高中生物高考 2021届小题必练12 遗传物质的探索 DNA的结构和复制 教师版

本专题是根据近三年（2018～2020）的高考真题情况，去组织和命制题目。专题中有近三年的高考真题，根据真题加以模仿的题和百强名校对应考点的题。该专题主要考查DNA是主要的遗传物质、DNA的结构和复制等。专题内容较为基础，涉及的知识点较多，试题一般是多个章节内容的综合考查，试题的每个选项可能覆盖一至二个知识点。对遗传的分子基础的考查以遗传物质的发现实验、核酸的元素组成、结构、分布、DNA的结构和复制，同时侧重对实验的分析能力、对知识的深化理解和运用能力的考查。

1．（2020年浙江卷（7月选考)·12）下列关于“肺炎双球菌转化实验”的叙述，正确的是（   ）

A．活体转化实验中，R型菌转化成的S型菌不能稳定遗传

B．活体转化实验中，S型菌的荚膜物质使R型菌转化成有荚膜的S型菌

C．离体转化实验中，蛋白质也能使部分R型菌转化成S型菌且可实现稳定遗传

D．离体转化实验中，经DNA酶处理的S型菌提取物不能使R型菌转化成S型菌

【答案】D

【解析】活体转化实验中，小鼠体内有大量S型菌，说明R型菌转化成的S型菌能稳定遗传，A错误；活体转化实验中，无法说明是哪种物质使R型菌转化成有荚膜的S型菌，B错误；离体转化实验中，只有S型菌的DNA才能使部分R型菌转化成S型菌且可实现稳定遗传，C错误；离体转化实验中，经DNA酶处理的S型菌提取物，其DNA被水解，故不能使R型菌转化成 S型菌，D正确。

【点睛】本题考查肺炎双球菌转化实验，旨在考查学生对教材有关实验的识记及理解能力。

2．（2019江苏卷·3）赫尔希和蔡斯的T2噬菌体侵染大肠杆菌实验证实了DNA是遗传物质，下列关于该实验的叙述正确的是（   ）

A．实验中可用15N代替32P标记DNA

B．噬菌体外壳蛋白是大肠杆菌编码的

C．噬菌体DNA的合成原料来自大肠杆菌

D．实验证明了大肠杆菌的遗传物质是DNA

【答案】C

【解析】T2噬菌体侵染细菌的实验步骤：分别用35S或32P标记噬菌体→噬菌体与大肠杆菌混合培养→噬菌体侵染未被标记的细菌→在搅拌器中搅拌，然后离心，检测上清液和沉淀物中的放射性物质；结论：DNA是遗传物质。N是蛋白质和DNA共有的元素，若用15N代替32P标记噬菌体的DNA，则其蛋白质也会被标记，A错误；噬菌体的蛋白质外壳是由噬菌体的DNA在大肠杆菌体内编码的，B错误；噬菌体的DNA合成的模板来自于噬菌体自身的DNA，而原料来自于大肠杆菌，C正确；该实验证明了噬菌体的遗传物质是DNA，D错误。

3．（2018全国Ⅲ卷，5）下列关于病毒的叙述，错误的是（   ）

A．从烟草花叶病毒中可以提取到RNA

B．T2噬菌体可感染肺炎双球菌导致其裂解

C．HIV可引起人的获得性免疫缺陷综合征

D．阻断病毒的传播可降低其所致疾病的发病率

【答案】B

【解析】烟草花叶病毒的遗传物质是RNA，因此从烟草花叶病毒中可以提取到RNA，A正确；T2噬菌体是一种寄生在大肠杆菌体内的病毒，可见，T2噬菌体可感染大肠杆菌导致其裂解，B错误；艾滋病的全称是获得性免疫缺陷综合征，其发病机理是HIV病毒主要侵染T细胞，使机体几乎丧失一切免疫功能，C正确；阻断病毒的传播，是保护易感人群的有效措施之一，可降低其所致疾病的发病率，D正确。

