确的是( )
①两条链上的碱基按照互补配对原则进行连接 ②两条链上的遗传信息是相同的 ③两条链上的碱基A、G之和是相同的
④两条链上的碱基C、G之和是相同的
A．①② B．①③
C．①④ D．②④
【答案】C
【解析】两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，并且遵循碱基互补配对原则，①正确；由于碱基互补配对原则，DNA分子两条单链携带的生物信息是不相同的，②错误；根据碱基互补配对原则，A1＝T2，T1＝A2，C1＝G2，G1＝C2，A1＋G1＝T2＋C2，A2＋G2＝T1＋C1，因此两条链上的碱基A、G之和是不同的，③错误；根据碱基互补配对原则，C1＋G1＝G2＋C2，C2＋G2＝G1＋C1，因此两条链上的碱基C、G之和是相同的，④正确。
4．下列关于DNA分子结构的叙述，不正确的是( )
A．每个DNA分子一般都含有4种脱氧核苷酸
B．每个DNA分子中的碱基、磷酸、脱氧核苷酸、脱氧核糖的数目是相等的
C．DNA分子中每个脱氧核糖上均连着一个磷酸和一个碱基
D．某双链DNA分子片段中如果有40个腺嘌呤，就一定同时含有40个胸腺嘧啶
【答案】C
【解析】只有位于脱氧核苷酸链末端的脱氧核糖才连接着一个磷酸和一个碱基，其他部位的脱氧核糖总是连接着两个磷酸。
5．(2023·广东梅州期末)如图是DNA分子结构模式图。下列相关叙述中错误的是( )
A．DNA分子中碱基对6比例越高，则DNA的热稳定性也越高
B．5是腺嘌呤脱氧核苷酸或胸腺嘧啶脱氧核苷酸
C．8是脱氧核苷酸链的局部，其基本骨架由1和2交替连接而成
D．DNA中每个脱氧核糖都与两个磷酸基团相连
【答案】D
【解析】据图可知，6是G—C碱基对，其中含有三个氢键，所以DNA分子中G—C碱基对的比例越高，则DNA的热稳定性也越高，A正确；由于5处的碱基对含有两个氢键，可推测5的碱基是腺嘌呤或胸腺嘧啶，所以5的名称是腺嘌呤脱氧核苷酸或胸腺嘧啶脱氧核苷酸，B正确；8是脱氧核苷酸链的局部，脱氧核苷酸链的基本骨架由1(磷酸)和2(脱氧核糖)交替连接而成，C正确；DNA分子中的每个脱氧核糖与两个或一个磷酸基团相连，D错误。
6．下图中4种化合物的化学组成中，与圆圈中“A”所对应的名称相符合的是( )
①表示腺苷 ②表示腺嘌呤核糖核苷酸
③表示腺嘌呤脱氧核苷酸 ④表示腺嘌呤
A．①② B．②③
C．①④ D．③④
【答案】C
【解析】据图分析，①ATP失去一个磷酸是ADP，再失去一个磷酸就变成了构成RNA的基本单位之一——腺嘌呤核糖核苷酸，所以A代表核糖和腺嘌呤即腺苷。②是DNA上的一个基本单位：腺嘌呤脱氧核糖核苷酸。③是RNA上的一个基本单位：腺嘌呤核糖核苷酸。④是核糖核苷酸的组成成分腺嘌呤。
题组三 有关DNA分子中的碱基数量计算
7．(2023·广东名校期末)对DNA片段的碱基进行数量分析，可以通过检测其中某种碱基的数目及其比例来推断其他碱基的数目及其比例。假如检测得知某DNA片段中碱基A的数目为x，其比例为y，下列推断正确的是( )
A．碱基总数为x/y B．碱基C的数目为x/(y－1)
C．嘌呤数与嘧啶数之比为x/(1－y) D．碱基G的比例为(1－y)/2
【答案】A
【解析】根据题意可知，A＝x，所占比例为y，则碱基总数为x/y，A正确；碱基总数为x/y，A＝T＝x，则C＋G＝x/y－A－T＝x/y－2x，且C＝G，故C＝G＝x(1/2y－1)，B错误；DNA片段中，嘌呤数等于嘧啶数，故嘌呤数与嘧啶数之比为1，C错误；碱基A的比例为y，T＝A＝y，C＋G＝1－2y，C＝G，故碱基G的比例为(1－2y)/2＝1/2－y，D错误。
8．下列有关减数分裂和遗传的物质基础，叙述正确的是( )
A．一个基因型为AaBb的卵原细胞经减数分裂形成基因型为AB、ab、Ab、aB的四种卵细胞
B．水稻体细胞中有12对(24条)染色体，则卵细胞中应有6对(12条)染色体
C．在DNA双链中，一条单链中(A＋G)/(T＋C)的值与另一条单链中(A＋G)/(T＋C)的值互为倒数
D．DNA分子一条链上的(A＋T)/(G＋C)越大，稳定性越强
【答案】C
