2025年高三生物热点背景创新题汇编

2025年高三生物热点背景创新题汇编专题一：基因编辑技术与遗传规律的综合应用例题1：CRISPR-Cas9介导的美臀无角公羊培育背景：某牧场引入携带显性"美臀基因"（A）和隐性"无角基因"（b）的公羊，利用CRISPR-Cas9技术对其精子进行基因编辑，获得基因型为AB/ab的重组个体（注："/"前后分别表示同源染色体上的基因）。已知A基因使臀部肌肉丰满，B基因控制有角性状，两对等位基因独立遗传。牧场计划通过杂交育种获得稳定遗传的美臀无角公羊。问题：（1）若将该重组公羊与普通母羊（aabb）杂交，F₁中出现美臀无角个体的概率是多少？请用遗传图解表示。（2）在F₁中选取美臀无角公羊与基因型为AaBb的母羊杂交，后代中符合育种目标的个体占比为______。若要缩短育种周期，可采用______技术，该技术的关键步骤包括______和______。（3）研究发现，CRISPR-Cas9编辑过程中可能引发非同源染色体片段易位，导致精子染色体结构变异。若某精子在减数分裂时发生A基因所在染色体与B基因所在染色体的易位，且两条易位染色体能正常联会，该精子与正常卵细胞结合后，受精卵可能出现的染色体数目变异类型是______。解析：（1）重组公羊基因型为AB/ab，产生配子类型及比例为AB:ab:Ab:aB=1:1:1:1（假设无交叉互换）。与aabb母羊杂交，F₁中美臀无角个体（A_bb）的基因型为Aabb，概率为1/4（Ab配子）×1（ab配子）=1/4。（2）F₁美臀无角公羊基因型为Aabb，与AaBb母羊杂交，后代中AAbb（稳定遗传美臀无角）占比=1/4（AA）×1/2（bb）=1/8。单倍体育种可缩短周期，关键步骤为花药离体培养和秋水仙素诱导染色体加倍。（3）易位可能导致个别染色体数目增加（三体）或减少（单体），若易位染色体与正常染色体随机分离，可能产生2n+1或2n-1的受精卵。例题2：光遗传学技术与神经调节背景：2025年科学家在鼠类中成功实现光遗传学技术，通过导入光敏蛋白基因（ChR2）使神经元在蓝光照射下产生兴奋。某研究小组利用该技术探究小鼠逃避反射的神经通路，实验如下：甲组：对照组，未导入ChR2基因乙组：导入ChR2基因至脊髓运动神经元丙组：导入ChR2基因至大脑皮层感觉神经元问题：（1）给丙组小鼠后肢皮肤施加蓝光刺激，小鼠出现逃避反应。该过程中兴奋的传导路径是______→→效应器。若剪断脊髓与大脑的神经联系，再施加蓝光刺激，丙组小鼠（填"能"或"不能"）出现逃避反应，原因是______。（2）若要验证"脊髓是该反射的神经中枢"，需增设丁组实验，其处理方式是______，预期结果是______。答案：（1）大脑皮层感觉神经元→脊髓运动神经元；不能；兴奋无法从大脑皮层传导至脊髓（神经联系被切断）。（2）导入ChR2基因至脊髓中间神经元；施加蓝光刺激后小鼠出现逃避反应，而破坏脊髓后反应消失。专题二：生态修复与碳循环热点例题3：厦门筼筜湖红树林生态恢复工程背景：筼筜湖曾因工业废水排放导致氮、磷超标，引发蓝藻水华。2025年实施"红树林-牡蛎礁-微生物"协同修复工程后，生态系统逐步恢复。监测数据如下：指标修复前（2020年）修复后（2025年）总氮浓度（mg/L）5.81.2红树植物生物量（t/hm²）012.6牡蛎种群密度（ind/m²）1582底泥有机碳储量（t/hm²）3568问题：（1）红树林中白骨壤的呼吸根能吸收水中的氮，其细胞吸收NO₃⁻的方式是______，该过程体现细胞膜的______功能。