1．下列关于探索DNA是遗传物质的实验，叙述正确的是（   ）

A．格里非思的肺炎双球菌转化实验证明DNA可以改变生物体的遗传性状

B．艾弗里实验证明从S型肺炎双球菌中提取的DNA可直接使小鼠死亡

C．用含32P标记的噬菌体侵染未被标记的细菌，子代噬菌体均含放射性

D．用含35S标记的噬菌体侵染未被标记的细菌，子代噬菌体不含放射性

【答案】D

【解析】格里菲思的肺炎双球菌转化实验没有证明DNA是遗传物质，A错误；从S型肺炎双球菌中提取的DNA不具有毒性，不能直接使小鼠死亡，B错误；噬菌体侵染细菌实验中，噬菌体以细菌细胞内的物质为原料，合成子代噬菌体，用含32P标记的噬菌体侵染未被标记的细菌，子代噬菌体不一定都含放射性，C错误；噬菌体侵染细菌实验中，噬菌体以细胞内的物质为原料，合成子代噬菌体，用含35S标记的噬菌体侵染未被标记的细菌，子代噬菌体均不含放射性，D正确；故选D。

2．下列与遗传物质有关的说法，正确的是（   ）

A．遗传物质的基本组成单位是脱氧核苷酸

B．只有在染色体上的基因，才遵循孟德尔的遗传定律

C．病毒的RNA都能直接复制，因此可作为病毒的遗传物质

D．若DNA中腺嘌呤的比例为X，则腺嘌呤在每一条链中的比例也为X

【答案】B

【解析】RNA病毒的遗传物质是RNA，其基本组成单位是核糖核苷酸，所以遗传物质的基本组成单位不一定都是脱氧核苷酸，A错误；孟德尔遗传定律适用于进行有性生殖的真核生物细胞核基因的遗传，所以只有在染色体上的基因，才遵循孟德尔的遗传规律，B正确；病毒的RNA不一定都能直接复制，例如HIV属于逆转录病毒，其遗传物质RNA不能直接复制，C错误；若DNA中腺嘌呤的比例为X，则理论上腺嘌呤在每一条链中的比例为0～2X，D错误。

3．在人类对遗传物质的探索过程中，肺炎双球菌的体外转化实验和噬菌体侵染细菌的实验最为经典，下列有关两个实验的叙述，不正确的是（   ）

A．两实验的成功完成，都离不开细菌培养技术的支持

B．两实验设计思路都是设法将DNA与其他物质分开，单独地、直接地研究它们各自不同的遗传功能

C．肺炎双球菌体外转化实验证明了“转化因子”的存在

D．噬菌体侵染细菌的实验中，离心的目的是让上清液中析出重量较轻的T2噬菌体颗粒

【答案】C

【解析】肺炎双球菌的体外转化实验和噬菌体侵染大肠杆菌实验过程都需要对细菌进行培养，故都离不开细菌培养技术的支持，A正确；两实验设计的总体思路都是设法将DNA与其他物质分开，单独地、直接地研究它们各自不同的遗传功能，B正确；格里菲思的肺炎双球菌转化实验的推论是存在“转化因子”使R型活细菌转化为S型活细菌，并不是通过实验证明得到的此结论，故C错误，噬菌体侵染细菌的实验中，离心的目的是噬菌体蛋白质外壳和被感染了的大肠杆菌相互分离，比重较大的细菌则在沉淀物中，而比重较轻的噬菌体及其噬菌体蛋白质外壳则在上清液中，D正确；综上所述，选C项。