【解析】一个基因型为AaBb (独立遗传)卵原细胞经减数分裂只能形成一个卵细胞，因此只能有一种类型，A错误；水稻体细胞中有12对(24条)染色体，12对表示的是体细胞中含有12对同源染色体，而卵细胞中没有同源染色体，因此只能说12条染色体，而不能说6对，B错误；在DNA分子中，根据碱基互补配对原则，非互补碱基之和的比例在两条单链中互为倒数，即一条单链中(A＋G)/(T＋C)的值与另一条单链中(A＋G)/(T＋C)的值互为倒数，C正确；DNA分子一条链与另一条链是互补的，因此DNA分子一条链上的(A＋T)/(G＋C)与DNA中的(A＋T)/(G＋C)相等，该比值越高意味着A和T形成的碱基对在DNA分子中越多，而G与C之间形成3个氢键，A与T之间形成2个氢键，因此G、C含量越多的DNA，热稳定性越强，D错误。
[能力提升]
9.20世纪50年代初，有人对多种生物DNA做了碱基定量分析，发现(A＋T)/(C＋G)的比值如下表。结合所学知识，可以得出的结论是( )
DNA来源 大肠杆菌 小麦 鼠 猪肝 猪胸腺 猪脾
(A＋T)/(C＋G) 1.01 1.21 1.21 1.43 1.43 1.43
A．猪的DNA结构比大肠杆菌的DNA结构更稳定一些
B．小麦和鼠的DNA所携带的遗传信息相同
C．小麦DNA中(A＋T)的数量是鼠DNA中(C＋G)数量的1.21倍
D．同一生物不同组织的DNA碱基组成相同
【答案】D
【解析】大肠杆菌DNA中(A＋T)/(C＋G)的比值小于猪的，说明大肠杆菌DNA所含C—G碱基对的比例较高，而C—G碱基对含三个氢键，稳定性高于猪的，A错误；虽然小麦和鼠的(A＋T)/(C＋G)比值相同，但不能代表二者的碱基序列相同，B错误；C选项的说法可用一个例子说明，a/b＝2，c/d＝2，并不能说明a/d也等于2，C错误；同一生物的不同组织所含DNA的碱基序列是相同的，因此DNA碱基组成也相同，D正确。
10．如图为某同学制作的含有两个碱基对的DNA片段(“○”代表磷酸基团)模式图，下列为几位同学对此图的评价，其中正确的是( )
A．甲：物质组成和结构上完全正确
B．乙：只有一处错误，就是U应改为T
C．丙：有三处错误，其中核糖应改为脱氧核糖
D．丁：如果说他画的是RNA双链则该图是正确的
【答案】C
【解析】图中有三处错误：①五碳糖应为脱氧核糖，而不是核糖；②DNA不含碱基U，而是含碱基T；③两个相邻核苷酸之间的磷酸二酯键连接不正确，应是前一个核苷酸的脱氧核糖与后一个核苷酸的磷酸基团连接形成磷酸二酯键，A错误，B错误，C正确；如果图中画的是RNA双链，则两个相邻核苷酸之间的磷酸二酯键连接不正确，D错误。
11．如图为DNA分子结构模式图，请据图回答下列问题：
(1)6的名称是________，3、4代表的是________(写出相应的符号，不要求顺序)。
(2)若8代表的脱氧核苷酸链中(A＋T)/(C＋G)为36%，则(A＋T)/(C＋G)在整个DNA分子的比值为________。(A＋T)/(C＋G)的比值越________(填“大”或“小”)，DNA的热稳定性越高。
(3)若一对同源染色体上相同位置的DNA片段上是基因D与d，这两个DNA片段的根本区别是________________________。
(4)某同学制作的DNA双螺旋结构模型中，一条链所用的碱基模块为A∶C∶T∶G＝1∶2∶3∶4，则其互补链中，上述碱基模块的比应为____________。
(5)DNA分子的基本骨架是______________________，遗传信息蕴藏在______________ __________________。
【答案】(1)碱基对 G与C (2)36% 小
(3)两个DNA片段上碱基排列顺序不同
(4)3∶4∶1∶2 (5)脱氧核糖和磷酸交替连接 碱基的排列顺序中
【解析】(1)看图可知，6是DNA分子内部的碱基对，在DNA分子的碱基对中，A、T之间有两个氢键，G与C之间有三个氢键，3、4之间有三个氢键，3、4代表的是G、C。
(2)双链DNA分子中(A＋T)/(C＋G)比值，等于任何一条链的(A＋T)/(C＋G)的值，即都为36%。因为C－G之间氢键有3个，A－T之间的氢键有2个，故其比值越小，DNA的热稳定性越高。(3)基因的特异性在于其碱基对的排列顺序，两个DNA片段上同一位置的基因不同，其根本区别是碱基对的排列顺序不同(或脱氧核苷酸的排列顺序不同)。(4)A1表示一条单链中A所占的比例，A2表示另一条单链中A所占的比例，已知一条链上A∶C∶T∶G＝1∶2∶3∶4，即A1∶C1∶T1∶G1＝1∶2∶3∶4，根据碱基互补配对原则可知A2∶C2∶T2∶G2＝3∶4∶1∶2。(5)DNA分子的基本骨架是脱氧核糖和磷酸交替连接，遗传信息蕴藏在碱基的排列顺序中。第3章 3
