专题4 遗传的分子基础
小专题1 基因的本质、基因的结构
考向 对遗传物质的探索、DNA的结构和复制
1．(2024·江苏卷)治疗恶性黑色素瘤的药物DIC是一种嘌呤类生物合成的前体，能干扰嘌呤的合成。下列叙述错误的是( )
A．嘌呤是细胞合成DNA和RNA的原料
B．DIC可抑制细胞增殖，使其停滞在细胞分裂间期
C．细胞中蛋白质的合成不会受DIC的影响
D．采用靶向输送DIC可降低对患者的副作用
2．(2017·江苏卷)下列关于探索DNA是遗传物质的实验，叙述正确的是( )
A．格里菲思实验证明DNA可以改变生物体的遗传性状
B．艾弗里实验证明从S型肺炎链球菌中提取的DNA可以使小鼠死亡
C．赫尔希和蔡斯实验中离心后细菌主要存在于沉淀中
D．赫尔希和蔡斯实验中细菌裂解后得到的噬菌体都带有32P标记
提升1 DNA分子的结构和基因结构
基因通常是具有遗传效应的DNA片段。DNA分子上存在基因片段和非基因片段，因此通常基因的碱基总数较整个DNA的碱基总数少。DNA≠基因。
1．DNA分子结构的核心要点
(1)DNA分子属于生物大分子，通常由2条反向平行的脱氧核苷酸长链构成，一条链的方向为5′→3′，另一条链的方向为3′→5′，具有方向性。
(2)脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成DNA分子的基本骨架，维持了DNA分子的稳定性。此外，DNA分子内的磷酸二酯键和氢键等也维持DNA分子的稳定性。
(3)碱基位于内侧，遵循碱基互补配对原则。其中，A//T碱基对有2个氢键；G//C碱基对有3个氢键。碱基对的排列顺序与DNA分子的多样性和特异性相关。
(4)细胞核中的DNA分子为链状双链DNA分子，每个DNA分子含2个游离的磷酸基团；细胞质中的DNA分子和原核细胞中的DNA分子一般为环状双链DNA分子，不含游离的磷酸基团。
2．基因的结构
原核生物和真核生物的基因均由编码区和非编码区构成(如图)。原核生物的编码区连续；而真核生物的编码区不连续，具有外显子和内含子，两者相间隔(如图)。由内含子转录出的RNA片段会被剪切掉，不能翻译。非编码区的启动子和终止子是转录的起始和终止信号，分别位于基因的上游和下游。
提升2 DNA分子的复制
(1)DNA分子复制时，两条链均作为复制的模板，子链的延伸方向均为5′→3′。因DNA聚合酶沿着复制叉(图中解旋酶结合的位置)不断移动，导致复制过程中出现边解旋边复制和半不连续复制的特点(前导链连续、后随链不连续)。
(2)后随链延伸时，首先在引物酶的作用下，合成一段RNA作为引物，其后DNA聚合酶可催化游离的脱氧核苷酸添加在引物的3′端的—OH上。引物在复制过程中会被特定的DNA聚合酶切除。因此，DNA复制过程需要引物酶、DNA聚合酶、解旋酶和DNA连接酶等多种酶的催化。
(3)在复制过程中，dNTP不仅作为DNA合成的原料，还可以为复制提供能量。
┃ 拓 展 ┃
大多数生物体内的DNA的复制方式是双向复制。细菌、DNA病毒以及线粒体DNA分子通常是在单个复制起始点上进行双向复制，而真核生物染色体上的DNA分子可以在多个复制起始点上进行双向复制。但是，不同复制起始点并不是同时开始复制的(见图)，复制泡大的复制开始的时间早。
复制泡模式图
命题1 DNA的结构和基因的结构
(2025·高邮开学考)微卫星分子标记(STR)是广泛分布于真核生物核基因组中数量丰富的简单重复序列。不同个体内STR中A—T碱基对所占的比例各不相同，但均大于同一DNA分子中C—G碱基对所占的比例。下列相关叙述正确的是( )
A．STR的骨架是由磷酸和核糖交替连接而成的
B．相对于其他同长度的DNA，STR的结构稳定性更高
C．若某一STR中(G＋C)为40%，则该STR的一条链中(G＋C)为20%
D．采集并分析大熊猫粪便中的微卫星分子标记可以调查大熊猫的种群数量
(2025·盐城联考)R2逆转座子(一段双链DNA序列)通过合成自身RNA和蛋白质形成R2复合物。R2复合物能将R2逆转座子随机插入宿主基因组的其他位点上。下列叙述错误的是( )
A．R2逆转座子的嘌呤数等于嘧啶数
B．R2复合物的形成需要DNA聚合酶参与
C．R2逆转座子可能诱发机体发生基因突变
D．R2逆转座子可使生物的基因组成更丰富
命题2 DNA分子的复制
(2025·南京二模)图1表示大肠杆菌的DNA分子复制，图2表示哺乳动物的DNA分子复制。下列叙述正确的是( )
图1
图2
A．图1和图2中复制起点部位的A∥T碱基对比例较高，易于解旋
B．图1和图2表示的过程都具有多起点、双向、边解旋边复制的特点
C．图1和图2复制过程中，形成的两条子链一条连续，一条不连续
D．图1中按照③②①的先后顺序合成子链，子链延伸方向为5′→3′
(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( )
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
一、 单项选择题
1．(2025·连云港四模一)某科研小组重复肺炎链球菌的体外转化实验时，将R型活菌与S型菌的DNA混合培养，发现培养基上的菌落有粗糙的也有光滑的，但有的菌落特征介于光滑和粗糙之间，研究发现该菌落由R型菌和S型菌共同组成，重复实验仍然如此。下列有关说法正确的是( )
A．肺炎链球菌的转化实验现象遵循基因的分离定律
B．体外转化实验说明DNA是遗传物质，但不能证明蛋白质不是遗传物质
C．R型菌转化为S型菌时其DNA可能替换成了S型菌的部分单链片段
D．该实验中所有的R型菌都发生了转化，但有部分S型菌又转化成R型菌
2．(2025年1月·浙江卷)多种多样的生物通过遗传信息控制性状，并通过繁殖将遗传物质传递给子代。下列关于遗传物质的叙述，正确的是( )
A．S型肺炎链球菌的遗传物质主要通过质粒传递给子代
B．水稻、小麦和玉米三大粮食作物的遗传物质主要是DNA
C．控制伞藻伞帽的遗传物质通过半保留复制表达遗传信息
D．烟草叶肉细胞的遗传物质水解后可产生4种脱氧核苷酸
3．(2025·黑吉辽蒙卷)下列关于耐高温的DNA聚合酶的叙述，正确的是( )
A．基本单位是脱氧核苷酸
B．在细胞内或细胞外均可发挥作用
C．当模板DNA和脱氧核苷酸存在时即可催化反应
D．为维持较高活性，适宜在70～75 ℃下保存
4．(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( )
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
5．(2025·海安期初)研究人员发现肺炎克雷伯菌能以非编码RNA的局部为模板通过多轮滚环逆转录产生cDNA，如图所示。当克雷伯菌被噬菌体侵染后，会以单链cDNA为模板合成双链cDNA，然后表达出氨基酸序列重复的蛋白质，抑制细菌自身生长，从而阻止噬菌体复制。相关叙述正确的是( )
A．cDNA的合成不需要引物的引导
B．逆转录过程的原料是4种核糖核苷酸
C．双链cDNA转录产生的mRNA中含有多个终止密码子
D．克雷伯菌能合成逆转录酶是其阻止噬菌体复制的基础