4．下面是噬菌体侵染细菌实验的部分实验步骤示意图，对此实验的有关叙述正确的是（   ）

A．本实验所使用的被标记的噬菌体是接种在含有35S的培养基中获得的

B．在新形成的噬菌体中没有检测到35S说明噬菌体的遗传物质是DNA而不是蛋白质

C．实验中采用搅拌和离心等手段是为了把DNA和蛋白质分开再分别检测其放射性

D．若沉淀物也有少量放射性原因可能是搅拌不充分，噬菌体的蛋白质和细菌没有分离

【答案】D

【解析】病毒只能寄生在活细胞中，要获得同位素标记的噬菌体时，应先用放射性同位素培养细菌细胞，然后让噬菌体侵染该细菌，A错误；由于噬菌体侵染细菌的过程中，35S标记的蛋白质外壳没有进入细菌中，不能观察到蛋白质在亲子代中的作用，因此该实验不能证明蛋白质不是遗传物质，由于缺乏32P标记的噬菌体侵染细菌的实验作为对照，故也不能说明DNA是遗传物质，B错误；实验中采用搅拌和离心等手段的目的是使吸附在细菌上的噬菌体的蛋白质外壳与细菌分离，C错误；用35S标记的噬菌体侵染细菌，理论上沉淀物中不含放射性，但可能由于搅拌不充分，有少量含35S的噬菌体蛋白质外壳吸附在细菌表面没有分离，随细菌离心到沉淀物中，使沉淀物中也有一定放射性，D正确。

5．下列有关遗传物质是核酸而不是蛋白质的实验证据的叙述，正确的是（   ）

A．1928年格里菲思的肺炎双球菌的体内转化实验证明将R型细菌转化为S型细菌的物质是DNA

B．1944年艾弗里的肺炎双球菌的体外转化实验运用了物质提纯鉴定技术、同位素示踪技术和细菌培养技术等两类

C．1952年赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌的实验过程是标记噬菌体→噬菌体与细菌混合培养→搅拌、离心→检测放射性

D．艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验都证明了蛋白质不是遗传物质

【答案】C

【解析】格里菲思的肺炎双球菌体内转化实验发现存在一种能将R型细菌转化为S型细菌的“转化因子”，但并没有证明这种物质是DNA，A错误；艾弗里的肺炎双球菌体外转化实验没有运用同位素示踪技术，B错误；赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌的实验过程是标记噬菌体→噬菌体与细菌混合培养→搅拌、离心→检测放射性，C正确；噬菌体侵染细菌的实验没有证明蛋白质不是遗传物质，D错误。

6．下列关于DNA的分子结构与特点的叙述，错误的是（   ）

A．脱氧核苷酸是脱氧核苷和磷酸连接起来的结构单元

B．A与T、G与C通过氢键相连，这就是卡伽夫法则

C．每个DNA分子中，碱基数=磷酸数=脱氧核糖数

D．双链DNA分子中，若一条脱氧核苷酸链中G+C=28%，则DNA分子中A占36%

【答案】B

【解析】脱氧核苷酸是脱氧核糖核酸的基本单位，脱氧核苷是脱氧核糖和对应碱基构成，是脱氧核苷和磷酸连接起来的结构单元，A正确；卡伽夫法则（碱基互补配对原则）是指A与T配对，C与G配对，但没有说明碱基之间通过氢键连接，B错误；DNA的基本组成单位是脱氧核苷酸，一分子脱氧核苷酸含有一个磷酸、一个脱氧核糖和一个含氮碱基，因此每个DNA分子中，碱基数=磷酸数=脱氧核糖数，C正确；双链DNA分子中，若一条脱氧核苷酸链中G+C=28%，则DNA分子中G+C=28%，A+T=72%，A=T=36%，D正确。故选B。

7．科学家在人体快速分裂的活细胞(如癌细胞)中发现了DNA的四螺旋结构。形成该结构的DNA单链中富含G，每4个G之间通过氢键等形成一个正方形的“G­4平面”，继而形成立体的“G～四联体螺旋结构”(如图)。下列叙述正确的是（   ）

①该结构是沃森和克里克首次发现的　②该结构由一条脱氧核苷酸链形成　③用DNA解旋酶可打开该结构中的氢键　④该结构中(A+G)/(T+C)的值与DNA双螺旋中的比值相等