[基础达标]
题组一 DNA复制的过程、特点
1．下列关于双链DNA分子结构和复制过程的叙述，正确的是( )
A．磷酸和碱基组成DNA分子的基本骨架
B．DNA分子的特异性取决于五碳糖的种类
C．参与DNA复制的酶仅有DNA聚合酶
D．DNA具有边解旋边复制、半保留复制的特点
【答案】D
【解析】磷酸和脱氧核糖交替排列组成DNA分子的基本骨架，A错误；DNA分子的特异性取决于脱氧核苷酸的排列顺序，B错误；参与DNA复制的酶有DNA聚合酶和解旋酶，C错误；DNA复制后，新形成的两个DNA分子中均含有一条亲代DNA母链， 符合半保留复制以及边解旋边复制的特点，D正确。
2．下图为真核细胞DNA的复制过程模式图。据图分析，下列相关叙述错误的是( )
A．由图示可知，DNA复制的方式是半保留复制
B．DNA聚合酶催化氢键的形成，且需要消耗ATP
C．子链合成的方向是一定的，即只能从5′－端→3′－端
D．从图中可以看出合成两条子链时，DNA聚合酶移动的方向是相反的
【答案】B
【解析】由题图可知，新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链，因此，DNA复制的方式为半保留复制，A正确；DNA聚合酶催化形成磷酸二酯键，用于合成子链，氢键的形成不需要任何酶，B错误；子链合成的方向是一定的，即只能从5′－端向3′－端延伸，C正确；由题图中的箭头可知，两条链上DNA聚合酶移动的方向是相反的，D正确。
3．(2023·广东深圳期中)DNA分子由两条反向平行的脱氧核苷酸链组成。DNA复制时，一条子链是连续合成的，另一条子链是不连续合成的(即先形成短链片段再相互连接)，这种复制方式称为半不连续复制。根据下图，判断下列说法错误的是( )
A．DNA复制时需要解旋酶和DNA聚合酶的催化
B．DNA复制时，子链延伸的方向为3′→5′
C．DNA分子的复制遵循了边解旋边复制的特点
D．据图分析，DNA分子复制能在较短时间内迅速完成的原因可能是双向复制
【答案】B
【解析】DNA分子复制时需要解旋酶(打开双螺旋结构)和DNA聚合酶(催化单个的脱氧核苷酸连接到DNA子链上)的催化，A正确；DNA分子复制时，两条子链的合成方向是相反的，但都为5′→3′，B错误；DNA分子复制的过程中遵循边解旋边复制和半保留复制，C正确；据图可知，DNA分子复制能在较短时间内迅速完成的原因可能是双向复制，D正确。
4．在DNA复制过程中，保证复制准确无误进行的关键步骤是( )
A．破坏氢键并使DNA双链分开 B．游离核苷酸与母链碱基互补配对
C．配对的游离核苷酸连接成子链 D．子链与模板母链盘绕成双螺旋结构
【答案】B
【解析】在DNA分子结构中，碱基配对必须遵循一定的规律，即A一定与T配对，G一定与C配对，碱基间这种一一对应的关系叫作碱基互补配对原则，DNA分子遵循该原则使其复制准确无误进行，B正确。
题组二 DNA分子复制的相关计算
5．某DNA分子的两条链均被3H标记，将该DNA在不含标记元素的环境中连续复制两次，则所形成的4个子代DNA分子为( )
【答案】C
【解析】DNA分子是半保留复制，一个双链均被3H标记的DNA分子复制两次后形成的4个DNA分子中，只有两分子DNA含有3H标记。
6．(2023·广东深圳期末)将一个被15N标记的DNA分子放入只含14N的环境中连续复制3次，则子代DNA中含14N的DNA分子与含有15N的DNA分子之比为( )
A．1∶1 B．3∶1
C．4∶1 D．7∶1
【答案】C
【解析】用15N标记的一个DNA分子放在只含14N的环境中培养，让其复制3次，则产生的DNA分子共有23＝8个，根据半保留复制可知，经复制后(不管多少次)，有2个DNA分子含15N(每个DNA分子只有一条链含有15N)，8个DNA分子都含有14N，因此子代DNA中含14N的DNA分子与含有15N的DNA分子之比为8∶2＝4∶1，C正确。
7．(2023·广东肇庆期末)如图，某个DNA分子含有1 000个碱基对，鸟嘌呤占20%，其中α链中腺嘌呤占该DNA分子碱基总数的10%。下列叙述中不正确的是( )
A．该DNA分子的β链中含有400个腺嘌呤
B．在α链和β链之间可形成2 400个氢键
C．α链和β链中(A＋T)/(G＋C)的比值相等
D．若该DNA分子复制3次，需要消耗4.8×103个胸腺嘧啶
【答案】D