6．如图为某真核细胞中DNA复制过程模式图，下列分析正确的是( )
A．酶①为DNA聚合酶，酶②为解旋酶
B．该过程的模板链为a、d链
C．该过程中的c、d链碱基排列顺序相同
D．DNA的复制是以半保留的方式进行的
7．(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( )
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
8．(2025·如东2.5模)用3H标记洋葱根尖分生区细胞的DNA分子双链，再将这些细胞转入含有秋水仙素但不含3H的普通培养基中培养。若秋水仙素对细胞连续发挥作用，则下列叙述正确的是( )
A．在低倍镜下找到圆形的根尖分生区细胞后，换成高倍镜仔细观察
B．秋水仙素会抑制纺锤体的形成而影响着丝粒的分裂
C．DNA第二次复制后，3H标记的染色单体所占比例为1/4
D．可通过对细胞中不含染色单体时的染色体进行计数，推测DNA复制的次数
9．(2025·常州期末)spcDNA是由于染色体复制、分配时产生错误，某些DNA片段从染色体中脱落下来形成的，其能通过插入与连接的方式，增强基因的不稳定性。下列相关叙述正确的是( )
A．ATP脱去两个磷酸基团后的产物可作为spcDNA合成的原材料
B．spcDNA的形成会改变细胞中DNA和染色体的数量
C．spcDNA增强基因不稳定性时发生的变异类型属于基因突变
D．spcDNA在细胞分裂末期分配进入子代细胞的数量不一定均等
10．(2025·徐州四模)下图为大鼠细胞中两种不同肌钙蛋白T的形成过程。相关叙述正确的是( )
A．外显子W中含有驱动过程③进行的启动子
B．两种肌钙蛋白的形成是基因选择性表达的结果
C．相较于过程①，过程③特有的碱基配对方式为A—U
D．该过程是一种转录后加工，扩大了基因编码蛋白质的能力
二、 多项选择题
11．(2025·无锡期末)下图是噬菌体侵染细菌的实验。下列叙述正确的有( )
A．为获得含35S标记的噬菌体，可用含35S标记的细菌培养
B．搅拌的目的是使吸附在细菌上的噬菌体与DNA分离
C．该实验若侵染的时间过长，会影响实验结果
D．该实验结果上清液放射性较高，沉淀物中放射性较低
12．(2024·无锡期末)铁皮石斛具有良好的药用和保健价值，价格昂贵。市场上有人用其他近缘物种假冒铁皮石斛。质检人员从市场上抽检部分商品，对这类植物中较为稳定的“matK基因”进行检测，结果如下表所示。下列叙述正确的有( )
组别 matK基因中碱基含量/%
T C A G
样品1 37.4 17.4 29.5 15.7
样品2 37.5 17.1 29.8 15.6
样品3 37.6 16.9 30.0 15.5
样品4 37.3 17.4 29.6 15.7
铁皮石斛 37.5 17.1 29.8 15.6
A．质检人员检测的是matK基因的一条链
B．能初步确定抽检样品中1、3、4为“假冒品”
C．仅根据表格信息无法判断样品2一定是铁皮石斛
D．检测方法依据的原理是DNA分子结构具有多样性
13．(2025·苏州期中)某些线性DNA病毒以下图所示方式进行DNA复制，相关叙述错误的有( )
A．复制过程遵循碱基互补配对原则
B．以核糖核苷酸为原料沿子链的3′端延伸
C．新合成的链1和链2组成一个新的DNA分子
D．该复制方式具有单起点、双向、半不连续复制的特点
三、 非选择题
14．端粒是存在于线性染色体两端的一段特殊序列的DNA—蛋白质复合体。端粒学说(细胞衰老假说之一)认为随细胞不断分裂，线性染色体的末端不断缩短，当缩短至染色体的临界长度时，细胞将失去活性而衰老死亡。研究发现，端粒缩短与DNA复制方式有关。下图为人体细胞内DNA复制部分过程示意图，请回答下列问题：
(1) 图中A物质是__ __，据图分析可得出DNA分子复制的特点有__ ___ 。
(2) 图中引物的化学本质为RNA片段，DNA复制时，在__ __酶的作用下，可将游离的脱氧核苷酸逐个加到引物的__ __(填“5′”或“3′”)端以延伸DNA子链。
(3) 复制过程中，引物最终会被酶切除，从不同核酸的特有的碱基组成分析，该酶能准确识别出引物的原因是__ ___ 。引物切除后的部分“空白”区域，可以通过新链合成修复，但最后的冈崎片段的引物切除后，留下的“空白”区域将无法修复，其原因可能是以下哪两项？__ __。
A．缺少引物 B．缺少5′端上游的序列
C．缺少DNA连接酶 D．缺少能量
(4) 进一步研究发现，上皮细胞、软骨细胞等多数真核细胞中的端粒酶活性很低，而癌细胞、造血干细胞等细胞中的端粒酶活性较高。据此分析，理论上可以通过__ 等方法延缓细胞衰老。
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小专题1 基因的本质、基因的结构
考向 对遗传物质的探索、DNA的结构和复制
1．(2024·江苏卷)治疗恶性黑色素瘤的药物DIC是一种嘌呤类生物合成的前体，能干扰嘌呤的合成。下列叙述错误的是( C )
A．嘌呤是细胞合成DNA和RNA的原料
B．DIC可抑制细胞增殖，使其停滞在细胞分裂间期
C．细胞中蛋白质的合成不会受DIC的影响
D．采用靶向输送DIC可降低对患者的副作用
解析：DNA和RNA都含有腺嘌呤和鸟嘌呤，所以嘌呤是细胞合成DNA和RNA的原料，A正确；细胞分裂间期进行DNA的复制，DIC能干扰嘌呤的合成，从而阻止DNA的复制，使其停滞在细胞分裂间期，B正确；DIC能干扰嘌呤的合成，阻止RNA的合成，因此会影响细胞中蛋白质的合成，C错误；靶向输送DIC可避免对其他正常细胞造成干扰，降低对患者的副作用，D正确。
2．(2017·江苏卷)下列关于探索DNA是遗传物质的实验，叙述正确的是( C )
A．格里菲思实验证明DNA可以改变生物体的遗传性状
B．艾弗里实验证明从S型肺炎链球菌中提取的DNA可以使小鼠死亡
C．赫尔希和蔡斯实验中离心后细菌主要存在于沉淀中
D．赫尔希和蔡斯实验中细菌裂解后得到的噬菌体都带有32P标记
解析：格里菲思证明了S型细菌中存在转化因子，能够使R型细菌转化为S型细菌，但没有提出转化因子是什么，A错误；艾弗里没有利用小鼠，而是将S型细菌的不同细胞提取物加入有R型活细菌的培养基中，根据菌落特征进行判断，证明了DNA是遗传物质，B错误；赫尔希和蔡斯实验中离心的目的是让上清液析出重量较轻的T2噬菌体颗粒，沉淀物中留下被侵染的细菌，C正确；32P标记亲代噬菌体的DNA，复制形成的子代噬菌体中有的带有32P标记，有的不带32P标记，D错误。
提升1 DNA分子的结构和基因结构
基因通常是具有遗传效应的DNA片段。DNA分子上存在基因片段和非基因片段，因此通常基因的碱基总数较整个DNA的碱基总数少。DNA≠基因。
1．DNA分子结构的核心要点
(1)DNA分子属于生物大分子，通常由2条反向平行的脱氧核苷酸长链构成，一条链的方向为5′→3′，另一条链的方向为3′→5′，具有方向性。
(2)脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成DNA分子的基本骨架，维持了DNA分子的稳定性。此外，DNA分子内的磷酸二酯键和氢键等也维持DNA分子的稳定性。
