2025年全国中学生生物学联赛试题及标准答案

2025年全国中学生生物学联赛试题及标准答案一、细胞生物学与生物化学1.（单选）在真核细胞中，下列哪一条信号通路主要依赖IP3作为第二信使？A.cAMPPKA通路 B.JAKSTAT通路 C.PLCIP3Ca2+通路 D.RasMAPK通路答案：C解析：磷脂酶C（PLC）水解PIP2生成IP3，IP3结合内质网膜受体，促使Ca2+释放，升高胞质Ca2+浓度。2.（单选）将纯化的线粒体置于含ADP、Pi、Mg2+及呼吸底物的等渗缓冲液中，通氧后耗氧速率极高；若再加入寡霉素，则耗氧速率几乎不变，但不再合成ATP。这一结果可直接证明：A.氧化磷酸化依赖质子梯度 B.电子传递链与ATP合酶物理分离 C.寡霉素抑制ATP合酶Fo部 D.线粒体内膜对质子不通透答案：C解析：寡霉素结合Fo，阻断质子回流，ATP合酶失活，电子传递仍可进行，耗氧不减，但ATP合成停止。3.（单选）某酶遵循米氏方程，其kcat=50s⁻¹，Km=2mmol·L⁻¹。当底物浓度为8mmol·L⁻¹时，催化效率（kcat/Km）的单位是：A.L·mmol⁻¹·s⁻¹ B.mmol·L⁻¹·s⁻¹ C.s⁻¹ D.L·mol⁻¹·s⁻¹答案：A解析：kcat/Km=50/2=25L·mmol⁻¹·s⁻¹。4.（多选）下列哪些实验结果支持“RNA世界”假说？A.核糖体肽酰转移酶活性由rRNA催化 B.某些病毒以RNA为遗传物质 C.体外筛选获得可催化自身复制的RNA D.真核mRNA前体可发生自我剪接答案：A、C、D解析：B仅说明RNA可储存信息，不直接说明其催化能力；A、C、D均展示RNA兼具信息模板与催化双重角色。5.（填空）若某蛋白质由α螺旋构成，其每圈上升0.54nm，含3.6个残基。一段连续36个氨基酸的α螺旋轴向长度为________nm。答案：5.4解析：36/3.6×0.54=5.4nm。6.（实验设计）设计实验验证“植物根尖分生区细胞有丝分裂中期持续时间与温度呈负相关”。要求写出实验组设置、观测指标、数据统计方法。答案要点：①材料：蚕豆根尖，恒温培养箱5组（15、20、25、30、35℃）。②同步化：羟基脲阻断16h，洗去后再分别置于目标温度恢复。③取样：每30min取根尖，卡诺固定，醋酸洋红压片。④指标：中期细胞比例=中期细胞数/分裂相细胞总数×100%。⑤统计：单因素方差分析，线性回归检验温度与中期比例的负相关，显著性水平α=0.01。7.（计算）某细菌培养物在葡萄糖限制恒化器中稳态生长，稀释率D=0.6h⁻¹，底物残留浓度S=0.2mmol·L⁻¹。已知μmax=1.0h⁻¹，Ks=0.1mmol·L⁻¹。求此时比生长速率μ。答案：μ=D=0.6h⁻¹（稳态定义）。解析：恒化器稳态时μ=D，与Monod方程无关。8.（综合）CRISPRCas9系统造成脱靶的主要生化原因是什么？提出两条降低脱靶的蛋白质工程策略并说明原理。答案：原因：sgRNA与非靶DNA间形成有限错配仍能激活Cas9切割。策略：①高保真Cas9变体（如SpRYCas9HF1），通过突变REC3结构域降低对非完美互补DNA的稳定性；②切口酶Cas9n双切口策略，需两条sgRNA同时识别相邻位点，降低单一位点脱靶概率。二、遗传学与进化生物学9.（单选）果蝇X染色体上有一隐性致死基因l，杂合雌蝇与正常雄蝇交配，F1随机交配，F2成体中雌蝇占比理论值为：A.1/2 B.2/3 C.3/8 D.4/9答案：B解析：l在雄性半合即致死，F1雌蝇1/2XlX+，1/2X+X+；雄蝇全部X+Y。F1雌配子Xl:X+=1:3，雄配子X+:Y=1:1，随机交配得F2雌性占(1/4×1+3/4×1)/(11/4×1/2)=2/3。10.（单选）某植物自交不亲和由S位点复等位基因控制。S1S2×S1S3可育子代基因型为：A.S1S1 B.S2S3 C.S1S3 D.S1S2答案：B解析：花粉携带S1在S1S2雌蕊中被拒，S3花粉可受精，故子代仅S2S3。11.（多选）下列哪些现象属于遗传漂变？A.瓶颈效应 B.选择性清扫 C.建立者效应 D.背景选择答案：A、C解析：B、D由选择驱动，A、C为随机抽样导致等位基因频率波动。12.（填空）人类Y染色体STR突变率平均为2×10⁻³/位点/代。