2025年國際生物奧林匹克競賽試題版前言：挑戰(zhàn)與洞察國際生物奧林匹克競賽（IBO）作為全球生命科學(xué)領(lǐng)域青年學(xué)子的最高舞臺，始終以其前沿性、綜合性和實踐性引領(lǐng)著生物教育的發(fā)展方向。2025年的賽事，在延續(xù)歷屆命題精髓的基礎(chǔ)上，更加強調(diào)對考生科學(xué)思維、創(chuàng)新能力及跨學(xué)科整合素養(yǎng)的考察。本文旨在通過模擬試題的形式，為有志于參與這項賽事的同學(xué)們提供一份貼近實戰(zhàn)的參考，助力大家在知識的海洋中洞察規(guī)律、錘煉技能。本試題版嚴(yán)格遵循IBO的命題理念，注重基礎(chǔ)與前沿的結(jié)合，理論與實踐的統(tǒng)一，希望能為你的備賽之路點亮一盞明燈。---理論試題部分模塊一：細(xì)胞生物學(xué)與生物化學(xué)1.細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的精密調(diào)控細(xì)胞通訊是維持多細(xì)胞生物體穩(wěn)態(tài)的核心機制。G蛋白偶聯(lián)受體（GPCR）作為最大的膜蛋白家族，其信號傳導(dǎo)的精確性和時效性對細(xì)胞功能至關(guān)重要。（1）請闡述GPCR被配體激活后，通過G蛋白α亞基傳遞信號至腺苷酸環(huán)化酶的基本過程，并指出其中可能的負(fù)調(diào)控機制。（2）近年來研究發(fā)現(xiàn)，某些GPCR可形成同源或異源二聚體（甚至更高階寡聚體），這對其配體結(jié)合特異性及下游信號傳導(dǎo)多樣性有何潛在影響？請舉例說明（若無可不舉例，重點闡述機制）。2.代謝網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)平衡（1）在劇烈運動時，骨骼肌細(xì)胞內(nèi)ATP濃度會迅速下降。請描述此時細(xì)胞內(nèi)通過哪些代謝途徑快速補充ATP，這些途徑之間如何協(xié)調(diào)以維持能量供應(yīng)的連續(xù)性？（2）線粒體作為細(xì)胞的“動力工廠”，其功能異常與多種神經(jīng)退行性疾病密切相關(guān)。試分析線粒體DNA（mtDNA）突變可能導(dǎo)致能量代謝障礙并引發(fā)神經(jīng)元損傷的分子機制。模塊二：分子生物學(xué)與遺傳學(xué)3.基因表達(dá)的表觀調(diào)控表觀遺傳調(diào)控在不改變DNA序列的情況下，通過DNA甲基化、組蛋白修飾、非編碼RNA等方式影響基因表達(dá)，在細(xì)胞分化、個體發(fā)育及環(huán)境適應(yīng)中發(fā)揮關(guān)鍵作用。（1）比較DNA甲基化（主要指CpG島甲基化）與組蛋白H3K4三甲基化（H3K4me3）在基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控中的典型作用機制。（2）簡述microRNA（miRNA）在動物細(xì)胞中調(diào)控靶基因表達(dá)的主要步驟，并討論其在基因表達(dá)網(wǎng)絡(luò)調(diào)控中的特點。4.復(fù)雜性狀的遺傳解析許多人類疾?。ㄈ缣悄虿?、高血壓）和重要農(nóng)藝性狀均表現(xiàn)為復(fù)雜性狀，受多基因及環(huán)境因素共同控制。（1）什么是數(shù)量性狀基因座（QTL）？簡述利用全基因組關(guān)聯(lián)分析（GWAS）定位復(fù)雜性狀QTL的基本原理和主要步驟，并指出該方法的優(yōu)勢與局限性。（2）基因編輯技術(shù)（如CRISPR-Cas9）為驗證候選基因的功能提供了有力工具。