2025年高三生物高考元認知能力考查模擬試題一、選擇題（每題6分，共36分）1.新冠病毒變異株的傳播力進化研究中，科研團隊對比了原始株與Omicron株的刺突蛋白結構，發(fā)現(xiàn)Omicron株的RBD區(qū)域新增5個氨基酸突變。為驗證這些突變對病毒入侵細胞能力的影響，研究人員設計了三組實驗：①野生型刺突蛋白表達載體轉染HEK293T細胞；②突變型刺突蛋白表達載體轉染HEK293T細胞；③空白載體轉染HEK293T細胞。隨后檢測細胞與ACE2受體的結合效率。下列關于實驗設計的元認知分析，正確的是（）A.實驗③的作用是排除細胞本身對ACE2受體表達的影響，體現(xiàn)對無關變量的控制意識B.若僅比較①和②的結果，可直接得出“突變增強病毒入侵能力”的結論，無需重復實驗C.實驗中未考慮刺突蛋白表達量的差異，說明科研團隊缺乏對實驗誤差的預判能力D.該實驗設計未遵循“單一變量原則”，因為RBD區(qū)域存在多個氨基酸突變2.某同學在探究“光照強度對光合作用速率影響”的實驗中，誤將NaHCO?溶液濃度從1%提高到5%，導致實驗結果與預期完全不符。該同學的下列反思中，屬于元認知技能范疇的是（）A.重新查閱教材，確認NaHCO?溶液的作用是提供CO?B.分析濃度過高可能導致氣孔關閉，從而抑制光合速率C.決定下次實驗設置1%、3%、5%三個濃度梯度進行對比D.意識到“預實驗能減少正式實驗誤差”的重要性3.下表為某生態(tài)系統(tǒng)中能量流動的部分數(shù)據(jù)（單位：kJ/（m2·a）），下列對數(shù)據(jù)的批判性分析正確的是（）營養(yǎng)級同化量呼吸消耗流入下一營養(yǎng)級分解者利用第一營養(yǎng)級15000600015003000第二營養(yǎng)級1500750150300第三營養(yǎng)級15090？30A.第三營養(yǎng)級“流入下一營養(yǎng)級”的能量應為15kJ，體現(xiàn)能量傳遞效率約10%B.表格數(shù)據(jù)存在矛盾：第二營養(yǎng)級的同化量（1500）應等于呼吸消耗（750）+流入下一營養(yǎng)級（150）+分解者利用（300）C.若補充“未利用的能量”數(shù)據(jù)，可完善生態(tài)系統(tǒng)能量流動模型的完整性D.該生態(tài)系統(tǒng)的總能量為15000kJ/（m2·a），反映生產者固定的太陽能總量4.研究發(fā)現(xiàn)，腫瘤細胞可通過上調PD-L1蛋白與T細胞表面PD-1受體結合，抑制T細胞活性。某新型抗癌藥物A的作用機制如下圖所示。下列基于圖示的推理中，需進一步實驗驗證的是（）（圖注：藥物A與PD-L1蛋白結合后，PD-L1無法與PD-1結合）A.藥物A可能通過競爭性抑制PD-L1/PD-1結合發(fā)揮作用B.藥物A處理后，T細胞的增殖能力可能增強C.腫瘤患者使用藥物A后，血液中PD-L1濃度會升高D.藥物A對PD-L1高表達的腫瘤療效可能優(yōu)于低表達腫瘤5.某研究團隊通過基因編輯技術敲除小鼠的X基因，發(fā)現(xiàn)小鼠出現(xiàn)血糖升高、胰島素抵抗等糖尿病癥狀。該團隊據(jù)此得出“X基因是維持血糖穩(wěn)態(tài)的關鍵基因”的結論。若要強化結論的嚴謹性，最需補充的實驗是（）A.檢測野生型小鼠X基因的表達部位是否包括胰島B細胞B.對敲除小鼠進行X基因回補實驗，觀察癥狀是否緩解C.比較敲除小鼠與野生型小鼠的進食量和體重差異D.分析X基因編碼蛋白的氨基酸序列是否與胰島素受體同源6.某同學在復習“遺傳定律”時，繪制了如下思維導圖，其中存在科學性錯誤的環(huán)節(jié)是（）基因分離定律→實質：等位基因隨同源染色體分離而分離→驗證：測交實驗（F?×隱性純合子）→應用：雜交育種中篩選顯性純合子（連續(xù)自交）↓基因自由組合定律→實質：非同源染色體上的非等位基因自由組合→驗證：花粉鑒定法（觀察F?產生的配子類型）→應用：計算雙雜合子自交后代重組類型比例（3/8）A.基因分離定律的實質描述B.測交實驗的驗證邏輯C.自由組合定律的實質描述D.雙雜合子自交后代重組類型比例二、非選擇題（共54分）7.