2025年下學期高一生物創(chuàng)造力測評試題一、情境化綜合分析題（共40分）案例背景2025年某生物科技公司計劃研發(fā)一種“智能生態(tài)魚缸”，其核心功能是通過調(diào)控水質(zhì)、光照和生物群落，實現(xiàn)魚缸內(nèi)物質(zhì)循環(huán)的動態(tài)平衡。魚缸內(nèi)擬投放水草（沉水植物）、小魚（雜食性）、硝化細菌（分解氨氮）及藻類（浮游植物），并配備自動控溫、LED光譜調(diào)節(jié)和水質(zhì)傳感器等裝置。任務要求生態(tài)系統(tǒng)設計（15分）（1）繪制該魚缸生態(tài)系統(tǒng)的食物網(wǎng)結構圖，標注各生物類群的營養(yǎng)級及能量流動方向。（2）若傳感器檢測到魚缸中氨氮濃度突然升高（提示魚類排泄物增加），分析可能引發(fā)的連鎖反應，并提出至少2種通過生物調(diào)節(jié)降低氨氮的方案（方案需涉及光合作用、呼吸作用或分解作用的原理）?？鐚W科優(yōu)化（15分）（1）從物理學角度，設計一種利用魚缸水循環(huán)發(fā)電的微型裝置，為LED燈供電（用文字描述裝置結構及能量轉(zhuǎn)換過程）。（2）從化學角度，解釋水草通過根系吸收磷酸鹽的過程中，細胞膜上載體蛋白的作用機制，并推測溫度對該過程的影響（需結合分子運動速率與酶活性關系）。倫理評估（10分）若為提高觀賞性，公司計劃向魚缸中引入轉(zhuǎn)基因熒光藻類（含水母綠色熒光蛋白基因），請從生物安全性和生態(tài)倫理角度提出3點反對或支持的理由。二、實驗探究設計題（共35分）基礎探究：酶活性的非常規(guī)驗證（15分）背景：某同學發(fā)現(xiàn)，將新鮮土豆塊放入過氧化氫溶液中，氣泡產(chǎn)生速率隨溫度升高先加快后減慢，但教材中未明確土豆中過氧化氫酶的最適溫度。任務：（1）補充實驗設計：自變量：______（需具體寫出溫度梯度設置）因變量：______（需寫出具體檢測指標及工具）無關變量：______（至少寫出2項并說明控制方法）（2）預測實驗結果：用曲線圖表示氣泡產(chǎn)生速率與溫度的關系，并標注可能的最適溫度范圍。（3）異常分析：若在80℃組中仍檢測到少量氣泡，推測原因（答出2點即可）。創(chuàng)新拓展：光合作用的“暗反應改良”（20分）背景：科學家發(fā)現(xiàn)某些藍細菌能在低CO?濃度下通過“濃縮機制”提高Rubisco酶的羧化效率。某研究團隊擬模仿該機制，設計一種“人工葉綠體”裝置，用于高效固定大氣中的CO?。任務：（1）原理應用：寫出光合作用暗反應中CO?固定的化學反應式：______若“人工葉綠體”中加入能運輸HCO??的載體蛋白，解釋其如何提高CO?固定效率（提示：HCO??可轉(zhuǎn)化為CO?）。（2）裝置設計：繪制“人工葉綠體”的結構示意圖（需標注光反應區(qū)、暗反應區(qū)、CO?入口及產(chǎn)物出口），并說明各部分的功能。（3）數(shù)據(jù)論證：若在裝置中通入含1?C標記的CO?，追蹤1?C的轉(zhuǎn)移路徑，寫出至少3個含1?C的化合物名稱，并預測光照強度突然減弱時，三碳化合物（C?）的含量變化趨勢。三、開放性問題解決（共25分）議題：碳中和背景下的“生物固碳”方案（25分）背景：為實現(xiàn)“雙碳”目標，某城市計劃在公園湖泊中大規(guī)模種植沉水植物（如苦草、黑藻），但市民擔心可能導致水體缺氧、魚類死亡。任務：（1）矛盾分析：支持方：沉水植物通過光合作用吸收CO?，寫出反應式：______反對方：夜間沉水植物呼吸作用消耗O?，導致水體溶氧量下降。某監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，夏季湖泊中溶氧量晝夜差可達5mg/L，請用文字描述該差異形成的過程。