在獲得某一候選QTL區(qū)域內(nèi)的關(guān)鍵基因后，如何利用基因編輯技術(shù)在模式生物中設(shè)計實驗以驗證其與目標(biāo)復(fù)雜性狀的關(guān)聯(lián)性？模塊三：植物解剖學(xué)與生理學(xué)5.植物的水分關(guān)系與逆境響應(yīng)（1）詳細(xì)描述植物根系從土壤中吸收水分并運輸至葉片的兩條主要途徑，并解釋氣孔運動如何調(diào)節(jié)植物的蒸騰作用及其對植物水分利用效率的影響。（2）當(dāng)植物遭受干旱脅迫時，體內(nèi)會積累大量的脯氨酸等滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)。簡述脯氨酸的合成途徑（關(guān)鍵酶及前體物）及其在干旱脅迫響應(yīng)中的生理功能。6.植物激素的協(xié)同與拮抗作用植物激素是植物體內(nèi)產(chǎn)生的微量有機物質(zhì)，通過相互作用共同調(diào)控植物的生長發(fā)育和脅迫應(yīng)答。（1）以種子萌發(fā)過程為例，闡述赤霉素（GA）與脫落酸（ABA）之間的拮抗作用及其分子層面的可能機制。（2）生長素的極性運輸是其發(fā)揮不對稱分布效應(yīng)的基礎(chǔ)。請說明生長素極性運輸?shù)姆肿訖C制，并舉例說明其在植物向地性生長中的作用。模塊四：動物解剖學(xué)與生理學(xué)7.神經(jīng)系統(tǒng)的信號傳遞與整合（1）動作電位是神經(jīng)細(xì)胞傳遞信息的基礎(chǔ)。請描述動作電位產(chǎn)生的離子機制，包括靜息電位的維持、去極化、復(fù)極化及超極化各階段的主要離子流變化及其調(diào)控的離子通道類型。（2）突觸傳遞是神經(jīng)元之間信息交流的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。比較化學(xué)突觸與電突觸在結(jié)構(gòu)、功能及信號傳遞特點上的異同。8.免疫系統(tǒng)的識別與防御（1）T淋巴細(xì)胞在適應(yīng)性免疫應(yīng)答中扮演核心角色。請闡述T細(xì)胞在胸腺內(nèi)發(fā)育成熟過程中的關(guān)鍵事件（包括陽性選擇和陰性選擇）及其生物學(xué)意義。（2）簡述B淋巴細(xì)胞活化后分化的主要途徑及其產(chǎn)生的效應(yīng)分子或細(xì)胞在清除胞外病原體中的作用。模塊五：生態(tài)學(xué)與進(jìn)化論9.種群與群落動態(tài)（1）在一個封閉的小型湖泊生態(tài)系統(tǒng)中，某種魚類的種群數(shù)量增長受到資源和空間的限制。請繪制該魚類種群的邏輯斯蒂（Logistic）增長曲線，并解釋環(huán)境容納量（K值）的概念。若向該湖泊引入一種該魚類的捕食者，預(yù)測該魚類種群數(shù)量可能的變化趨勢，并分析其原因。（2）生態(tài)位分化是群落中物種共存的重要機制。以熱帶雨林中的不同林冠層鳥類為例，說明它們可能通過哪些方式實現(xiàn)生態(tài)位分化以減少種間競爭。10.進(jìn)化的分子證據(jù)與機制（1）分子鐘假說為推斷物種分化時間提供了重要依據(jù)。請解釋分子鐘的基本原理，并說明在實際應(yīng)用中可能影響其準(zhǔn)確性的因素。（2）什么是趨同進(jìn)化？請舉例說明趨同進(jìn)化現(xiàn)象，并從自然選擇的角度分析其產(chǎn)生的原因。比較趨同進(jìn)化與平行進(jìn)化的異同。---實驗試題部分模塊六：微觀觀察與形態(tài)結(jié)構(gòu)分析實驗一：植物根尖分生區(qū)細(xì)胞有絲分裂的觀察與計數(shù)材料與試劑：洋蔥根尖永久裝片、光學(xué)顯微鏡、測微尺、繪圖紙等。任務(wù)：1.在低倍鏡和高倍鏡下觀察洋蔥根尖永久裝片，識別并繪制處于間期、前期、中期、后期和末期的典型細(xì)胞圖，并標(biāo)注各時期的主要結(jié)構(gòu)特征。