(3)碱基位于内侧，遵循碱基互补配对原则。其中，A//T碱基对有2个氢键；G//C碱基对有3个氢键。碱基对的排列顺序与DNA分子的多样性和特异性相关。
(4)细胞核中的DNA分子为链状双链DNA分子，每个DNA分子含2个游离的磷酸基团；细胞质中的DNA分子和原核细胞中的DNA分子一般为环状双链DNA分子，不含游离的磷酸基团。
2．基因的结构
原核生物和真核生物的基因均由编码区和非编码区构成(如图)。原核生物的编码区连续；而真核生物的编码区不连续，具有外显子和内含子，两者相间隔(如图)。由内含子转录出的RNA片段会被剪切掉，不能翻译。非编码区的启动子和终止子是转录的起始和终止信号，分别位于基因的上游和下游。
提升2 DNA分子的复制
(1)DNA分子复制时，两条链均作为复制的模板，子链的延伸方向均为5′→3′。因DNA聚合酶沿着复制叉(图中解旋酶结合的位置)不断移动，导致复制过程中出现边解旋边复制和半不连续复制的特点(前导链连续、后随链不连续)。
(2)后随链延伸时，首先在引物酶的作用下，合成一段RNA作为引物，其后DNA聚合酶可催化游离的脱氧核苷酸添加在引物的3′端的—OH上。引物在复制过程中会被特定的DNA聚合酶切除。因此，DNA复制过程需要引物酶、DNA聚合酶、解旋酶和DNA连接酶等多种酶的催化。
(3)在复制过程中，dNTP不仅作为DNA合成的原料，还可以为复制提供能量。
┃ 拓 展 ┃
大多数生物体内的DNA的复制方式是双向复制。细菌、DNA病毒以及线粒体DNA分子通常是在单个复制起始点上进行双向复制，而真核生物染色体上的DNA分子可以在多个复制起始点上进行双向复制。但是，不同复制起始点并不是同时开始复制的(见图)，复制泡大的复制开始的时间早。
复制泡模式图
命题1 DNA的结构和基因的结构
(2025·高邮开学考)微卫星分子标记(STR)是广泛分布于真核生物核基因组中数量丰富的简单重复序列。不同个体内STR中A—T碱基对所占的比例各不相同，但均大于同一DNA分子中C—G碱基对所占的比例。下列相关叙述正确的是( D )
A．STR的骨架是由磷酸和核糖交替连接而成的
B．相对于其他同长度的DNA，STR的结构稳定性更高
C．若某一STR中(G＋C)为40%，则该STR的一条链中(G＋C)为20%
D．采集并分析大熊猫粪便中的微卫星分子标记可以调查大熊猫的种群数量
解析：STR是广泛分布于真核生物核基因组中的简单重复序列，即DNA部分序列，故STR骨架是由磷酸和脱氧核糖交替连接而成的，A错误；A—T碱基对含有2个氢键，C—G碱基对含有3个氢键，STR的A—T碱基对所占的比例较多，相对于其他同长度DNA, STR的稳定性较差，B错误；根据碱基互补配对原则，STR中(G＋C)占比在单、双链中相同，故若某一STR中(G＋C)为40%，则该STR的一条链中(G＋C)也为40%，C错误；STR重复次数在个体间有差异并且数量丰富，采集并分析大熊猫粪便中的微卫星分子标记可以调查大熊猫的种群数量，D正确。
(2025·盐城联考)R2逆转座子(一段双链DNA序列)通过合成自身RNA和蛋白质形成R2复合物。R2复合物能将R2逆转座子随机插入宿主基因组的其他位点上。下列叙述错误的是( B )
A．R2逆转座子的嘌呤数等于嘧啶数
B．R2复合物的形成需要DNA聚合酶参与
C．R2逆转座子可能诱发机体发生基因突变
D．R2逆转座子可使生物的基因组成更丰富
解析：R2逆转座子是一段双链DNA序列，嘌呤数等于嘧啶数，A正确；R2逆转座子通过合成自身RNA和蛋白质形成R2复合物，该过程包括转录和翻译过程，需要RNA聚合酶等酶的参与，但无DNA聚合酶，B错误；R2复合物能将R2逆转座子随机插入宿主基因组的其他位点上，可能引起基因内部碱基对排列顺序的改变，发生基因突变，C正确；由于R2逆转座子可以使基因发生突变，故可使生物的基因组成更丰富，D正确。
命题2 DNA分子的复制
(2025·南京二模)图1表示大肠杆菌的DNA分子复制，图2表示哺乳动物的DNA分子复制。下列叙述正确的是( A )
图1
图2
A．图1和图2中复制起点部位的A∥T碱基对比例较高，易于解旋
B．图1和图2表示的过程都具有多起点、双向、边解旋边复制的特点
C．图1和图2复制过程中，形成的两条子链一条连续，一条不连续
D．图1中按照③②①的先后顺序合成子链，子链延伸方向为5′→3′
解析：复制起点部位的A//T碱基对比例较高，氢键数目少，易于解旋，A正确；图1表示的过程具有单起点、双向、边解旋边复制的特点，图2表示的过程具有多起点、双向、边解旋边复制的特点，B错误；图1和图2复制过程中，形成的两条子链都是半不连续的，C错误；图1中按照①②③的先后顺序合成子链，子链延伸方向为5′→3′，D错误。
(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，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(含14N条带和含15N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。
一、 单项选择题
1．(2025·连云港四模一)某科研小组重复肺炎链球菌的体外转化实验时，将R型活菌与S型菌的DNA混合培养，发现培养基上的菌落有粗糙的也有光滑的，但有的菌落特征介于光滑和粗糙之间，研究发现该菌落由R型菌和S型菌共同组成，重复实验仍然如此。下列有关说法正确的是( C )
A．肺炎链球菌的转化实验现象遵循基因的分离定律
B．体外转化实验说明DNA是遗传物质，但不能证明蛋白质不是遗传物质
C．R型菌转化为S型菌时其DNA可能替换成了S型菌的部分单链片段
D．该实验中所有的R型菌都发生了转化，但有部分S型菌又转化成R型菌
解析：基因的分离定律适用于真核生物有性生殖过程中的核基因遗传，肺炎链球菌是原核生物，其转化实验现象不遵循基因的分离定律，A错误；体外转化实验中，将S型菌的各种成分分开单独研究，能证明DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质，B错误；R型菌转化为S型菌时，可能是其DNA替换成了S型菌的部分单链片段，导致出现菌落特征介于光滑和粗糙之间的情况，C正确；该实验中不是所有的R型菌都发生了转化，且没有证据表明部分S型菌又转化成R型菌，D错误。
2．(2025年1月·浙江卷)多种多样的生物通过遗传信息控制性状，并通过繁殖将遗传物质传递给子代。下列关于遗传物质的叙述，正确的是( D )
A．S型肺炎链球菌的遗传物质主要通过质粒传递给子代
B．水稻、小麦和玉米三大粮食作物的遗传物质主要是DNA
C．控制伞藻伞帽的遗传物质通过半保留复制表达遗传信息
D．烟草叶肉细胞的遗传物质水解后可产生4种脱氧核苷酸