（14分）為探究“溫度對唾液淀粉酶活性的影響”，某興趣小組設計了如下實驗方案：步驟操作內容①取3支試管，編號A、B、C，各加入2mL1%淀粉溶液②A試管置于0℃冰水浴，B試管置于37℃水浴，C試管置于100℃沸水浴，保溫5分鐘③各試管加入1mL稀釋唾液，搖勻后繼續(xù)保溫10分鐘④各試管加入2mL斐林試劑，搖勻后水浴加熱2分鐘，觀察顏色變化（1）該方案存在明顯設計缺陷，請從變量控制角度提出改進建議：。若按原方案實驗，可能出現(xiàn)的異常結果是，原因是________________________。（2）某同學認為“步驟④應改用碘液檢測”，并闡述理由：“斐林試劑需水浴加熱，會改變C試管的溫度，影響實驗結果”。該同學的反思體現(xiàn)了元認知的__________成分（填“知識”“體驗”或“技能”）。（3）改進實驗后，若A試管呈藍色、B試管呈磚紅色、C試管呈藍色，能否得出“0℃和100℃條件下淀粉酶完全失活”的結論？請說明判斷依據(jù)：________________________。8.（16分）研究發(fā)現(xiàn)，植物激素脫落酸（ABA）在種子萌發(fā)中起抑制作用。某科研團隊克隆到ABA信號通路中的關鍵基因SnRK2，并開展了如下實驗：實驗一：將野生型擬南芥種子分別置于含0μM、0.5μM、1.0μM、2.0μMABA的培養(yǎng)基中，統(tǒng)計萌發(fā)率（見下圖左）。實驗二：將SnRK2基因敲除突變體（snrk2）與野生型種子，均置于含1.0μMABA的培養(yǎng)基中，統(tǒng)計萌發(fā)率（見下圖右）。（左圖：隨ABA濃度升高，野生型種子萌發(fā)率逐漸降低；右圖：snrk2突變體萌發(fā)率顯著高于野生型）（1）實驗一的自變量是__________，因變量是__________。若要使實驗結論更嚴謹，需補充的對照組是________________________。（2）根據(jù)實驗二結果，有人提出“SnRK2基因是ABA抑制種子萌發(fā)的必要條件”。請設計實驗驗證該假說，寫出實驗思路和預期結果：________________________。（3）若進一步研究發(fā)現(xiàn)，SnRK2蛋白可磷酸化下游蛋白ABI5，而ABI5能結合到種子中α-淀粉酶基因的啟動子上抑制其表達。請基于上述信息，用文字和箭頭構建ABA抑制種子萌發(fā)的分子調控模型：________________________。（4）某同學在分析實驗數(shù)據(jù)時發(fā)現(xiàn)，“野生型種子在2.0μMABA處理下仍有15%的萌發(fā)率”。針對這一現(xiàn)象，提出一個可探究的科學問題，并設計實驗方案（寫出實驗目的、自變量和因變量）：________________________。9.（12分）人類對遺傳病的認知經(jīng)歷了“臨床觀察→系譜分析→基因定位→基因治療”的過程。下圖為某家族的甲?。ㄔO基因為A/a）和乙病（設基因為B/b）的系譜圖，其中一種病為伴性遺傳。（系譜圖提示：Ⅰ-1和Ⅰ-2均正常，Ⅱ-2患甲病，Ⅱ-3患乙病，Ⅱ-4正常，Ⅲ-1為兩病兼患男性）（1）根據(jù)系譜圖判斷，甲病的遺傳方式為__________，判斷依據(jù)是________________________。若Ⅲ-1的染色體組成為XXY，則其性染色體異常的原因可能是________________________（填“父方減數(shù)第一次分裂異?！被颉澳阜綔p數(shù)第二次分裂異?！保?。（2）Ⅱ-4的基因型為__________。若Ⅱ-4與一正常男性結婚，生育一個只患乙病孩子的概率為__________。（3）基因測序發(fā)現(xiàn)，甲病患者的A基因第102位堿基由C替換為T，導致編碼的氨基酸由精氨酸變?yōu)榻K止密碼子。該突變類型屬于__________，其對蛋白質功能的影響是________________________。（4）近年來，CRISPR-Cas9技術被用于甲病的基因治療?？蒲腥藛T將Cas9蛋白和sgRNA導入患者細胞，sgRNA可引導Cas9蛋白切割異常A基因。