某父系家族已传10代，两男性相隔10代共累积STR差异的期望值为________个位点。答案：0.04解析：每代每方向期望突变率2×10⁻³，双向独立，10代差异期望=2×10⁻³×10×2=0.04。13.（分析）某二倍体群体初始时p=0.5，每代自交率100%，无突变无选择，求t代后杂合子频率Ht。答案：Ht=(1/2)^t。解析：自交使杂合子每代减半。14.（综合）比较人类与黑猩猩基因组发现，人类2号染色体为端粒融合产物。请给出两条分子证据并说明该融合如何促进物种分化。答案：证据：①人类2号染色体内部存在黑猩猩两条端着丝粒染色体末端同源序列，方向相反，形成退化端粒序列(TTAGGG)n；②融合位点保留的着丝粒残迹（黑猩猩着丝粒特异性重复序列）在人类2号染色体长臂可见。作用：融合造成大规模重排，降低杂合子育性，加速生殖隔离。三、植物生物学与生态学15.（单选）C4植物叶肉细胞中CO2最初被固定的碳产物是：A.3磷酸甘油酸 B.草酰乙酸 C.核酮糖1,5二磷酸 D.磷酸烯醇丙酮酸答案：B解析：PEPC催化HCO3⁻与PEP生成OAA。16.（单选）下列哪种植物激素主要通过26S蛋白酶体途径降解其抑制蛋白从而快速激活响应？A.生长素 B.赤霉素 C.脱落酸 D.乙烯答案：B解析：赤霉素诱导GID1SLY1与DELLA蛋白结合，导致DELLA泛素化降解。17.（多选）热带雨林垂直分层显著，下列哪些特征为林冠层植物共性？A.叶片具滴水尖 B.耐荫性强 C.表皮具厚角质层 D.气下生支持根答案：A、C解析：B为下层特征，D为滨岸特征。18.（填空）若某草原净初级生产力(NPP)为500g·m⁻²·a⁻¹，家羊摄食量占NPP20%，同化效率60%，生产效率5%，则每公顷年增羊肉________kg。答案：30解析：5000m²×0.5kg·m⁻²×0.2×0.6×0.05=30kg。19.（实验）设计实验证明“根瘤菌结瘤因子（Nodfactor）是豆科植物根毛卷曲的充分条件”。答案：①无菌水培豌豆，分三组：a.不加任何处理；b.加野生型根瘤菌；c.加Nod因子缺失突变菌。②另设d组：纯化Nod因子（10⁻⁹mol·L⁻¹）直接加入。③观测根毛卷曲率。④结果：b、d组卷曲率>80%，a、c组<5%，证明Nod因子单独足以诱导卷曲。20.（综合）解释为何高山植物常呈垫状生长，并从能量平衡角度给出数学模型。答案：垫状形态减小边界层厚度，降低对流热损失，能量平衡方程：Qabs=εσT⁴+h(T–Ta)+λE垫状使h减小，T升高，促进光合作用；同时增大比表面积，捕获长波辐射，夜间防霜。四、动物生理学与行为学21.（单选）人在急性高原暴露时，过度通气导致动脉血pH升高，此时肾脏开始代偿的时间约为：A.数秒 B.数分钟 C.数小时 D.2–3天答案：D解析：肾小管减少HCO3⁻重吸收需基因表达新转运蛋白，耗时2–3天。22.（单选）下列哪项不是昆虫气管系统直接特征？A.氧扩散速率与距离平方成反比 B.大型昆虫通过腹部泵通风 C.气管可随蜕皮更新 D.血淋巴含大量血红蛋白运氧答案：D解析：昆虫无血红蛋白运氧。23.（多选）关于鸟类长距离迁徙能量策略，正确的是：A.雨燕在停歇地主要增加脂肪而非糖原 B.红腹滨鹬迁飞前肝脂肪酶活性升高 C.白鹳利用热气流减少振翅耗能 D.蜂鸟在跨越墨西哥湾时采用“蛙跳”策略答案：A、B、C解析：蜂鸟为连续跨海飞行，非蛙跳。24.（填空）某变温动物体温依赖环境温度，其耗氧量随温度升高呈指数增长，Q10=2。若15℃时耗氧量为10mL·h⁻¹，则25℃时为________mL·h⁻¹。答案：20解析：Q10=2，10℃差值，耗氧翻倍。25.（计算）哺乳动物肾小球滤过率(GFR)为125mL·min⁻¹，血浆葡萄糖浓度5mmol·L⁻¹，肾糖阈10mmol·L⁻¹，求每分钟葡萄糖滤过量。答案：0.625mmol解析：125mL×5mmol·L⁻¹=625μmol=0.625mmol。26.（综合）解释为何深海鱼类骨骼常含高比例脂肪，并从浮力调节角度给出物理模型。答案：脂肪密度约0.9g·cm⁻³，低于海水1.025g·cm⁻³，可替代致密骨骼，减小整体密度；模型：ρfish=(mbone+mfat+mmuscle)/(Vbone+Vfat+Vmuscle)提高mfat/Vfat可降低ρfish，实现中性浮力，减少能量消耗。