A．①②        B．②③        C．①④        D．②④

【答案】B

【解析】“G～四联体螺旋结构”是由英国剑桥大学的科学家首先发现，不是沃森和克里克首次发现的，①错误；由图中实线可知，该结构由一条脱氧核苷酸链形成，②正确；DNA解旋酶能打开碱基对之间的氢键，因此用DNA解旋酶可打开该结构中的氢键，③正确；DNA双螺旋中A=T、C=G，所以(A+G)/(T+C)的值始终等于1，而该结构只有一条DNA单链，所以其(A+G)/(T+C)的值不一定等于1，因此该结构中(A+G)/(T+C)的值与DNA双螺旋中的比值不一定相等，④错误。

8．关于DNA分子的结构与复制的叙述，错误的是（   ）

A．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

B．DNA两条脱氧核苷酸链之间的碱基一定是通过氢键连接的

C．RNA分子可作为DNA合成的模板

D．噬菌体的DNA复制需要细菌提供模板、原料和酶

【答案】D

【解析】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，A正确；DNA两条脱氧核苷酸链之间的碱基一定是通过氢键连接的，B正确；RNA分子可作为DNA合成的模板，通过逆转录实现，C正确；噬菌体的DNA复制需要细菌提供原料和酶，噬菌体的DNA提供模板，D错误。

9．一个被15N标记的、含500个碱基对的DNA分子片段，其中一条链中T+A占40%。若将该DNA分子放在含14N的培养基中连续复制3次，下列相关叙述正确的是（   ）

A．该DNA分子的另一条链中T+A占60%

B．该DNA分子中含有A的数目为400个

C．该DNA分子第3次复制时需要消耗1200个G

D．经3次复制后，子代DNA中含14N的单链占1/8

【答案】C

【解析】DNA分子片段的一条链中T+A占一条链的40％，根据碱基互补配对原则，另一条链中T+A占另一条链也为40％，A错误；DNA分子片段的一条链中T+A占40％，则T+A也占该DNA分子碱基总数的40％，A=T=20％，该DNA分子中含有A的数目为500×2×20％=200个，B错误；据B中分析可知，G=C=30%，该DNA分子第3次复制时需要消耗500×2×30%×22=1200个G，C正确；经3次复制后，子代DNA中单链共16条，其中含14N的单链有14条，占总数的7/8，D错误。故选C。

10．下列有关双链DNA及其复制的叙述，正确的是（   ）

A．DNA中的每个脱氧核糖都与两个磷酸相连

B．DNA的双螺旋结构使DNA分子具有较强的稳定性

C．某一段若含有60个腺嘌呤，就一定会同时含有60个胞嘧啶

D．DNA分子复制合成的两条子链中碱基序列相同

【答案】B

【解析】DNA中的大多数脱氧核糖都与两个磷酸相连，只有两个脱氧核糖才与一个磷酸相连，分别位于链的两端，A错误；DNA分子具有较强的稳定性的原因有：双螺旋结构、磷酸与脱氧核糖交替连接形成的基本骨架、碱基之间互补配对形成氢键等，B正确；双链DNA分子中，腺嘌呤与胸腺嘧啶配对，某一段若含有60个腺嘌呤，就一定会同时含有60个胸腺嘧啶，而胞嘧啶的数量无法判断，C错误；DNA分子复制合成的两条子链中碱基序列互补，D错误。

11．有人将大肠杆菌的DNA聚合酶、4种脱氧核苷三磷酸dNTP（即dN-Pα～Pβ～Pγ，其中Pγ用P标记）、微量的T2噬菌体DNA混合液在有Mg2+存在的条件下于37℃静置30min，检测是否能合成DNA分子以及放射性。下列关于该实验的叙述，正确的是（   ）

A．无DNA合成，原DNA中无放射性，因为实验装置中未提供能量

B．有DNA合成，新DNA中无放射性，新DNA碱基序列与T2噬菌体的DNA相同

C．有DNA合成，新DNA中有放射性，新DNA碱基序列与T2噬菌体的DNA相同

D．有DNA合成，新DNA中有放射性，新DNA碱基序列与大肠杆菌的DNA相同

【答案】B

【解析】dNTP要作为DNA复制的原料则需要脱去Pβ和Pγ两个磷酸基团，该过程中可为DNA复制提供能量，A错误；由于T2噬菌体的DNA可作为模板，有原料、酶和能量，所以有DNA合成，且新合成DNA的碱基序列与T2噬菌体相同，又因Pγ用P标记，用作原料时已被脱去，故合成的DNA无放射性，B正确，C、D错误。故选B。