（2）方案設計：提出一種“沉水植物-魚類-微生物”協(xié)同的生態(tài)調(diào)控方案，要求：選擇具體生物種類（至少2種沉水植物、1種魚類、1種微生物）說明各生物的作用及搭配理由（需涉及種間關系、物質(zhì)循環(huán)等原理）（3）效果評估：設計2項可量化的監(jiān)測指標（如“水體透明度月均提升X%”），并說明其生態(tài)學意義。四、模型構建與遷移題（共30分）細胞結構的“工程化改造”（15分）任務：（1）類比建模：將真核細胞比作“工廠”，請將核糖體、高爾基體、線粒體分別對應工廠中的某一部門（如“車間”“倉庫”等），并說明功能類比依據(jù)。（2）創(chuàng)新設想：若要設計一種“高效分泌型細胞”用于生產(chǎn)胰島素，需對哪些細胞結構進行改造？（至少寫出3種結構，并說明改造方式及理由）遺傳規(guī)律的“現(xiàn)實應用”（15分）背景：某農(nóng)場發(fā)現(xiàn)一種“雙抗”大豆（抗蟲基因A、抗病基因B位于非同源染色體上），但產(chǎn)量較低?，F(xiàn)有高產(chǎn)不抗蟲不抗病品種（aabb），欲通過雜交育種獲得“高產(chǎn)雙抗”純合子。任務：（1）用遺傳圖解表示F?到F?的選育過程，要求寫出親本、F?、F?的基因型及表現(xiàn)型比例。（2）快速篩選：在F?中，如何通過一次雜交實驗區(qū)分“高產(chǎn)雙抗”個體是純合子還是雜合子？（寫出雜交方案及結果分析）（3）倫理思考：若采用基因編輯技術（CRISPR-Cas9）直接在高產(chǎn)品種中插入A和B基因，與雜交育種相比，該技術的優(yōu)勢和風險各是什么？五、圖表分析與數(shù)據(jù)遷移題（共30分）種群動態(tài)與數(shù)學模型（15分）背景：某島嶼引入野兔后，其種群數(shù)量變化如下表（單位：只）：年份201520162017201820192020數(shù)量50120280410490500（1）繪制種群增長曲線（注明曲線類型），并計算2017-2018年的種群增長率（寫出計算過程）。（2）若該島嶼的環(huán)境容納量（K值）為500只，分析2020年后野兔種群數(shù)量的變化趨勢（答出2種可能）。（3）數(shù)學建模：用邏輯斯諦方程（dN/dt=rN(1-N/K)）解釋2016-2017年種群增長速率加快的原因（提示：N接近K/2時增長速率最大）。進化理論的“證據(jù)鏈構建”（15分）背景：科學家在不同地層中發(fā)現(xiàn)了A（古魚類）、B（早期兩棲類）、C（爬行動物）的化石，其前肢骨結構如下表：化石種類肱骨橈骨+尺骨腕骨掌骨指骨A短粗不分節(jié)無無鰭條B細長部分分節(jié)3塊5根4指C粗壯完全分節(jié)5塊5根5指（1）比較解剖學證據(jù)：指出A→B→C的前肢骨結構變化趨勢（至少2點），并解釋其與環(huán)境適應的關系。（2）分子生物學證據(jù)：若測定三者的血紅蛋白基因序列，推測哪個化石種類與人類的親緣關系最近？（寫出判斷依據(jù)）（3）批判性思維：有學者認為“化石記錄不完整，無法證明進化的連續(xù)性”，請?zhí)岢?項反駁該觀點的其他證據(jù)（需具體說明證據(jù)類型及結論）。六、綜合創(chuàng)新論述題（共30分）主題：“合成生物學”與生命倫理背景：2025年，某團隊利用合成生物學技術，將光合細菌與酵母菌融合，創(chuàng)造出一種能在黑暗中通過分解塑料產(chǎn)生能量的“工程菌”。該菌可用于處理海洋塑料垃圾，但也可能引發(fā)未知生態(tài)風險。任務：（1）技術原理：分析該工程菌能“分解塑料”的關鍵代謝途徑（需涉及酶的專一性、呼吸作用等原理）。若要使工程菌在低溫深海環(huán)境中高效工作，需對其細胞結構進行哪些適應性改造？（至少寫出2點）（2）風險評估：從生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性、生物多樣性、人類健康三個角度，各提出1項可能的風險及應對措施。（3）哲學思考：結合