文档文本内容
专题四 开放设计型实验——创新构思与规范作答闯关
考情速递——命题规律深挖
考点
考题统计
命题规律
趋势预测
光合作用类实
验设计
2025·黑吉辽蒙
2025·陕晋青宁
1.考点聚焦核心模块
2.考查核心逻辑固定，
紧扣实验 “三要素”
所有真题均以 “实验
目的→自变量→因变
量” 为锚点，要求考
生围绕单一变量原则设
计对照实验，核心考查
实验思路构建、预期结
果推导、结论归纳。
3.情境贴近科研实际，
融合真实技术应用
命题情境多源自真实科
研场景，强调 “原理
→技术→应用” 的逻
辑链。
4.设问方式模板化，侧
重规范表达能力
高频设问包括 “实验
思路设计”“预期结果
与结论”“变量控制分
析”，要求考生用标准
化语言表述，同时结合
图表分析实验数据，考
查信息提取与逻辑转化
能力。
5.验证性与探究性并
重，凸显科学思维
验证性实验（如验证酶
的催化作用、遗传定
律）要求结果唯一，探
究性实验（如探究物质
对实验对象的影响）需
分情况讨论结果（如
“若… 则…，若…
则…”），核心考查假
说 - 演绎法、对照设
计等科学思维。
1.情境更贴近现实需求，强化
应用导向
未来命题将进一步聚焦碳中
和、粮食安全、疾病防治等热
点，引导考生用生物学实验解
决实际问题。
2.跨模块融合加深，考查综合
应用能力
可能出现 “光合作用 + 环境
因素 + 基因工程”“遗传规
律 + 生物技术 + 免疫调节”
的跨模块命题，要求考生整合
多模块知识设计实验，打破模
块壁垒。
3.新型技术融入升级，聚焦前
沿方法
CRISPR-Cas9、siRNA 干扰、
单细胞培养、荧光标记等前沿
技术的考查频率将上升，命题
会要求考生基于新技术的原理
设计实验），凸显技术与实验
设计的结合。
4.对实验规范性要求更高，细
化操作细节
将更侧重实验步骤的可操作性
表述（如 “如何控制无关变
量”“检测指标的具体方
法”），以及误差分析（如平
行重复实验的意义、无关变量
干扰的排除），要求考生写出
“可重复、可检测” 的完整
实验流程。
5.探究性实验占比提升，强调
逻辑严谨性
探究性实验的设问将更灵活，
可能涉及 “未知变量的探
究”“多因素交互作用分
析”，要求全面考虑实验结果
的多种可能性，推导严谨结
遗传类实验设
计
2025·云南
2025·广西
2025·海南
2025·安徽
2025·全国二卷
动物生命活动
调节类实验设
计
2025·贵州
2025·河南
2025·全国二卷
生物技术与工
程类实验设计
2025·安徽
2025·福建
2025·全国卷
2025·海南
论。
真题溯源——解题思路拆解
考点01 光合作用类实验设计
1．（2025·陕晋青宁卷·高考真题）叶绿体中R 酶既能催化CO2固定，也能催化C5与O2反应，CO2和O2两
种底物竞争R 酶同一活性位点；线粒体中G 酶参与催化甘氨酸转化为丝氨酸，如图（a）。为探究保卫细
胞中G 酶对植物光合作用的影响，研究者以野生型植株W 为参照，构建了G 酶表达量仅在保卫细胞中增
加的植株S，实验结果如图（b）。回答下列问题。
(1)R 酶催化CO2固定的场所是叶绿体的 ，产物C3在光反应生成的 参与下合成糖类等有机
物。
(2)植物保卫细胞吸水，气孔开度增大。由图（a）（b）可知，相同光照条件下植株S 保卫细胞中G 酶表达
量提高，叶片的净光合速率高于植株W，原因是 。
(3)保持环境中CO2浓度不变，当O2浓度从21%升高到40%时，植株S 的净光合速率 （填“增
大”或“减小”）；相较于植株W，植株S 的净光合速率变化幅度 （填“大”“小”或“无法判
断”）。
(4)若需确认保卫细胞中G 酶对叶片净光合速率的影响，还需补充一个实验组。写出实验思路及预期结果：
。
2．（2025·黑吉辽蒙卷·高考真题）Rubisco 是光合作用暗反应中的关键酶。科研人员将Rubisco 基因转入某
作物的野生型（WT）获得该酶含量增加的转基因品系（S），并做了相关研究。实验结果表明，这一改良