解析：S型肺炎链球菌是原核生物，其遗传物质主要分布于拟核，因此，S型肺炎链球菌的遗传物质主要通过拟核传递给子代，A错误；水稻、小麦和玉米三大粮食作物都是植物，都属于真核生物，真核生物的遗传物质是DNA，B错误；基因指导蛋白质的合成过程是遗传信息的表达过程，伞藻通过半保留复制传递遗传信息，而不是表达遗传信息，C错误；烟草叶肉细胞的遗传物质是DNA，其单体是脱氧核苷酸，DNA水解后可产生4种脱氧核苷酸，D正确。
3．(2025·黑吉辽蒙卷)下列关于耐高温的DNA聚合酶的叙述，正确的是( B )
A．基本单位是脱氧核苷酸
B．在细胞内或细胞外均可发挥作用
C．当模板DNA和脱氧核苷酸存在时即可催化反应
D．为维持较高活性，适宜在70～75 ℃下保存
解析：耐高温的DNA聚合酶的本质是蛋白质，基本单位为氨基酸，A错误；耐高温的DNA聚合酶在细胞内的DNA复制和体外的PCR反应中均能发挥作用，B正确；缺少引物和缓冲液等时反应无法启动，C错误；酶需要在低温条件下保存，D错误。
4．(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，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，DNA复制之后DNA数目加倍，而染色体数目随着着丝粒的分开而加倍，因此，一条染色体上含有1个或2个DNA分子，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分子上不存在等位基因，D错误。
5．(2025·海安期初)研究人员发现肺炎克雷伯菌能以非编码RNA的局部为模板通过多轮滚环逆转录产生cDNA，如图所示。当克雷伯菌被噬菌体侵染后，会以单链cDNA为模板合成双链cDNA，然后表达出氨基酸序列重复的蛋白质，抑制细菌自身生长，从而阻止噬菌体复制。相关叙述正确的是( D )
A．cDNA的合成不需要引物的引导
B．逆转录过程的原料是4种核糖核苷酸
C．双链cDNA转录产生的mRNA中含有多个终止密码子
D．克雷伯菌能合成逆转录酶是其阻止噬菌体复制的基础
解析：DNA的合成需要引物的引导，A错误；逆转录过程的原料是4种脱氧核苷酸，B错误；双链cDNA转录产生的mRNA中含有一个终止密码子，C错误。
6．如图为某真核细胞中DNA复制过程模式图，下列分析正确的是( D )
A．酶①为DNA聚合酶，酶②为解旋酶
B．该过程的模板链为a、d链
C．该过程中的c、d链碱基排列顺序相同
D．DNA的复制是以半保留的方式进行的
解析：酶①的作用是解开DNA双链，酶①是解旋酶，酶②的作用是以解开的每一条母链为模板，以游离的脱氧核苷酸为原料合成子链，酶②是DNA聚合酶，A错误；DNA复制时，以解开的两条DNA单链为模板进行复制，从图中可以看出，a链和c链互补，b链和d链互补，所以该过程的模板链为a链和b链，而不是a链和d链，B错误；c链是以a链为模板合成的，d链是以b链为模板合成的，a链和b链是互补关系，所以c链和d链是互补关系，它们的碱基排列顺序不同，C错误。
7．(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，而非转录和翻译(后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；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。
8．(2025·如东2.5模)用3H标记洋葱根尖分生区细胞的DNA分子双链，再将这些细胞转入含有秋水仙素但不含3H的普通培养基中培养。若秋水仙素对细胞连续发挥作用，则下列叙述正确的是( D )
A．在低倍镜下找到圆形的根尖分生区细胞后，换成高倍镜仔细观察
B．秋水仙素会抑制纺锤体的形成而影响着丝粒的分裂
C．DNA第二次复制后，3H标记的染色单体所占比例为1/4
D．可通过对细胞中不含染色单体时的染色体进行计数，推测DNA复制的次数
解析：在低倍镜下找到方形排列紧密的根尖分生区细胞后，换成高倍镜仔细观察，A错误；秋水仙素不影响着丝粒的分裂，B错误；DNA的复制方式为半保留复制，DNA第二次复制后，每条染色体中只有1条染色单体的1条链有3H标记，因此3H标记的染色单体所占比例为1/2，C错误；1个DNA分子复制n次，形成的DNA分子数是2n，不含染色单体时一条染色体上含有一个DNA分子，因此可以通过对细胞中不含染色单体时的染色体计数，推测DNA复制的次数，D正确。
9．(2025·常州期末)spcDNA是由于染色体复制、分配时产生错误，某些DNA片段从染色体中脱落下来形成的，其能通过插入与连接的方式，增强基因的不稳定性。下列相关叙述正确的是( D )
A．ATP脱去两个磷酸基团后的产物可作为spcDNA合成的原材料
B．spcDNA的形成会改变细胞中DNA和染色体的数量
C．spcDNA增强基因不稳定性时发生的变异类型属于基因突变
D．spcDNA在细胞分裂末期分配进入子代细胞的数量不一定均等
解析：ATP脱去两个磷酸基团后的产物是腺嘌呤核糖核苷酸，可作为RNA合成的原材料，A错误。spcDNA是某些DNA片段从染色体中脱落下来形成的，故DNA数会改变，但染色体计数依据为着丝粒，着丝粒数量不变，染色体数也不变，B错误。脱落的DNA片段若较小时，插入基因中可引起基因突变；若较大(包含若干基因)时，插入基因中引起的变异应属于染色体变异，C错误。由题意可知，spcDNA在细胞分裂末期随机分配进入子代细胞，其数量不一定均等，D正确。
10．(2025·徐州四模)下图为大鼠细胞中两种不同肌钙蛋白T的形成过程。相关叙述正确的是( D )
A．外显子W中含有驱动过程③进行的启动子
B．两种肌钙蛋白的形成是基因选择性表达的结果
C．相较于过程①，过程③特有的碱基配对方式为A—U
D．该过程是一种转录后加工，扩大了基因编码蛋白质的能力
解析：启动子位于基因的非编码区，是RNA聚合酶识别和结合的位点，驱动转录(过程①)进行，而外显子W位于编码区，A错误。两种肌钙蛋白的形成是因为前体mRNA的可变剪接(过程②)，基因选择性表达强调不同基因在不同细胞或时期的表达差异，B错误。过程①是转录(DNA→RNA)，碱基配对方式有A—U、T—A、G—C、C—G；过程③是翻译(RNA→蛋白质)，碱基配对方式有A—U、U—A、G—C、C—G，过程①也有A—U配对，不是过程③特有，C错误。该过程是前体mRNA经过可变剪接(转录后加工)，产生不同的成熟mRNA，进而翻译出不同的蛋白质，扩大了基因编码蛋白质的能力，D正确。
二、 多项选择题
11．(2025·无锡期末)下图是噬菌体侵染细菌的实验。下列叙述正确的有( AD )
A．为获得含35S标记的噬菌体，可用含35S标记的细菌培养
B．搅拌的目的是使吸附在细菌上的噬菌体与DNA分离
C．该实验若侵染的时间过长，会影响实验结果
D．该实验结果上清液放射性较高，沉淀物中放射性较低
解析：噬菌体是病毒，没有细胞结构，只能寄生在活细胞中，要获得含35S标记的噬菌体，可用含35S标记的细菌培养，A正确；搅拌的目的是使吸附在细菌上的噬菌体蛋白质外壳与细菌分离，B错误；该实验标记的是噬菌体的蛋白质外壳，噬菌体的蛋白质外壳不进入细菌细胞内，侵染时间过长不会影响实验结果，C错误；由于35S标记的是噬菌体的蛋白质外壳，蛋白质外壳不进入细菌细胞内，经过搅拌、离心后，蛋白质外壳主要存在于上清液中，所以该实验结果是上清液放射性较高，沉淀物中放射性较低，D正确。