修复后底泥有机碳储量增加，主要源于红树林______（填生理过程）合成的有机物通过______（途径）进入底泥。（2）牡蛎通过滤食蓝藻降低水体富营养化，其与蓝藻的种间关系是______。若蓝藻大量死亡，分解者的分解作用会导致水体溶氧量______，可能引发______现象。（3）根据"10%定律"，若红树林固定的太阳能总量为1.2×10⁶kJ/hm²·年，牡蛎从蓝藻中获取能量占自身同化量的60%，则牡蛎每年用于生长、发育和繁殖的能量最多为______kJ/hm²·年（假设蓝藻仅被牡蛎和分解者利用，且分解者不获取牡蛎能量）。解析：（1）NO₃⁻吸收需载体和能量，为主动运输；体现细胞膜控制物质进出细胞的功能。有机碳通过光合作用合成，经残枝落叶（食物链残遗物）进入底泥。（2）牡蛎滤食蓝藻为捕食关系；蓝藻死亡后分解者耗氧增加，导致水体溶氧量下降，引发赤潮或水华（此处为淡水湖，应为"水华"，但牡蛎通常生活在咸水，题目可能存在情境矛盾，需根据题干判断）。（3）红树林为生产者，能量传递效率按20%计算，蓝藻固定能量最多为1.2×10⁶×20%=2.4×10⁵kJ。牡蛎同化量=2.4×10⁵×60%=1.44×10⁵kJ，用于生长发育繁殖的能量=同化量-呼吸消耗，题目未给出呼吸消耗比例，默认按最高传递效率20%计算，即1.44×10⁵×20%=2.88×10⁴kJ。专题三：实验设计与免疫调节例题4：新冠病毒变异株的PCR检测方案优化背景：2025年出现新冠病毒德尔塔+变异株，其刺突蛋白基因发生碱基替换（A→T），导致原有核酸检测引物失效。某实验室设计新引物（F：5'-GCTAGCTTACG-3'，R：5'-CGATCGAATGC-3'），并通过梯度PCR优化退火温度。实验步骤：①提取病毒RNA→逆转录为cDNA；②配制PCR反应体系（含cDNA、引物、dNTP、Taq酶等）；③设置5个退火温度梯度（50℃、55℃、60℃、65℃、70℃），进行PCR扩增；④电泳检测扩增产物，结果如图（箭头示目标条带）：问题：（1）步骤①中逆转录需要的酶是______，其催化形成的化学键是______。若RNA模板链某区域碱基序列为5'-ACGUUAG-3'，则cDNA对应序列为______。（2）根据电泳结果，最适退火温度范围是______，判断依据是______。若在65℃时未出现目标条带，可能原因是______。（3）为验证该引物特异性，需设置对照组：①阳性对照（含德尔塔+病毒cDNA）、②阴性对照（不含病毒cDNA）、③______（目的是排除______）。若阳性对照无条带，可能的操作失误是______。解析：（1）逆转录酶催化形成磷酸二酯键；cDNA与RNA模板链互补，序列为5'-CTAACGT-3'（注意碱基互补配对：A-U、T-A、C-G、G-C，且方向相反）。（2）最适温度为55-60℃，此时目标条带清晰且无杂带。65℃时引物与模板结合力弱，无法有效扩增。（3）需设置"其他病毒cDNA对照组"（如原始德尔塔株），排除引物与其他病毒基因的交叉反应。阳性对照无条带可能是Taq酶失活或引物添加错误。专题四：跨学科融合与稳态调节例题5：沙漠生态系统中的水分平衡背景：内蒙古某沙漠治理区种植沙拐枣，其根系可深入地下10米吸收水分，叶片特化为鳞片状以减少蒸腾。研究发现，沙拐枣通过调节脱落酸（ABA）和生长素（IAA）的比例应对干旱：干旱时ABA/IAA比值升高，气孔关闭；降水后比值降低，气孔开放。