【解析】某个DNA分子含有1 000个碱基对，鸟嘌呤占20%，因此腺嘌呤占30%，其中α链中腺嘌呤占该DNA分子碱基总数的10%，即α链中腺嘌呤占α链碱基的比例为20%，β链中腺嘌呤占β链碱基的比例为40%，因此该DNA分子的β链中含有400个腺嘌呤，A正确；根据题干信息可知，该DNA分子中共含有600个A―T碱基对(形成两个氢键)，400个G―C碱基对(形成三个氢键)，因此在α链和β链之间可形成的氢键数为：600×2＋400×3＝2400(个)，B正确；DNA的两条链遵循碱基互补配对原则，因此α链和β链中(A＋T)/(G＋C)的比值相等，C正确；若该DNA分子复制3次，需要消耗胸腺嘧啶的个数为1 000×2×30%×(23－1)＝4.2×103(个)，D错误。
8．先用同位素14C标记一个DNA分子，然后加入含有12C的游离的脱氧核苷酸，在适宜的条件下经过n次复制后，所得DNA分子中含有12C的脱氧核苷酸链数与含14C的脱氧核苷酸链数之比是( )
A．2n∶1 B．(2n－2)∶n
C．(2n－2)∶2 D．(2n－1)∶1
【答案】D
【解析】根据题意分析可知，n次复制后共得到DNA分子2n个，共有脱氧核苷酸链条数为2n×2；因为DNA分子复制的特点是半保留复制，形成的子代DNA中有两条链是模板链，含14C；新合成的子链都含12C，一共有2n×2－2(条)，所以DNA分子中含12C的脱氧核苷酸链数与含14C的脱氧核苷酸链数之比是：(2n×2－2)∶2＝(2n－1)∶1，D正确。
[能力提升]
9．如图为某真核细胞中DNA复制过程模式图，下列分析错误的是( )
A．酶①和酶②的作用部位相同
B．该过程可发生在细胞有丝分裂前的间期或减数第一次分裂前的间期
C．该过程的模板链是a、b链
D．DNA复制的特点是半保留复制
【答案】A
【解析】酶①是解旋酶，酶②是DNA聚合酶，前者作用于氢键，后者作用于磷酸二酯键，A错误；细胞有丝分裂前的间期或减数第一次分裂前的间期会发生DNA复制，B正确；该过程需要a、b链分别作模板，c、d链分别是以a、b链为模板合成的子链，C正确；DNA分子复制具有半保留复制的特点，D正确。
10．如图为真核细胞DNA复制的电镜照片，其中泡状结构为复制泡，是DNA上正在复制的部分。下列相关叙述错误的是( )
A．每个复制泡中含有2条DNA母链和2条子链
B．每个复制泡中一条子链是完全连续的，另一条子链是不连续的
C．解旋酶、DNA聚合酶、DNA连接酶等多种酶参与了该过程
D．该图说明了真核细胞通过多起点复制的方式提高复制速率
【答案】B
【解析】DNA复制方式为半保留复制，每个复制泡中含有2条DNA母链和2条子链，A正确；DNA聚合酶只能催化子链沿5′到3′－端延伸，每个复制泡向两侧双向复制，同一方向中一条子链是连续的，另一条子链是不连续的，B 错误；DNA复制时，解旋酶解开双螺旋，DNA聚合酶催化子链的延伸，DNA连接酶连接不连续合成的子链，C正确；多起点双向复制大大提高了DNA复制的效率，D正确。
11．(2023·广东深圳期末)多聚核苷酸链一端的核苷酸具有自由的5′－磷酸基团，而另一端的核苷酸具有自由的3′－羟基基团。其中，连接着磷酸基团的一端称为5′－端，连接着羟基的一端称为3′－端，一条链上的两个相邻核苷酸通过磷酸二酯键进行连接，模式图见下图1。DNA复制时，子链的延伸方向为5′→3′，也按照5′－端到3′－端的方向书写核苷酸序列。下图2表示脱氧核苷三磷酸(dNTP)的结构模式图。下列分析正确的是( )
A．图1的互补链碱基序列为GACT
B．DNA分子进行复制时，两条子链延伸的方向正好相同
C．DNA复制时，若加入dNTP，还需要的条件为模板、能量和酶
D．DNA复制过程中，DNA聚合酶可为磷酸二酯键的形成提供能量
【答案】A
【解析】由于DNA分子的两条链反向平行，按照5′到3′的方向书写核苷酸序列，则互补链碱基序列为GACT，A正确；DNA的两条链反向平行，DNA复制只能从母链的3′－端开始，因此DNA分子进行复制时，两条子链延伸的方向正好相反，B错误；DNA复制时，若加入dNTP，还需要的条件为模板、能量、酶和引物、缓冲液等，C错误；酶是催化剂，不能为反应提供能量，只能降低反应的活化能，D错误。
12．DNA复制始于基因组中的特定位置(复制起点)，即启动蛋白的靶标位点。启动蛋白识别富含A—T碱基对的序列，一旦复制起点被识别，启动蛋白就会募集其他蛋白质一起形成前复制复合物，从而解开双链DNA，形成复制叉。在原核生物中，复制起点通常为一个，在真核生物中则为多个。下列相关叙述错误的是( )