12．(2024·无锡期末)铁皮石斛具有良好的药用和保健价值，价格昂贵。市场上有人用其他近缘物种假冒铁皮石斛。质检人员从市场上抽检部分商品，对这类植物中较为稳定的“matK基因”进行检测，结果如下表所示。下列叙述正确的有( ABC )
组别 matK基因中碱基含量/%
T C A G
样品1 37.4 17.4 29.5 15.7
样品2 37.5 17.1 29.8 15.6
样品3 37.6 16.9 30.0 15.5
样品4 37.3 17.4 29.6 15.7
铁皮石斛 37.5 17.1 29.8 15.6
A．质检人员检测的是matK基因的一条链
B．能初步确定抽检样品中1、3、4为“假冒品”
C．仅根据表格信息无法判断样品2一定是铁皮石斛
D．检测方法依据的原理是DNA分子结构具有多样性
解析：根据表格中A与T不相等，C与G不相等可知，质检人员检测的是该基因的一条单链，A正确；根据表格数据可知，样品1、3、4中各个碱基的比例均与铁皮石斛matK基因有所区别，故推测1、3、4均为假冒品，B正确；样品2中碱基比例与铁皮石斛中matK基因的碱基比例相同，但二者的碱基的排列顺序可能不同，故无法判断样品2一定是铁皮石斛，C正确；每个特定的DNA分子中具有特定的碱基排列顺序，这种特定的碱基排列顺序决定了DNA分子的特异性，检测方法依据的原理是DNA分子结构具有特异性，D错误。
13．(2025·苏州期中)某些线性DNA病毒以下图所示方式进行DNA复制，相关叙述错误的有( BCD )
A．复制过程遵循碱基互补配对原则
B．以核糖核苷酸为原料沿子链的3′端延伸
C．新合成的链1和链2组成一个新的DNA分子
D．该复制方式具有单起点、双向、半不连续复制的特点
解析：DNA两条链反向平行，DNA复制过程遵循碱基互补配对原则，A正确；由图中新合成的链的箭头指示方向可知，以脱氧核苷酸为原料沿子链的3′端延伸，B错误；DNA复制的方式为半保留复制，新合成的链1和链2各自与其模板链组成一个新的DNA分子，C错误；由图可知，该复制方式具有多起点的特点，D错误。
三、 非选择题
14．端粒是存在于线性染色体两端的一段特殊序列的DNA—蛋白质复合体。端粒学说(细胞衰老假说之一)认为随细胞不断分裂，线性染色体的末端不断缩短，当缩短至染色体的临界长度时，细胞将失去活性而衰老死亡。研究发现，端粒缩短与DNA复制方式有关。下图为人体细胞内DNA复制部分过程示意图，请回答下列问题：
(1) 图中A物质是__解旋酶__，据图分析可得出DNA分子复制的特点有__半保留复制、边解旋边复制__。
(2) 图中引物的化学本质为RNA片段，DNA复制时，在__DNA聚合__酶的作用下，可将游离的脱氧核苷酸逐个加到引物的__3′__(填“5′”或“3′”)端以延伸DNA子链。
(3) 复制过程中，引物最终会被酶切除，从不同核酸的特有的碱基组成分析，该酶能准确识别出引物的原因是__RNA中含有U(尿嘧啶)，DNA中没有__。引物切除后的部分“空白”区域，可以通过新链合成修复，但最后的冈崎片段的引物切除后，留下的“空白”区域将无法修复，其原因可能是以下哪两项？__AB__。
A．缺少引物 B．缺少5′端上游的序列
C．缺少DNA连接酶 D．缺少能量
(4) 进一步研究发现，上皮细胞、软骨细胞等多数真核细胞中的端粒酶活性很低，而癌细胞、造血干细胞等细胞中的端粒酶活性较高。据此分析，理论上可以通过__提高端粒酶活性；增加端粒酶数量；导入有活性的端粒酶；导入端粒酶(启动)基因__等方法延缓细胞衰老。
解析：(1) 图示为DNA的复制过程，因而酶A是打开DNA分子双螺旋结构的解旋酶。从图中可以看出，新合成的子链与母链结合，体现出DNA具有半保留复制的特点，解旋酶A向左移动时，DNA分子形成的子链延长，体现出边解旋边复制的特点。(2) DNA聚合酶具有形成磷酸二酯键的作用，能够将游离的脱氧核苷酸连接成DNA子链，从图中可以看出，DNA复制时具有方向性，总是从5′端到3′端，因而DNA聚合酶是将游离的脱氧核苷酸逐个加到引物的3′端以延伸DNA子链。(3) 根据分析，引物的本质是RNA，其被酶切除时，DNA分子并没有受到影响，可能是因为该酶能够准确识别出引物RNA中特有的碱基U(尿嘧啶)。根据题图和分析，DNA分子的复制是从5′端到3′端的具方向复制，因而一条DNA分子的子链在复制时是不连续的，必须借助于引物的参与，并且游离的脱氧核苷酸要连接在DNA或RNA片段的3′端，所以冈崎片段的引物切除后无法修复，可能是因为缺少引物，也可能是因为缺少5′端上游的序列，A、B正确。(4) 根据题干信息，不易分裂的上皮细胞、软骨细胞端粒酶的活性很低，而分裂旺盛的癌细胞、造血干细胞端粒酶的活性较高，因而提高端粒酶的活性或数量可以增加细胞的分裂次数，延缓细胞的衰老。
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专题提优
专题4 遗传的分子基础
核 心 建 构
脱氧核糖和磷酸交替连接
边解旋
边复制
4种脱氧核苷酸
有遗传效应的DNA片段
细胞核
边解旋边转录
模板(DNA一条链)
少量的mRNA分子就可以
迅速合成大量的蛋白质
工具(tRNA)
表达和表型
蛋白质的结构
酶的合成
小专题1 基因的本质、基因的结构
高考回溯
1．(2024·江苏卷)治疗恶性黑色素瘤的药物DIC是一种嘌呤类生物合成的前体，能干扰嘌呤的合成。下列叙述错误的是 ( )
A．嘌呤是细胞合成DNA和RNA的原料
B．DIC可抑制细胞增殖，使其停滞在细胞分裂间期
C．细胞中蛋白质的合成不会受DIC的影响
D．采用靶向输送DIC可降低对患者的副作用
考向
对遗传物质的探索、DNA的结构和复制
C
解析：DNA和RNA都含有腺嘌呤和鸟嘌呤，所以嘌呤是细胞合成DNA和RNA的原料，A正确；细胞分裂间期进行DNA的复制，DIC能干扰嘌呤的合成，从而阻止DNA的复制，使其停滞在细胞分裂间期，B正确；DIC能干扰嘌呤的合成，阻止RNA的合成，因此会影响细胞中蛋白质的合成，C错误；靶向输送DIC可避免对其他正常细胞造成干扰，降低对患者的副作用，D正确。
2．(2017·江苏卷)下列关于探索DNA是遗传物质的实验，叙述正确的是 ( )
A．格里菲思实验证明DNA可以改变生物体的遗传性状
B．艾弗里实验证明从S型肺炎链球菌中提取的DNA可以使小鼠死亡
C．赫尔希和蔡斯实验中离心后细菌主要存在于沉淀中
D．赫尔希和蔡斯实验中细菌裂解后得到的噬菌体都带有32P标记
C
解析：格里菲思证明了S型细菌中存在转化因子，能够使R型细菌转化为S型细菌，但没有提出转化因子是什么，A错误；艾弗里没有利用小鼠，而是将S型细菌的不同细胞提取物加入有R型活细菌的培养基中，根据菌落特征进行判断，证明了DNA是遗传物质，B错误；赫尔希和蔡斯实验中离心的目的是让上清液析出重量较轻的T2噬菌体颗粒，沉淀物中留下被侵染的细菌，C正确；32P标记亲代噬菌体的DNA，复制形成的子代噬菌体中有的带有32P标记，有的不带32P标记，D错误。