【点睛】解答此题要求考生识记DNA分子复制的过程、条件及产物等基础知识，能结合所学的知识准确答题。

12．下列关于基因的叙述，完全正确的一组是（   ）

①基因是控制生物性状的遗传物质的基本单位　②烟草花叶病毒的基因是有遗传效应的RNA片段　③真核生物基因分布于线粒体、叶绿体和细胞核　④生物的遗传信息是指基因中的碱基序列

A．①②④     B．②③④     C．①③④     D．①②③④

【答案】D

【解析】基因是控制生物性状的遗传物质的功能单位和结构单位，①正确；烟草花叶病毒的遗传物质是RNA，故其有遗传效应的片段是RNA片段，②正确；真核生物的基因主要位于染色体上，其次位于细胞质中(包括线粒体和叶绿体)，③正确；基因中脱氧核苷酸(碱基)排列顺序代表着遗传信息，④正确。

13．正常情况下，DNA分子在细胞内复制时，双螺旋解开后会产生一段单链区，DNA结合蛋白(SSB)能很快地与单链结合，防止解旋的单链重新配对，使DNA呈伸展状态，且SSB在复制过程中可以重复利用。下列与SSB功能相关的推测合理的是（   ）

A．SSB与DNA单链既可以结合也可以分开

B．SSB与单链的结合将不利于DNA复制

C．SSB是一种解开DNA双螺旋的解旋酶

D．SSB与单链结合遵循碱基互补配对原则

【答案】A

【解析】根据题干信息可知，SSB与DNA单链既可结合也可分开，A正确；根据题干信息可知，SSB与单链的结合将利于DNA复制，B错误；根据题干中“双螺旋解开后会产生一段单链区，DNA结合蛋白(SSB)能很快地与单链结合”，说明SSB不是一种解开DNA双螺旋的解旋酶，C错误；根据题干信息可知，SSB是一种DNA结合蛋白，故与单链的结合不遵循碱基互补配对原则，D错误。

14．下图表示利用大肠杆菌探究DNA复制方式的实验，下列叙述正确的是（   ）

A．可用噬菌体代替大肠杆菌进行上述实验

B．可用(NH4)235SO4、(NH4)232SO4分别代替15NH4Cl、14NH4Cl进行上述实验

C．试管③中b带的DNA的两条链均含有14N

D．仅比较试管②和③的结果不能证明DNA复制为半保留复制

【答案】D

【解析】据图分析，试管①的DNA全部被15N标记，离心后位于重带，试管②中DNA复制1次，结果DNA位于试管的中带，说明DNA分子中含有15N和14N；试管③中，DNA分子复制2次，结果一半位于中带（15N和14N）、一半位于轻带（14N），通过以上分析可知，DNA分子的复制方式为半保留复制。噬菌体是病毒，不能用普通培养基培养，因此不能用噬菌体代替大肠杆菌进行上述实验，A错误；S不是DNA的特征元素，因此不能用含有标记S的化合物代替15NH4Cl、14NH4Cl进行上述实验，B错误；试管③中a带的DNA的两条链均含有14N，而b带的DNA的一条链含有14N、一条链含有15N，C错误；仅比较试管②和③的结果不能证明DNA复制为半保留复制，D正确。

15．回答下列关于遗传物质的问题：

（1）在20世纪20年代，大多数科学家认为蛋白质是遗传物质，他们的理由是__________

_________________。

（2）DNA的基本组成单位是________________。DNA分子的基本骨架是____________

______。

（3）现在人们认为DNA是主要的遗传物质，理由是______________________。

（4）在遗传物质的探究过程中，显然艾弗里与赫尔希、蔡斯的实验方法并不相同，但他们的实验设计思路却是一样的，都是___________________________。