A．启动蛋白识别富含A—T碱基对的序列有利于将DNA双螺旋解开
B．在复制叉的部位结合有解旋酶、RNA聚合酶
C．DNA复制过程中，细胞内会发生ATP→ADP的转化
D．真核细胞的DNA分子上可能有多个富含A—T碱基对的区域
【答案】B
【解析】已知启动蛋白识别富含A—T碱基对的序列后，其会募集其他蛋白质一起形成前复制复合物，从而解开双链DNA，故启动蛋白识别富含A—T碱基对的序列有利于将DNA双螺旋解开，A正确；DNA聚合酶参与DNA复制过程，故在复制叉的部位结合有解旋酶、DNA聚合酶，B错误；DNA复制过程消耗能量，ATP水解转化成ADP会释放能量，C正确；真核细胞的DNA分子上可形成多个复制叉，故可能有多个富含A—T碱基对的区域，D正确。
13．图1中DNA分子有a和d两条链，Ⅰ和Ⅱ均是DNA分子复制过程中所需要的酶，将图1中某一片段放大后如图2所示。请分析回答下列问题：
(1)从图1可看出DNA复制的方式是________，Ⅰ是________酶，Ⅱ是________酶。
(2)图2中，DNA分子的基本骨架由______(填序号)交替连接而成，该DNA片段中含有________个游离的磷酸基团。
(3)图2中④名称是__________________________。一条脱氧核苷酸链上相邻的碱基A和T之间通过“____________________________”连接。
(4)该过程发生的时间为_______________________________________。
(5)DNA分子复制时，在有关酶的作用下，以母链为模板，以游离的____________为原料，按照碱基互补配对原则，合成与母链互补的子链。
(6)若亲代DNA分子中A＋T占60%，则子代DNA分子某一条单链中A＋T占________%。
(7)若将含14N的细胞放在只含15N的环境中培养，使细胞连续分裂4次，则最终获得的子代DNA分子中，含14N的占________。
【答案】(1)半保留复制 解旋 DNA聚合 (2)②③ 2
(3)胸腺嘧啶脱氧核苷酸 脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖 (4)有丝分裂前的间期或减数分裂Ⅰ前的间期 (5)脱氧核苷酸 (6)60 (7)1/8
【解析】(1)从图1可看出DNA复制的方式是半保留复制，Ⅰ是解旋酶，Ⅱ是DNA聚合酶。(2)图2中，DNA分子的基本骨架由②脱氧核糖与③磷酸交替连接而成，该DNA片段中含有2个游离的磷酸基团。(3)图2中④名称是胸腺嘧啶脱氧核苷酸，一条脱氧核苷酸链上相邻的碱基A和T之间通过“脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖”连接。(4)DNA复制发生的时间为有丝分裂前的间期或减数分裂Ⅰ前的间期。(5)DNA分子复制时，在有关酶的作用下，以母链为模板，以游离的脱氧核苷酸为原料，按照碱基互补配对原则，合成与母链互补的子链。(6)若亲代DNA分子中A＋T占60%，子代DNA分子某一条单链中A＋T也占60%。(7)若将含14N的细胞放在只含15N的环境中培养，使细胞连续分裂4次，则最终获得的子代DNA分子中，含14N的占1/8。
14．下图为真核细胞中发生的一项生理过程示意图，请据图回答：
(1)图中表示的生理过程是____________，此过程发生的主要场所是________。
(2)该过程首先需要在________酶作用下把两条链解开；需要________直接供能。
(3)已知一个亲代DNA分子有p个碱基，其中腺嘌呤q个，连续进行此项生理过程n次，共消耗游离的胞嘧啶脱氧核苷酸为________________________________。
(4)该过程得到的子代DNA与亲代相同，原因是_____________________________。
【答案】(1)DNA复制 细胞核 (2)解旋 ATP
(3)(p/2－q)(2n－1) (4)DNA分子独特的双螺旋结构为复制提供精确的模板，在复制过程中遵循碱基互补配对原则
【解析】(1)分析题图可知图示为DNA分子的复制过程，主要发生场所是细胞核。(2)DNA复制首先需要在解旋酶作用下把两条链解开，该过程需要消耗能量，ATP是直接能源物质。(3)已知一个亲代DNA分子有p个碱基，其中腺嘌呤有q个，则胞嘧啶有(p/2－q)个，所以连续进行此项生理过程n次，共消耗游离的胞嘧啶脱氧核苷酸(p/2－q)(2n－1)个。(4)该过程得到的子代DNA与亲代相同，原因是DNA分子独特的双螺旋结构为复制提供精确的模板，在复制过程中遵循碱基互补配对原则。第3章 1