重难整合
提升
1
DNA分子的结构和基因结构
基因通常是具有遗传效应的DNA片段。DNA分子上存在基因片段和非基因片段，因此通常基因的碱基总数较整个DNA的碱基总数少。DNA≠基因。
1．DNA分子结构的核心要点
(1)DNA分子属于生物大分子，通常由2条反向平行的脱氧核苷酸长链构成，一条链的方向为5′→3′，另一条链的方向为3′→5′，具有方向性。
(2)脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成DNA分子的基本骨架，维持了DNA分子的稳定性。此外，DNA分子内的磷酸二酯键和氢键等也维持DNA分子的稳定性。
(3)碱基位于内侧，遵循碱基互补配对原则。其中，A//T碱基对有2个氢键；G//C碱基对有3个氢键。碱基对的排列顺序与DNA分子的多样性和特异性相关。
(4)细胞核中的DNA分子为链状双链DNA分子，每个DNA分子含2个游离的磷酸基团；细胞质中的DNA分子和原核细胞中的DNA分子一般为环状双链DNA分子，不含游离的磷酸基团。
2．基因的结构
原核生物和真核生物的基因均由编码区和非编码区构成(如图)。原核生物的编码区连续；而真核生物的编码区不连续，具有外显子和内含子，两者相间隔(如图)。由内含子转录出的RNA片段会被剪切掉，不能翻译。非编码区的启动子和终止子是转录的起始和终止信号，分别位于基因的上游和下游。
提升
2
DNA分子的复制
(1)DNA分子复制时，两条链均作为复制的模板，子链的延伸方向均为5′→3′。因DNA聚合酶沿着复制叉(图中解旋酶结合的位置)不断移动，导致复制过程中出现边解旋边复制和半不连续复制的特点(前导链连续、后随链不连续)。
(2)后随链延伸时，首先在引物酶的作用下，合成一段RNA作为引物，其后DNA聚合酶可催化游离的脱氧核苷酸添加在引物的3′端的—OH上。引物在复制过程中会被特定的DNA聚合酶切除。因此，DNA复制过程需要引物酶、DNA聚合酶、解旋酶和DNA连接酶等多种酶的催化。
(3)在复制过程中，dNTP不仅作为DNA合成的原料，还可以为复制提供能量。
大多数生物体内的DNA的复制方式是双向复制。细菌、DNA病毒以及线粒体DNA分子通常是在单个复制起始点上进行双向复制，而真核生物染色体上的DNA分子可以在多个复制起始点上进行双向复制。但是，不同复制起始点并不是同时开始复制的(见图)，复制泡大的复制开始的时间早。
┃拓 展┃
复制泡模式图
考能晋级
命题
1
DNA的结构和基因的结构
(2025·高邮开学考)微卫星分子标记(STR)是广泛分布于真核生物核基因组中数量丰富的简单重复序列。不同个体内STR中A—T碱基对所占的比例各不相同，但均大于同一DNA分子中C—G碱基对所占的比例。下列相关叙述正确的是 ( )
A．STR的骨架是由磷酸和核糖交替连接而成的
B．相对于其他同长度的DNA，STR的结构稳定性更高
C．若某一STR中(G＋C)为40%，则该STR的一条链中(G＋C)为20%
D．采集并分析大熊猫粪便中的微卫星分子标记可以调查大熊猫的种群数量
D
1
解析：STR是广泛分布于真核生物核基因组中的简单重复序列，即DNA部分序列，故STR骨架是由磷酸和脱氧核糖交替连接而成的，A错误；A—T碱基对含有2个氢键，C—G碱基对含有3个氢键，STR的A—T碱基对所占的比例较多，相对于其他同长度DNA, STR的稳定性较差，B错误；根据碱基互补配对原则，STR中(G＋C)占比在单、双链中相同，故若某一STR中(G＋C)为40%，则该STR的一条链中(G＋C)也为40%，C错误；STR重复次数在个体间有差异并且数量丰富，采集并分析大熊猫粪便中的微卫星分子标记可以调查大熊猫的种群数量，D正确。
(2025·盐城联考)R2逆转座子(一段双链DNA序列)通过合成自身RNA和蛋白质形成R2复合物。R2复合物能将R2逆转座子随机插入宿主基因组的其他位点上。下列叙述错误的是 ( )
A．R2逆转座子的嘌呤数等于嘧啶数
B．R2复合物的形成需要DNA聚合酶参与
C．R2逆转座子可能诱发机体发生基因突变
D．R2逆转座子可使生物的基因组成更丰富
B
2
解析：R2逆转座子是一段双链DNA序列，嘌呤数等于嘧啶数，A正确；R2逆转座子通过合成自身RNA和蛋白质形成R2复合物，该过程包括转录和翻译过程，需要RNA聚合酶等酶的参与，但无DNA聚合酶，B错误；R2复合物能将R2逆转座子随机插入宿主基因组的其他位点上，可能引起基因内部碱基对排列顺序的改变，发生基因突变，C正确；由于R2逆转座子可以使基因发生突变，故可使生物的基因组成更丰富，D正确。
命题
2
DNA分子的复制
(2025·南京二模)图1表示大肠杆菌的DNA分子复制，图2表示哺乳动物的DNA分子复制。下列叙述正确的是 ( )
A．图1和图2中复制起点部位的A∥T碱基对比例较高，易于解旋
3
图1
图2
B．图1和图2表示的过程都具有多起点、双向、边解旋边复制的特点
C．图1和图2复制过程中，形成的两条子链一条连续，一条不连续
D．图1中按照③②①的先后顺序合成子链，子链延伸方向为5′→3′
A
解析：复制起点部位的A//T碱基对比例较高，氢键数目少，易于解旋，A正确；图1表示的过程具有单起点、双向、边解旋边复制的特点，图2表示的过程具有多起点、双向、边解旋边复制的特点，B错误；图1和图2复制过程中，形成的两条子链都是半不连续的，C错误；图1中按照①②③的先后顺序合成子链，子链延伸方向为5′→3′，D错误。
(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 ( )
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
4
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，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(含14N条带和含15N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。
热练
一、 单项选择题
1．(2025·连云港四模一)某科研小组重复肺炎链球菌的体外转化实验时，将R型活菌与S型菌的DNA混合培养，发现培养基上的菌落有粗糙的也有光滑的，但有的菌落特征介于光滑和粗糙之间，研究发现该菌落由R型菌和S型菌共同组成，重复实验仍然如此。下列有关说法正确的是 ( )
A．肺炎链球菌的转化实验现象遵循基因的分离定律
B．体外转化实验说明DNA是遗传物质，但不能证明蛋白质不是遗传物质
C．R型菌转化为S型菌时其DNA可能替换成了S型菌的部分单链片段
D．该实验中所有的R型菌都发生了转化，但有部分S型菌又转化成R型菌
C
解析：基因的分离定律适用于真核生物有性生殖过程中的核基因遗传，肺炎链球菌是原核生物，其转化实验现象不遵循基因的分离定律，A错误；体外转化实验中，将S型菌的各种成分分开单独研究，能证明DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质，B错误；R型菌转化为S型菌时，可能是其DNA替换成了S型菌的部分单链片段，导致出现菌落特征介于光滑和粗糙之间的情况，C正确；该实验中不是所有的R型菌都发生了转化，且没有证据表明部分S型菌又转化成R型菌，D错误。