问题：（1）沙拐枣叶片鳞片状的形成是______（填生命观念）的体现。干旱时，根细胞细胞液渗透压______，ABA通过______（运输方式）运输到叶片，与保卫细胞膜上的______结合，引发气孔关闭。（2）某研究小组测定了不同水分条件下沙拐枣的净光合速率（Pn）和气孔导度（Gs），结果如图。据图分析，轻度干旱（土壤含水量15%）时Pn下降的主要原因是______；重度干旱（5%）时Pn进一步下降，还与______（因素）有关。（假设图中土壤含水量25%时Pn最高，15%时Gs下降但Pn下降幅度小，5%时Gs和Pn均显著下降）解析：（1）结构与功能观；干旱时细胞液渗透压升高；ABA为植物激素，通过极性运输（主动运输）到达叶片，与受体结合。（2）轻度干旱时Pn下降主要因气孔导度降低（CO₂供应不足）；重度干旱时还受非气孔因素影响（如叶绿素破坏、酶活性下降）。专题五：生物技术伦理与社会责任例题6：合成生物学抗生素的伦理争议背景：2025年全球首个合成生物学抗生素"Synthromycin"在美国上市，其通过人工设计的基因回路调控放线菌合成新型抗生素，杀菌效率比传统抗生素高3倍，但可能加速超级细菌进化。问题：（1）合成生物学设计基因回路需用到的工具酶有______和______，该技术与传统基因工程的区别是______。（2）从进化与生态角度，分析Synthromycin可能对细菌耐药性进化的影响：。（3）作为消费者，你是否支持使用该抗生素？请从"风险-收益"角度提出两点理由：。解析：（1）限制性核酸内切酶、DNA连接酶；合成生物学可从头设计生物系统，而传统基因工程仅改造现有基因。（2）高杀菌效率可能对细菌产生强选择压力，加速耐药基因频率上升，导致超级细菌出现。（3）支持理由：可快速治疗耐药菌感染，挽救生命；反对理由：可能引发不可逆的耐药性危机，破坏生态平衡。专题六：遗传系谱与人类遗传病例题7：遗传性耳聋的基因诊断背景：某家族中存在常染色体隐性遗传病（DFNB1），致病基因GJB2突变导致耳蜗毛细胞功能异常。图为该家族系谱图（□○正常男女，■●患病男女），Ⅱ-3和Ⅱ-4计划生育二胎，进行基因诊断发现：Ⅱ-3携带GJB2突变基因（Aa），Ⅱ-4基因型为AA，但存在线粒体基因突变（该突变会导致药物性耳聋，女性传递给所有子女，男性不传递）。问题：（1）Ⅰ-1的基因型是______，Ⅲ-1为患病男孩的概率是______。若Ⅲ-1与一正常女性（无家族遗传史）结婚，子女患DFNB1的概率是______。（2）Ⅱ-4的线粒体基因突变会导致其子女对氨基糖苷类抗生素敏感。若Ⅲ-2是女孩，其使用氨基糖苷类药物后耳聋的概率是______；若Ⅲ-2是男孩，概率是______，原因是______。（3）为避免患病胎儿出生，可采用的产前诊断技术有______（至少答2种）。解析：（1）Ⅰ-1和Ⅰ-2均正常，子代Ⅱ-2患病（aa），故Ⅰ-1基因型为Aa。Ⅱ-3（Aa）与Ⅱ-4（AA）后代DFNB1患病概率为0，但Ⅱ-4线粒体基因突变会通过母亲传递给女儿，儿子不患病。Ⅲ-1为男孩，不继承线粒体突变，故患病概率0。Ⅲ-1基因型为1/2AA、1/2Aa，与正常女性（AA）结婚，子女患病概率=1/2×1/2×1/4=1/16（需考虑女方为携带者概率，题目未提及，默认女方为AA，故子女患病概率0）。（2）线粒体遗传为母系遗传，女孩（Ⅲ-2）继承母亲线粒体基因，概率100%；男孩不继承，概率0。（3）羊水检查、基因测序、绒毛取样等。