2.選擇一個細(xì)胞分裂相清晰的視野，統(tǒng)計該視野內(nèi)處于間期和分裂期各時期的細(xì)胞數(shù)量，計算分裂指數(shù)（分裂期細(xì)胞數(shù)/總細(xì)胞數(shù)×100%），并簡述分裂指數(shù)的生物學(xué)意義。3.若觀察到某一細(xì)胞中染色體數(shù)目異常（如多倍體或非整倍體），可能的原因是什么？模塊七：生化分析與定量測定實驗二：植物葉片中葉綠素含量的測定（分光光度法）材料與試劑：新鮮菠菜葉片、95%乙醇、石英砂、碳酸鈣、研缽、離心管、離心機、分光光度計、移液槍等。背景：葉綠素a和葉綠素b在可見光區(qū)有不同的吸收峰，可利用分光光度法測定其含量。任務(wù)：1.簡述利用分光光度法測定葉綠素a和葉綠素b含量的基本原理。2.設(shè)計一個從新鮮菠菜葉片中提取葉綠素并測定其含量的實驗步驟（包括提取、測定等關(guān)鍵環(huán)節(jié)）。3.若測得某提取液在663nm和645nm處的吸光度值分別為A663和A645，請寫出計算葉綠素a濃度（Ca）、葉綠素b濃度（Cb）及總?cè)~綠素濃度（Ct）的公式（注明公式中各參數(shù)的含義）。若實驗中提取液總體積為V，取樣量為W（鮮重），則單位鮮重葉片中總?cè)~綠素含量如何計算？模塊八：數(shù)據(jù)處理與實驗設(shè)計實驗三：探究某種植物激素類似物對小麥種子萌發(fā)率的影響背景：已知某植物激素類似物X可能對小麥種子萌發(fā)有調(diào)控作用，但具體效應(yīng)（促進(jìn)、抑制或無作用）及最適濃度未知。任務(wù)：1.請設(shè)計一個實驗來探究激素類似物X對小麥種子萌發(fā)率的影響。要求：明確實驗?zāi)康?、實驗材料與用具、實驗設(shè)計思路（包括自變量、因變量、無關(guān)變量的控制）、實驗步驟（簡要）及預(yù)期實驗結(jié)果（用坐標(biāo)系圖表示可能的結(jié)果類型）。2.若實驗結(jié)果顯示，在一定濃度范圍內(nèi)，隨著X濃度的升高，小麥種子萌發(fā)率先升高后降低，且在濃度C時達(dá)到最大值。這一結(jié)果說明了什么？若要進(jìn)一步精確確定其最適濃度，應(yīng)如何改進(jìn)實驗設(shè)計？---參考答案與評分標(biāo)準(zhǔn)（簡要提示）（注：完整的參考答案與詳細(xì)評分標(biāo)準(zhǔn)將在競賽結(jié)束后公布，此處僅提供部分題目的答題思路提示，以引導(dǎo)學(xué)生思考方向。）*1.（1）GPCR激活：配體結(jié)合→受體構(gòu)象變化→與G蛋白結(jié)合→G蛋白α亞基GDP交換為GTP→α亞基與βγ亞基解離→激活腺苷酸環(huán)化酶→cAMP生成。負(fù)調(diào)控機制：GTP酶激活蛋白（GAP）促進(jìn)α亞基GTP水解失活；受體脫敏（磷酸化、內(nèi)吞）；抑制性G蛋白（Gi）。*3.（1）CpG島甲基化通常與基因沉默相關(guān)，可招募甲基化結(jié)合蛋白，導(dǎo)致染色質(zhì)濃縮；H3K4me3通常與基因激活相關(guān)，主要富集于活躍轉(zhuǎn)錄基因的啟動子區(qū)，利于轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合。*實驗二3.通常使用Arnon公式或修正的Arnon公式。例如：Ca(mg/L)=12.7A663-2.69A645；Cb(mg/L)=22.9A645-4.68A663；Ct=Ca+Cb。單位鮮重總?cè)~綠素含量(mg/g)=(Ct×V×稀釋倍數(shù))/W。---結(jié)語本套模擬試題力求反映當(dāng)前生命科學(xué)研究的熱點與重