但該技術可能引發(fā)“脫靶效應”（切割非目標基因），請?zhí)岢鲆环N降低脫靶風險的改進思路：________________________。10.（12分）“碳中和”背景下，人工光合作用系統(tǒng)的研發(fā)成為熱點。某團隊設計了一套“光伏-微生物耦合系統(tǒng)”：利用太陽能電池板將光能轉化為電能，驅動電解水產生H?，再通入含CO?的反應器，由工程菌催化H?與CO?合成有機物。（1）該系統(tǒng)中，能量轉化的路徑為：太陽能→→→有機物中的化學能。與自然光合作用相比，其優(yōu)勢在于________________________（答出兩點）。（2）工程菌的代謝類型為__________（填“自養(yǎng)需氧型”“自養(yǎng)厭氧型”“異養(yǎng)需氧型”或“異養(yǎng)厭氧型”）。若要提高該菌的CO?固定效率，可通過基因工程改造其固碳關鍵酶（如Rubisco），改造時需考慮的關鍵問題是________________________（答出一點）。（3）某同學提出“可直接利用太陽能電池板電解CO?制備有機物”，請從化學反應原理角度分析該方案的可行性：________________________。（4）為評估該系統(tǒng)的生態(tài)效益，需測定哪些指標？請列出兩項并說明理由：________________________。三、選做題（任選一題作答，10分）11.生物技術實踐（1）在“果酒制作”實驗中，某同學發(fā)現(xiàn)發(fā)酵液始終未產生氣泡，且出現(xiàn)異味。請列出三種可能的原因，并設計實驗方案逐一驗證（要求：寫出檢測指標和預期結果）。（2）某科研團隊從深海熱泉中分離到一種耐高溫淀粉酶產生菌，若要將該菌應用于工業(yè)生產，需進行菌種優(yōu)化。請寫出兩種提高酶產量的育種方法，并說明原理。12.現(xiàn)代生物科技專題（1）在單克隆抗體制備過程中，“雜交瘤細胞篩選”環(huán)節(jié)需經(jīng)過兩次篩選，分別簡述其目的及依據(jù)的原理。（2）基因編輯技術（如CRISPR-Cas9）在農業(yè)領域的應用引發(fā)爭議。支持者認為可培育抗蟲抗病作物，減少農藥使用；反對者擔憂其可能導致基因污染。請從正反兩方面各提出一條具體論據(jù)，并基于科學倫理原則提出一條監(jiān)管建議。參考答案與命題思路一、選擇題A（考查實驗設計的變量控制意識，元認知知識中的策略知識）C（元認知技能強調對認知過程的調節(jié)，如實驗方案的修正）C（批判性思維要求識別數(shù)據(jù)局限性，如未考慮“未利用的能量”）C（選項C為推測，需通過檢測患者用藥前后PD-L1濃度驗證）B（基因敲除實驗需回補實驗排除無關變量干擾，體現(xiàn)科學探究的嚴謹性）D（雙雜合子自交后代重組類型比例應為3/8或5/8，需明確親本類型）二、非選擇題7.（1）改進建議：將唾液與淀粉溶液分別在對應溫度下保溫后再混合（控制反應起始溫度）；異常結果：C試管可能出現(xiàn)磚紅色沉淀（100℃下部分淀粉酶未完全失活，冷卻后恢復活性）（2）元認知知識（對實驗方法局限性的認知）（3）不能，0℃可能僅抑制酶活性，并未破壞空間結構（需設置“恢復溫度”組進一步驗證）8.（2）實驗思路：將SnRK2基因導入snrk2突變體，觀察其在1.0μMABA培養(yǎng)基中的萌發(fā)率；預期結果：轉基因植株萌發(fā)率低于snrk2突變體，接近野生型（4）科學問題：種子萌發(fā)率的個體差異是否與種子內ABA受體數(shù)量有關？實驗方案：實驗目的：探究ABA受體數(shù)量對種子萌發(fā)的影響；自變量：種子內ABA受體基因的表達量；因變量：不同ABA濃度下的萌發(fā)率9.（3）無義突變；導致蛋白質合成提前終止，失去正常功能（4）設計更長的sgRNA序列（增加與目標基因的特異性結合長度）10.（1）電能；H?的化學能；優(yōu)勢：不受光照強度限制、無光反應與暗反應的耦合限制（4）指標1：單位時間內CO?固定量（直接反映碳中和效率）；指標2：系統(tǒng)能量轉化效率（評估經(jīng)濟可行性）命題說明元認知能力考查：通過“