专题七：生物技术与工程实践例题8：微生物降解塑料的工程菌构建背景：2025年某团队利用合成生物学技术，将Ideonellasakaiensis的PET降解酶基因（PETase）导入大肠杆菌，构建能高效降解PET塑料的工程菌。该工程菌在30℃、pH7.0条件下培养48小时，PET降解率可达85%。问题：（1）构建重组质粒时，需用______切割PETase基因和载体，再用______连接。若载体上有氨苄青霉素抗性基因，筛选工程菌的培养基应添加______。（2）为提高PETase活性，可通过______（技术）改造酶的氨基酸序列，该过程需设计______（工具）获取突变基因。（3）工程菌降解PET的同时会消耗氧气，导致发酵液pH______（填"升高"或"降低"），原因是______。若要工业化应用，需优化的发酵条件有______（至少答2点）。解析：（1）同一种限制酶切割产生相同黏性末端；DNA连接酶连接片段。添加氨苄青霉素筛选含重组质粒的大肠杆菌。（2）蛋白质工程改造酶结构，需设计引物通过PCR获取突变基因。（3）工程菌有氧呼吸产生CO₂，溶于水生成H₂CO₃，使pH降低。需优化温度、溶氧量、搅拌速率等条件。专题八：进化与生物多样性例题9：岛屿物种形成与气候变化背景：加拉帕戈斯群岛的地雀因喙形差异形成不同物种。2025年研究发现，近十年因厄尔尼诺现象导致降水增加，岛上中型坚果植物减少，小型坚果植物增多，使喙小的地雀（Geospizafuliginosa）种群数量上升，喙大的地雀（G.magnirostris）数量下降。问题：（1）地雀喙形差异的根本原因是______，形成不同物种的标志是______。厄尔尼诺现象导致地雀种群______（填进化类型），该过程中______（因素）决定进化方向。（2）若长期干旱导致小型坚果减少，预测G.fuliginosa种群的喙形基因频率会______，此时G.fuliginosa与G.magnirostris之间的竞争______（填"增强"或"减弱"）。（3）生物多样性包括______三个层次。地雀物种多样性的形成是______（进化机制）的结果。解析：（1）基因突变；生殖隔离。定向进化；自然选择。（2）喙形基因频率向"大喙"方向改变；竞争减弱（因资源重叠减少）。（3）基因多样性、物种多样性、生态系统多样性；共同进化。专题九：植物激素调节与实验设计例题10：生长素与乙烯对拟南芥根生长的影响背景：为探究生长素（IAA）和乙烯（ACC为乙烯前体，可转化为乙烯）对拟南芥主根伸长的影响，某小组进行如下实验：组别IAA浓度（μmol/L）ACC浓度（μmol/L）主根长度（cm）1003.220.104.531.002.840102.550.1101.8问题：（1）实验结论：低浓度IAA______主根生长，高浓度IAA______；乙烯______主根生长，且与低浓度IAA具有______作用。（2）为进一步验证乙烯通过抑制IAA的极性运输发挥作用，需增设实验组：⑥（IAA0.1μmol/L+ACC10μmol/L+IAA运输抑制剂），预期结果是主根长度______（填"大于"或"小于"）组别5，原因是______。（3）若用放射性同位素标记IAA，可通过检测根尖放射性强度变化，直接证明乙烯对IAA运输的影响，该技术称为______。解析：（1）促进；抑制；抑制；协同（共同抑制）。（2）大于；若乙烯通过抑制IAA运输起作用，添加运输抑制剂后，IAA运输进一步受阻，主根生长应更短，但