[基础达标]
题组一 肺炎链球菌的转化实验
1．(2023·云南文山统考)下列关于“肺炎链球菌体外转化实验”的叙述，正确的是( )
A．该实验证明了DNA是主要的遗传物质
B．经DNA酶处理过的S型细菌提取物不能使R型细菌转化为S型菌
C．发生转化的S型菌与原S型菌遗传信息完全相同
D．该实验只能证明S型菌体内存在转化因子
【答案】B
【解析】“肺炎链球菌体外转化实验”证明了DNA是遗传物质，A错误。由于DNA酶使DNA水解成脱氧核苷酸，核苷酸无转化作用，所以不能使R型菌转化为S型菌，B正确。转化后的遗传信息不完全相同，C错误。“肺炎链球菌的体内转化实验”可证明S型菌体内存在转化因子，D错误。
2．在格里菲思所做的肺炎链球菌转化实验中，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型细菌相比，S型细菌的毒性可能与荚膜多糖有关
B．S型细菌的DNA能够进入R型细菌细胞指导蛋白质的合成
C．加热致死S型细菌使其蛋白质功能丧失而DNA功能可能不受影响
D．将S型细菌的DNA经DNA酶处理后与R型细菌混合，可以得到S型细菌
【答案】D
【解析】R型细菌的菌体没有多糖类的荚膜，在培养基上形成的菌落表面粗糙，是无毒性的；S型细菌的菌体有多糖类的荚膜，在培养基上形成的菌落表面光滑，可以使人患肺炎或使小鼠患败血症，是有毒性的，A正确。无毒性的R型活细菌与被加热致死的S型细菌混合后注射到小鼠体内，从小鼠体内可以分离出有毒性的S型活细菌，是因为高温并没有影响S型细菌DNA的功能，被加热致死的S型细菌的遗传物质DNA进入了R型活细菌体内并指导蛋白质的合成，进而从小鼠体内可以分离出有毒性的S型活细菌，B、C正确。DNA酶可以水解S型细菌的DNA使其失去功能，因此将S型细菌的DNA经DNA酶处理后与R型细菌混合，无法得到S型细菌，D错误。
3．(2023·天津名校考期末)如图为艾弗里所做的肺炎链球菌转化实验的部分图示，下列相关叙述错误的是( )
A．结果1中只有S型肺炎链球菌，说明S型细菌细胞提取物中存在转化因子
B．该实验利用了酶的专一性，DNA酶的作用是水解S型菌的DNA
C．结果2中全部为R型菌，从而可推测DNA是转化因子
D．除图示部分外，还有蛋白酶、RNA酶或酯酶处理S型细菌细胞提取物的实验，这样使实验结论更可靠
【答案】A
【解析】结果1中有S型和R型肺炎链球菌，说明S型细菌细胞提取物中存在转化因子，A错误；酶具有专一性，用DNA酶处理的目的是水解S型菌的DNA，B正确；结果2中全部为R型菌，说明不存在DNA时，R型菌不能转化为S型菌，由此可推测DNA是转化因子，C正确；为了使实验结果更可靠，需要同时设置其余实验组，如蛋白酶、RNA酶或酯酶处理S型细菌细胞提取物的实验，这样使实验结论更可靠，D正确。
题组二 噬菌体侵染细菌的实验
4．下列有关噬菌体和侵染实验的叙述，正确的是( )
A．噬菌体是寄生在细菌体内的原核生物
B．T2噬菌体含有DNA和RNA两种核酸
C．在噬菌体侵染大肠杆菌的实验中，用14C和18O可以达到相同效果
D．噬菌体是由DNA和蛋白质组成的
【答案】D
【解析】噬菌体是寄生在细菌体内的病毒，没有细胞结构，由DNA和蛋白质组成，A、B错误，D正确；在T2噬菌体侵染大肠杆菌实验中，用14C和18O不能起到相同的效果，14C和18O存在于DNA和蛋白质中，不能分别标记两者，C错误。
5．(2023·广东深圳一模)图甲是加热致死的S型细菌与R型活菌混合后注射到小鼠体内后两种细菌的含量变化；图乙是噬菌体侵染细菌实验的部分操作步骤。下列有关叙述正确的是( )
A．图甲中，后期出现的大量S型细菌是由R型细菌转化而来的
B．若用S型细菌DNA与R型活菌进行体外转化，两种细菌数量变化与图甲相似
C．图乙离心后的试管中沉淀物放射性很低，上清液中放射性很高，说明蛋白质不是噬菌体的遗传物质
D．图乙若用32P标记亲代噬菌体，则子代噬菌体中只有少部分具有放射性
【答案】D