2．(2025年1月·浙江卷)多种多样的生物通过遗传信息控制性状，并通过繁殖将遗传物质传递给子代。下列关于遗传物质的叙述，正确的是 ( )
A．S型肺炎链球菌的遗传物质主要通过质粒传递给子代
B．水稻、小麦和玉米三大粮食作物的遗传物质主要是DNA
C．控制伞藻伞帽的遗传物质通过半保留复制表达遗传信息
D．烟草叶肉细胞的遗传物质水解后可产生4种脱氧核苷酸
D
解析：S型肺炎链球菌是原核生物，其遗传物质主要分布于拟核，因此，S型肺炎链球菌的遗传物质主要通过拟核传递给子代，A错误；水稻、小麦和玉米三大粮食作物都是植物，都属于真核生物，真核生物的遗传物质是DNA，B错误；基因指导蛋白质的合成过程是遗传信息的表达过程，伞藻通过半保留复制传递遗传信息，而不是表达遗传信息，C错误；烟草叶肉细胞的遗传物质是DNA，其单体是脱氧核苷酸，DNA水解后可产生4种脱氧核苷酸，D正确。
3．(2025·黑吉辽蒙卷)下列关于耐高温的DNA聚合酶的叙述，正确的是 ( )
A．基本单位是脱氧核苷酸
B．在细胞内或细胞外均可发挥作用
C．当模板DNA和脱氧核苷酸存在时即可催化反应
D．为维持较高活性，适宜在70～75 ℃下保存
解析：耐高温的DNA聚合酶的本质是蛋白质，基本单位为氨基酸，A错误；耐高温的DNA聚合酶在细胞内的DNA复制和体外的PCR反应中均能发挥作用，B正确；缺少引物和缓冲液等时反应无法启动，C错误；酶需要在低温条件下保存，D错误。
B
4．(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 ( )
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
B
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，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，DNA复制之后DNA数目加倍，而染色体数目随着着丝粒的分开而加倍，因此，一条染色体上含有1个或2个DNA分子，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分子上不存在等位基因，D错误。
5．(2025·海安期初)研究人员发现肺炎克雷伯菌能以非编码RNA的局部为模板通过多轮滚环逆转录产生cDNA，如图所示。当克雷伯菌被噬菌体侵染后，会以单链cDNA为模板合成双链cDNA，然后表达出氨基酸序列重复的蛋白质，抑制细菌自身生长，从而阻止噬菌体复制。相关叙述正确的是( )
A．cDNA的合成不需要引物的引导
B．逆转录过程的原料是4种核糖核苷酸
C．双链cDNA转录产生的mRNA中含有多个终止密码子
D．克雷伯菌能合成逆转录酶是其阻止噬菌体复制的基础
解析：DNA的合成需要引物的引导，A错误；逆转录过程的原料是4种脱氧核苷酸，B错误；双链cDNA转录产生的mRNA中含有一个终止密码子，C错误。
D
6．如图为某真核细胞中DNA复制过程模式图，下列分析正确的是 ( )
A．酶①为DNA聚合酶，酶②为解旋酶
B．该过程的模板链为a、d链
C．该过程中的c、d链碱基排列顺序相同
D．DNA的复制是以半保留的方式进行的
D
解析：酶①的作用是解开DNA双链，酶①是解旋酶，酶②的作用是以解开的每一条母链为模板，以游离的脱氧核苷酸为原料合成子链，酶②是DNA聚合酶，A错误；DNA复制时，以解开的两条DNA单链为模板进行复制，从图中可以看出，a链和c链互补，b链和d链互补，所以该过程的模板链为a链和b链，而不是a链和d链，B错误；c链是以a链为模板合成的，d链是以b链为模板合成的，a链和b链是互补关系，所以c链和d链是互补关系，它们的碱基排列顺序不同，C错误。
7．(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 ( )
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
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，而非转录和翻译(后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；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。
8．(2025·如东2.5模)用3H标记洋葱根尖分生区细胞的DNA分子双链，再将这些细胞转入含有秋水仙素但不含3H的普通培养基中培养。若秋水仙素对细胞连续发挥作用，则下列叙述正确的是 ( )
A．在低倍镜下找到圆形的根尖分生区细胞后，换成高倍镜仔细观察
B．秋水仙素会抑制纺锤体的形成而影响着丝粒的分裂
C．DNA第二次复制后，3H标记的染色单体所占比例为1/4
D．可通过对细胞中不含染色单体时的染色体进行计数，推测DNA复制的次数
D
解析：在低倍镜下找到方形排列紧密的根尖分生区细胞后，换成高倍镜仔细观察，A错误；秋水仙素不影响着丝粒的分裂，B错误；DNA的复制方式为半保留复制，DNA第二次复制后，每条染色体中只有1条染色单体的1条链有3H标记，因此3H标记的染色单体所占比例为1/2，C错误；1个DNA分子复制n次，形成的DNA分子数是2n，不含染色单体时一条染色体上含有一个DNA分子，因此可以通过对细胞中不含染色单体时的染色体计数，推测DNA复制的次数，D正确。
9．(2025·常州期末)spcDNA是由于染色体复制、分配时产生错误，某些DNA片段从染色体中脱落下来形成的，其能通过插入与连接的方式，增强基因的不稳定性。下列相关叙述正确的是 ( )
A．ATP脱去两个磷酸基团后的产物可作为spcDNA合成的原材料
B．spcDNA的形成会改变细胞中DNA和染色体的数量
C．spcDNA增强基因不稳定性时发生的变异类型属于基因突变
D．spcDNA在细胞分裂末期分配进入子代细胞的数量不一定均等
D
解析：ATP脱去两个磷酸基团后的产物是腺嘌呤核糖核苷酸，可作为RNA合成的原材料，A错误。spcDNA是某些DNA片段从染色体中脱落下来形成的，故DNA数会改变，但染色体计数依据为着丝粒，着丝粒数量不变，染色体数也不变，B错误。脱落的DNA片段若较小时，插入基因中可引起基因突变；若较大(包含若干基因)时，插入基因中引起的变异应属于染色体变异，C错误。由题意可知，spcDNA在细胞分裂末期随机分配进入子代细胞，其数量不一定均等，D正确。
10．(2025·徐州四模)下图为大鼠细胞中两种不同肌钙蛋白T的形成过程。相关叙述正确的是 ( )
A．外显子W中含有驱动过程③进行的启动子
B．两种肌钙蛋白的形成是基因选择性表达的结果
C．相较于过程①，过程③特有的碱基配对方式为A—U
D．该过程是一种转录后加工，扩大了基因编码蛋白质的能力