五、微生物学与生物技术27.（单选）下列哪类古菌细胞膜脂质特征为sn2,3双植烷甘油二醚？A.甲烷短杆菌属 B.盐杆菌属 C.热原体属 D.硫化叶菌属答案：A解析：甲烷短杆菌为广古菌门，含C20二醚。28.（单选）在工业上利用大肠杆菌生产重组胰岛素时，采用融合表达策略的主要目的是：A.提高转录速率 B.防止宿主蛋白酶降解 C.增加质粒拷贝数 D.促进二硫键正确配对答案：B解析：融合伴侣如MBP可屏蔽蛋白酶切位点。29.（多选）下列哪些方法可直接测定微生物活菌数？A.平板菌落计数 B.流式细胞术结合荧光染色 C.qPCR测16SrRNA基因 D.膜过滤法培养计数答案：A、B、D解析：qPCR测DNA总量，含死菌。30.（填空）若某噬菌体裂解周期为30min，感染复数MOI=0.1，理论上经120min后一个宿主细胞平均释放子代噬菌体________个。答案：16解析：120min含4代，MOI=0.1，单细胞裂解量=2^4=16。31.（实验）设计CRISPRi系统在大肠杆菌中可逆抑制lacZ基因的方案，要求使用无水四环素(aTc)诱导。答案：①构建质粒：dCas9由PLtetO1驱动，sgRNA靶向lacZ起始密码区，由PJ23119驱动。②转化ΔlacZ::cat菌株，补充lacZ回补报告。③添加0–100ng·mL⁻¹aTc，测β半乳糖苷酶活性，绘制剂量响应曲线；撤药后酶活性恢复，验证可逆。32.（综合）阐述合成生物学中“遗传防火墙”概念，并给出两种实现策略。答案：概念：防止工程菌与天然菌水平基因转移，确保生物安全。策略：①非天然氨基酸依赖型翻译系统，工程菌tRNA/氨酰tRNA合成酶对天然氨基酸无活性，逃逸即死亡；②recA敲除加紫外线敏感突变，限制同源重组与DNA修复，降低存活率。六、生物信息学与系统生物学33.（单选）在BLAST中，E值最接近下列哪种含义？A.比对得分 B.假阳性期望数 C.序列一致性百分比 D.进化距离答案：B解析：E值表示在数据库中随机获得≥当前得分比对的期望数目。34.（单选）下列哪种聚类算法最适合处理单细胞RNAseq高维稀疏矩阵？A.Kmeans B.层次聚类 C.DBSCAN D.Leiden答案：D解析：Leiden基于图模块度优化，适合大规模稀疏图。35.（多选）下列哪些数据库主要收录蛋白质相互作用网络？A.STRING B.BioGRID C.UniProt D.IntAct答案：A、B、D解析：UniProt为序列与功能注释库。36.（填空）若某基因组大小3Gb，测序读长150bp，平均覆盖度30×，共获得________Gb原始数据。答案：90解析：3Gb×30=90Gb。37.（编程）给定FASTA文件，请写出Python代码统计每条序列GC含量，并输出最高GC含量的序列ID。答案：```pythonfromBioimportSeqIOmax_gc,max_id=0,''forrecinSeqIO.parse('genome.fa','fasta'):seq=str(rec.seq).upper()gc=(seq.count('G')+seq.count('C'))/len(seq)100ifgc>max_gc:max_gc,max_id=gc,rec.idprint(max_id,f'{max_gc:.2f}%')```38.（综合）解释单细胞ATACseq中“插入片段长度周期性”现象，并给出其生物学意义。答案：转座酶优先切割核小体连接DNA，片段长度呈现~50bp整数倍，对应核小体重复单位；周期峰可推断染色质开放间距，识别核小体定位，揭示调控元件精确位置。七、综合与前沿39.（单选）2024年诺贝尔生理学或医学奖授予关于miRNA的发现，let7首次发现于：A.小鼠 B.果蝇 C.线虫 D.人类答案：C解析：线虫let7为第二个被发现的miRNA。40.（单选）在“人类细胞图谱”计划中，用于定义免疫细胞亚群最可靠的标记策略是：A.单标记CD分子 B.转录组+表面蛋白+CITEseq C.形态学染色 D.代谢组答案：B解析：多模态整合提高分辨率。41.（多选）下列哪些技术可实现单细胞水平空间转录组？A.Visium B.Slideseq C.MERFISH D.scRNAseq答案：A、B、C解析：D无空间信息。42.（填空）若某基因驱