【解析】加热致死的S型细菌中存在转化因子能将R型细菌转化为S型细菌，所以图甲中，后期出现的大量S型细菌是由R型细菌转化并增殖而来的，主要是增殖而来的，A错误；若用S型细菌DNA与R型活菌进行体外转化，由于没有免疫系统清除细菌，且转化效率低，则主要是R型菌，B错误；乙图中噬菌体被标记的成分是蛋白质，蛋白质不能进入细菌，上清液中放射性很高，不能证明蛋白质不是噬菌体的遗传物质，C错误；32P标记的是噬菌体的遗传物质DNA，会进入细菌，由于DNA分子的半保留复制，所以用32P标记亲代噬菌体，子代噬菌体中只有少部分具有放射性，D正确。
题组三 DNA是主要的遗传物质
6．(2023·新疆伊犁期中)下图表示科研人员探究烟草花叶病毒(TMV)遗传物质的实验过程，由此可以判断( )
A．侵入烟草细胞的RNA与烟草的蛋白质组装成新的病毒
B．TMV的蛋白质没有进入烟草细胞中
C．水和苯酚的作用是分离病毒的蛋白质和RNA
D．RNA是TMV的主要遗传物质
【答案】C
【解析】图中只显示出病毒的RNA和蛋白质分别接种到正常烟草后的现象，不能体现侵入烟草细胞的RNA与烟草的蛋白质组装成新的病毒，A错误；分析题意，烟草花叶病毒由RNA和蛋白质组成，RNA接种到正常烟草中能使其感染病毒，而蛋白质接种到正常烟草中不能使其感染病毒，实验能证明RNA能进入烟草细胞，但不能证明蛋白质不能进入烟草细胞，B错误；分析图解可知，水和苯酚的作用是分离病毒的蛋白质和RNA，C正确；本实验表明RNA是TMV的遗传物质，而不能表明RNA是TMV的主要遗传物质，D错误。
7．(2023·广东广州期末)下列关于生物遗传物质的说法正确的是( )
A．只有细胞内的核酸才是携带遗传信息的物质
B．碱基含量相同的核酸分子所携带的遗传信息一定相同
C．真核生物以DNA为遗传物质，部分原核生物以RNA为遗传物质
D．大肠杆菌体内既有DNA，又有RNA，但以DNA作为遗传物质
【答案】D
【解析】病毒没有细胞结构，但病毒的核酸也是携带遗传信息的物质，A错误；遗传信息是指核酸分子中的碱基排列顺序，所以碱基含量相同的核酸分子所携带的遗传信息不一定相同，B错误；有细胞结构的生物以DNA为遗传物质，病毒以DNA或RNA为遗传物质，C错误；大肠杆菌体内含有DNA和RNA，大肠杆菌有细胞结构，以DNA为遗传物质，D正确。
[能力提升]
8.1928年，英国细菌学家格里菲思以小鼠为实验材料做了如下实验：
第一组 第二组 第三组 第四组
实验 处理 注射活的R型菌 注射活的S型菌 注射加热致死的S型菌 注射活的R型菌与加热致死的S型菌
实验 结果 小鼠不死亡 小鼠死亡，从小鼠体内分离出S型活细菌 小鼠不死亡 小鼠死亡，从小鼠体内分离出S型活细菌
下列关于此实验的分析错误的是( )
A．实验的关键现象是第4组小鼠死亡并分离到S型活细菌
B．对第4组实验的分析必须是以1～3组的实验为参照
C．本实验说明R型肺炎链球菌发生了某种类型的转化
D．本实验结论为“DNA是使R型菌转化为S型菌的转化因子”
【答案】D
【解析】本实验只能得出存在转化因子，但是转化因子的化学本质需要通过艾弗里的体外转化实验来得出。
9．如图为用32P标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验，相关叙述错误的是( )
A．锥形瓶中的培养液用于培养大肠杆菌，其中应不含32P
B．搅拌的目的是使吸附在大肠杆菌上的噬菌体与大肠杆菌分离
C．若实验操作正确，放射性主要集中在上清液中
D．仅凭图示实验并不能证明DNA是遗传物质，还需一组用35S标记蛋白质的实验
【答案】C
【解析】由于噬菌体已经被32P标记，因此锥形瓶中的培养液用于培养大肠杆菌，其中应不含32P，A正确；搅拌的目的是使吸附在大肠杆菌上的噬菌体与大肠杆菌分离，B正确；32P标记的是噬菌体的DNA，噬菌体侵染细菌后DNA进入细菌并随着细菌离心到沉淀物中，因此若实验操作正确，放射性主要集中在沉淀物中，C错误；仅凭图示实验只能证明噬菌体侵染细菌时DNA进入细菌，据此并不能证明DNA是遗传物质，还需一组用35S标记蛋白质的实验，D正确。
10．(2023·广东深圳一模)某科研小组进行噬菌体侵染细菌实验中，经搅拌、离心后的检测放射性强度的实验数据如图所示。下列叙述中错误的是( )
A．若35S标记噬菌体侵染细菌组，沉淀物中出现了较强的放射性与保温时间长短无关
B．若32P标记噬菌体侵染细菌组，上清液出现了较强的放射性与搅拌是否充分无关
C．上清液中35S先增大后保持在80%左右，搅拌4 min后仍有20%左右的噬菌体没有与细菌脱离
D．搅拌4 min后，细胞外32P含量为30%左右是因为混合培养时间过长，细菌裂解后子代噬菌体释放