【答案】（1）蛋白质中氨基酸多种多样的排列顺序，可能蕴含着遗传信息；不同生物的蛋白质在结构上存在差异；蛋白质与生物的性状密切相关；蛋内质中氨基酸的不同排列组合可以贮存大量遗传信息   

（2）脱氧核苷酸    磷酸和脱氧核糖交替排列   

（3）大部分生物的遗传物质是DNA   

（4）设法将DNA和蛋白质分开，单独的直接的研究它们的作用

【解析】（1）在20世纪以前，科学家认识到蛋白质中氨基酸多种多样的排列顺序，可能蕴含着遗传信息；不同生物的蛋白质在结构上存在差异；蛋白质与生物的性状密切相关；蛋内质中氨基酸的不同排列组合可以贮存大量遗传信息，因此大多数科学家认为蛋白质是遗传物质。（2）DNA的基本组成单位是脱氧核苷酸，DNA分子的基本骨架是磷酸和脱氧核糖交替排列。（3）由于大部分生物的遗传物质是DNA，因此DNA是主要的遗传物质。（4）赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌的实验比艾弗里的肺炎双球菌的转化实验的实验设计思路都是设法将DNA和蛋白质分开，单独的直接的研究它们的作用。

【点睛】本题考查了人类对遗传物质的探究历程，要求学生掌握蛋白质能够作为遗传物质的条件，识记探究实验最终的实验结论，并结合所学知识准确答题。

16．请回答下列与DNA分子的结构和复制有关的问题：

（1）DNA分子复制的时间是______________________________________，一条脱氧核苷酸链上相邻的碱基靠______________________________连接。

（2）在DNA分子模型搭建实验中，如果用一种长度的塑料片代表A和G，用另一种长度的塑料片代表C和T，那么由此搭建而成的DNA双螺旋的整条模型粗细________，原因是____________________。

（3）DNA分子经过诱变，某位点上的一个正常碱基（P）变成了尿嘧啶，该DNA连续复制两次，得到的4个子代DNA分子相应位点上的碱基对分别为U—A、A—T、G—C、C—G，推测“P”可能是_____________。

【答案】（1）有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期    —脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—　

（2）相同    嘌呤必定与嘧啶互补配对   

（3）胞嘧啶或鸟嘌呤

【解析】（1）DNA分子复制发生在有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期。一条脱氧核苷酸链上相邻的碱基靠“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”连接。（2）A、G都为嘌呤，C、T都为嘧啶，根据碱基互补配对原则，一条链中的嘧啶互补配对，故搭建成的DNA模型粗细相同。（3）突变后是U，则以突变的单链为模板两次复制后形成两个DNA分子相应位点上的碱基是G—C、C—G。所以P点是正常碱基，可能是G或C。

17．科学家分别用放射性同位素35S、32P标记的T2噬菌体去侵染细菌，几分钟后用离心机分离，静置，待菌液分层后检测上清液和沉淀中的放射性（如下图所示）。请回答：

（1）T2噬菌体由________________________（化学成分）构成。

（2）经检测发现：A管中上清液①中有放射性，沉淀②没有放射性，说明噬菌体的________没有进入细菌体内；B管中上清液③没有放射性，沉淀④有放射性，说明噬菌体的________进入到细菌体内。此实验证明_______是T2噬菌体的遗传物质。

（3）假定一个被32P标记的噬菌体产生了500个子代噬菌体，其中含有32P的个体数是_________。

【答案】（1）DNA和蛋白质   

（2）蛋白质　　DNA　　DNA   

（3）2

【解析】（1）病毒由核酸和蛋白质构成，T2噬菌体由DNA和蛋白质构成。（2）如果噬菌体的蛋白质没有进入细菌体内，B管中上清液③没有放射性，沉淀④有放射性。此实验证明蛋白质是T2噬菌体的遗传物质。（3）32P标记的噬菌体的DNA，根据半保留复制的原则可知，无论该个体复制多少代，其所有子代中只有两个DNA分子中含有32P。