D
解析：启动子位于基因的非编码区，是RNA聚合酶识别和结合的位点，驱动转录(过程①)进行，而外显子W位于编码区，A错误。两种肌钙蛋白的形成是因为前体mRNA的可变剪接(过程②)，基因选择性表达强调不同基因在不同细胞或时期的表达差异，B错误。过程①是转录(DNA→RNA)，碱基配对方式有A—U、T—A、G—C、C—G；过程③是翻译(RNA→蛋白质)，碱基配对方式有A—U、U—A、G—C、C—G，过程①也有A—U配对，不是过程③特有，C错误。该过程是前体mRNA经过可变剪接(转录后加工)，产生不同的成熟mRNA，进而翻译出不同的蛋白质，扩大了基因编码蛋白质的能力，D正确。
二、 多项选择题
11．(2025·无锡期末)下图是噬菌体侵染细菌的实验。下列叙述正确的有( )
A．为获得含35S标记的噬菌体，可用含35S标记的细菌培养
B．搅拌的目的是使吸附在细菌上的噬菌体与DNA分离
C．该实验若侵染的时间过长，会影响实验结果
D．该实验结果上清液放射性较高，沉淀物中放射性较低
AD
解析：噬菌体是病毒，没有细胞结构，只能寄生在活细胞中，要获得含35S标记的噬菌体，可用含35S标记的细菌培养，A正确；搅拌的目的是使吸附在细菌上的噬菌体蛋白质外壳与细菌分离，B错误；该实验标记的是噬菌体的蛋白质外壳，噬菌体的蛋白质外壳不进入细菌细胞内，侵染时间过长不会影响实验结果，C错误；由于35S标记的是噬菌体的蛋白质外壳，蛋白质外壳不进入细菌细胞内，经过搅拌、离心后，蛋白质外壳主要存在于上清液中，所以该实验结果是上清液放射性较高，沉淀物中放射性较低，D正确。
12．(2024·无锡期末)铁皮石斛具有良好的药用和保健价值，价格昂贵。市场上有人用其他近缘物种假冒铁皮石斛。质检人员从市场上抽检部分商品，对这类植物中较为稳定的“matK基因”进行检测，结果如下表所示。
组别 matK基因中碱基含量/%
T C A G
样品1 37.4 17.4 29.5 15.7
样品2 37.5 17.1 29.8 15.6
样品3 37.6 16.9 30.0 15.5
样品4 37.3 17.4 29.6 15.7
铁皮石斛 37.5 17.1 29.8 15.6
下列叙述正确的有 ( )
A．质检人员检测的是matK基因的一条链
B．能初步确定抽检样品中1、3、4为“假冒品”
C．仅根据表格信息无法判断样品2一定是铁皮石斛
D．检测方法依据的原理是DNA分子结构具有多样性
ABC
组别 matK基因中碱基含量/%
T C A G
样品1 37.4 17.4 29.5 15.7
样品2 37.5 17.1 29.8 15.6
样品3 37.6 16.9 30.0 15.5
样品4 37.3 17.4 29.6 15.7
铁皮石斛 37.5 17.1 29.8 15.6
解析：根据表格中A与T不相等，C与G不相等可知，质检人员检测的是该基因的一条单链，A正确；根据表格数据可知，样品1、3、4中各个碱基的比例均与铁皮石斛matK基因有所区别，故推测1、3、4均为假冒品，B正确；样品2中碱基比例与铁皮石斛中matK基因的碱基比例相同，但二者的碱基的排列顺序可能不同，故无法判断样品2一定是铁皮石斛，C正确；每个特定的DNA分子中具有特定的碱基排列顺序，这种特定的碱基排列顺序决定了DNA分子的特异性，检测方法依据的原理是DNA分子结构具有特异性，D错误。
13．(2025·苏州期中)某些线性DNA病毒以下图所示方式进行DNA复制，相关叙述错误的有 ( )
A．复制过程遵循碱基互补配对原则
B．以核糖核苷酸为原料沿子链的3′端延伸
C．新合成的链1和链2组成一个新的DNA分子
D．该复制方式具有单起点、双向、半不连续复制的特点
BCD
解析：DNA两条链反向平行，DNA复制过程遵循碱基互补配对原则，A正确；由图中新合成的链的箭头指示方向可知，以脱氧核苷酸为原料沿子链的3′端延伸，B错误；DNA复制的方式为半保留复制，新合成的链1和链2各自与其模板链组成一个新的DNA分子，C错误；由图可知，该复制方式具有多起点的特点，D错误。
三、 非选择题
14．端粒是存在于线性染色体两端的一段特殊序列的DNA—蛋白质复合体。端粒学说(细胞衰老假说之一)认为随细胞不断分裂，线性染色体的末端不断缩短，当缩短至染色体的临界长度时，细胞将失去活性而衰老死亡。研究发现，端粒缩短与DNA复制方式有关。下图为人体细胞内DNA复制部分过程示意图，请回答下列问题：
(1)图中A物质是__________，据图分析可得出DNA分子复制的特点有________ ____________________。
(2)图中引物的化学本质为
RNA片段，DNA复制时，在
___________酶的作用下，可
将游离的脱氧核苷酸逐个加
到引物的_______(填“5′”或
“3′”)端以延伸DNA子链。
解旋酶
半保留复制、边解旋边复制
DNA聚合
3′
(3)复制过程中，引物最终会被酶切除，从不同核酸的特有的碱基组成分析，该酶能准确识别出引物的原因是____________________________________。引物切除后的部分“空白”区域，可以通过新链合成修复，但最后的冈崎片段的引物切除后，留下的“空白”区域将无法修复，其原因可能是以下哪两项？_______。
A．缺少引物 B．缺少5′端上游的序列
C．缺少DNA连接酶 D．缺少能量
RNA中含有U(尿嘧啶)，DNA中没有
AB
(4)进一步研究发现，上皮细胞、软骨细胞等多数真核细胞中的端粒酶活性很低，而癌细胞、造血干细胞等细胞中的端粒酶活性较高。据此分析，理论上可以通过______________________________________________________________________ __________等方法延缓细胞衰老。
提高端粒酶活性；增加端粒酶数量；导入有活性的端粒酶；导入端粒酶(启动)基因
解析：(1)图示为DNA的复制过程，因而酶A是打开DNA分子双螺旋结构的解旋酶。从图中可以看出，新合成的子链与母链结合，体现出DNA具有半保留复制的特点，解旋酶A向左移动时，DNA分子形成的子链延长，体现出边解旋边复制的特点。(2)DNA聚合酶具有形成磷酸二酯键的作用，能够将游离的脱氧核苷酸连接成DNA子链，从图中可以看出，DNA复制时具有方向性，总是从5′端到3′端，因而DNA聚合酶是将游离的脱氧核苷酸逐个加到引物的3′端以延伸DNA子链。
(3)根据分析，引物的本质是RNA，其被酶切除时，DNA分子并没有受到影响，可能是因为该酶能够准确识别出引物RNA中特有的碱基U(尿嘧啶)。根据题图和分析，DNA分子的复制是从5′端到3′端的具方向复制，因而一条DNA分子的子链在复制时是不连续的，必须借助于引物的参与，并且游离的脱氧核苷酸要连接在DNA或RNA片段的3′端，所以冈崎片段的引物切除后无法修复，可能是因为缺少引物，也可能是因为缺少5′端上游的序列，A、B正确。(4)根据题干信息，不易分裂的上皮细胞、软骨细胞端粒酶的活性很低，而分裂旺盛的癌细胞、造血干细胞端粒酶的活性较高，因而提高端粒酶的活性或数量可以增加细胞的分裂次数，延缓细胞的衰老。