【答案】D
【解析】若35S标记噬菌体侵染细菌组，由于噬菌体的蛋白质外壳没有进入细菌，其DNA进入细菌内，35S标记的是蛋白质外壳，搅拌、离心后，沉淀物中可含有少量的放射性，若沉淀物中出现了较强的放射性，说明蛋白质外壳或噬菌体未与细菌分离，是搅拌不充分的原因，A正确；若32P标记噬菌体侵染细菌组，上清液出现了较强的放射性是因为培养时间过短，32P标记的噬菌体还没有入侵细菌内，或是培养时间过长，32P标记的噬菌体进入细菌后，细菌裂解释放出子代噬菌体，B正确；上清液中35S先增大后保持在80%左右的原因是有20%左右的噬菌体没有与细菌分离，C正确；搅拌4 min后，细胞外32P含量为30%左右是因为有部分标记的噬菌体还没有侵染细菌，D错误。
11．在噬菌体侵染细菌的实验中，随着培养时间的延长，培养基内噬菌体与细菌的数量变化如图所示，下列相关叙述错误的是( )
A．噬菌体增殖所需的原料、酶、能量均来自细菌
B．在O～t1时间内，噬菌体还未侵入到细菌体内
C．在t1～t2时间内，噬菌体侵入细菌体内导致细菌大量死亡
D．在t2～t3时间内，噬菌体因失去寄生场所而停止增殖
【答案】B
【解析】噬菌体属于病毒，必须在宿主细胞内才能代谢和繁殖，模板是亲代噬菌体的DNA，原料是细菌体内的脱氧核苷酸和氨基酸，能量是细菌提供的ATP，场所是细菌的核糖体，A正确；在O～t1时间内，噬菌体可能已侵入到细菌体内，但还没有大量繁殖，B错误；在t1～t2时间内，由于噬菌体侵入细菌体内，导致细菌大量死亡，C正确；在t2～t3时间内，被侵染的细菌已裂解死亡，所以噬菌体因失去寄生场所而停止增殖，D正确。
12．某科研机构发现了一种新型病毒，并对该病毒的遗传物质做了进一步研究。请思考并回答下列相关问题。
(1)据研究人员介绍，该病毒的遗传物质比HIV的遗传物质更加稳定。据此可初步推测，该病毒的遗传物质是________，理由是_______________________________________。
(2)通过化学分析的方法对该病毒的遗传物质种类进行研究，分析其五碳糖或碱基种类均可作出判断，如果______________________________，则为DNA，如果______________________，则为RNA。
(3)也可以用同位素标记技术研究其遗传物质种类，将宿主细胞置于含有放射性标记核苷酸的培养基中培养，再用病毒感染该宿主细胞，一段时间后搜集病毒并检测其放射性。培养基中的各种核苷酸是否都需要标记？________，理由是__________________________ ________________________________。
【答案】(1)DNA DNA是双链而RNA是单链，DNA的结构相比RNA更稳定，不易发生变异 (2)五碳糖是脱氧核糖或含碱基T 五碳糖是核糖或含碱基U (3)不需要 如果对各种核苷酸都进行标记，则该病毒的核酸无论是DNA还是RNA，在病毒中均能检测到放射性
【解析】(1)HIV的遗传物质是RNA，易发生变异，而题中病毒的遗传物质比HIV的遗传物质稳定，说明其遗传物质是DNA，DNA具有独特的双螺旋结构，不易发生变异。(2)两种核酸中，DNA特有的成分是脱氧核糖和胸腺嘧啶，RNA特有的成分是核糖和尿嘧啶。(3)如果对各种核苷酸都进行标记，则该病毒的核酸无论是DNA还是RNA，在病毒中均能检测到放射性，因此培养基中的核苷酸是不需要都标记的。
13．如图为肺炎链球菌转化实验的部分图解，请据图回答：
(1)该实验是________________所做的肺炎链球菌转化实验的部分图解。
(2)该实验是在________实验的基础上进行的。
(3)S型细菌的细胞提取物中，使R型细菌发生转化的物质最可能是________。
(4)为进一步探究细胞提取物中使R型细菌发生转化物质的化学成分，他们又设计了下面的实验。
实验中加入DNA酶的目的是________________________，当细胞提取物中加入DNA酶时，他们观察到的实验现象是______________________________。
(5)该实验能够说明_______________________________________。
【答案】(1)艾弗里及其同事 (2)格里菲思
(3)核酸 (4)催化细胞提取物中DNA的水解 培养基中只出现R型细菌
(5)蛋白质、RNA和脂质不是遗传物质，DNA是遗传物质