提高了该作物的光合速率（如下图）和产量潜力。回答下列问题。
(1)Rubisco 在叶绿体的 中催化 与CO2结合。部分产物经过一系列反应形成（CH2O），这
一过程中能量转换是 。
(2)据图分析，当胞间CO2浓度高于B 点时，曲线②与③重合是由于 不足。A 点之前曲线①和②重
合的最主要限制因素是 。胞间CO2浓度为300μmol·mol-1时，曲线①比②的光合速率高的具体原因
是 。
(3)研究发现，在饱和光照和适宜CO2浓度条件下，S 植株固定CO2生成C3的速率比WT 更快。使用同位素
标记的方法设计实验直接加以验证，简要写出实验思路。
3．（·海南·高考真题）海南是我国芒果（也称杧果）的重要种植地，芒果的生长和果实储藏受诸多因素影
响。回答下列问题：
(1)芒果的生长依赖于光合作用：光合作用必需的酶分布在叶绿体的 和 。
(2)生产中用植物生长调节剂乙烯利浸泡采摘后的芒果，可促进果实成熟，原因是 。
(3)为延长芒果的储藏期，应减弱芒果的呼吸作用，其目的是 。从环境因素考虑；除了降低温度外，
减弱芒果呼吸作用的措施还有 （答出1 点即可）。
(4)芒果在冷藏期间呼吸速率会降低，有利于保鲜。但芒果对低温敏感，冷藏期间易受到冷害，导致呼吸速
率持续下降，影响果实品质。为了探究冷藏前用褪黑素处理芒果是否具有减轻冷害的作用，请以呼吸速率
为测定指标，简要写出实验设计思路、预期结果和结论
（注：褪黑素可用蒸馏水配制成溶液）。
解题技巧归纳
一、核心解题逻辑：拆解实验 “三要素”
拿到实验题第一步，必须从题干中精准提取实验目的、自变量、因变量，这是整个实验设计的 “锚点”。
真题示例
实验目的
自变量
因变量
陕晋青宁卷第
1 题
确认保卫细胞中 G 酶对叶片净光合速
率的影响
保卫细胞中 G 酶的表达量（增加
/ 正常 / 减少）
叶片净光合速率、气孔
开度
黑吉辽蒙卷第
2 题
验证 S 植株固定 CO₂ 生成 C₃ 的速率
比 WT 更快
植株类型（S 植株 / WT 植株）
C₃ 生成速率（放射性
强度反映）
海南卷第 3
题
探究褪黑素处理芒果是否减轻冷害（以
呼吸速率为指标）
褪黑素处理（处理 / 不处理）
芒果呼吸速率
技巧：
✅
实验目的决定自变量，自变量决定处理方式，因变量决定检测指标。
二、实验设计的 “黄金原则”（必踩得分点）
1. 单一变量原则
自变量唯一：如第 1 题中仅改变 “保卫细胞中 G 酶表达量”，第 2 题中仅改变 “植株类型”，其他无关
变量（光照强度、CO₂ 浓度、温度、植株生长状况等）必须相同且适宜。
真题示例：第 2 题中 “置于相同的饱和光照和适宜 ¹⁴ CO₂ 浓度条件下”，第 3 题中 “生长状况相同的芒
果”“相同条件下冷藏”，都是对无关变量的严格控制。
2. 对照原则
空白对照：以 “正常状态” 的材料为对照（如野生型植株、蒸馏水处理组），如第1 题的野生型植株 W，第
3 题的乙组（不处理）。
相互对照：不同处理组之间互为对照（如第1 题的植株S 和植株T，第2 题的S 植株和WT 植株）。
自身对照：同一材料的不同处理阶段对照（如叶片遮光与曝光部分的对照，真题中较少涉及，但需了解）。
3. 平行重复原则
实验材料需 “若干”“均分为” 多组，避免偶然误差。如第3 题中 “生长状况相同的芒果均分为两组”，第
1 题中 “三组植物”，保证实验结果的可靠性。
三、实验思路的规范表述（模板化答题）
实验思路的完整表述需包含分组→处理→培养 / 处理→检测→比较五个环节，可套用以下模板：
取生长状况相同的 [实验材料，如植株、叶片等]，均分为 [实验组数，如甲组、乙组、丙组]；甲
组 [处理 1，如 G 酶表达量增加 / 褪黑素处理 /¹⁴CO₂ 处理]，乙组 [处理 2，如野生型 / 蒸馏水对
照]，丙组 [处理 3，如 G 酶表达量减少]；将各组置于相同且适宜的条件下 [培养 / 处理，如光照培
养、冷藏]；一段时间后，测定并记录 [因变量，如净光合速率、C₃ 放射性强度、呼吸速率等]；比较各
组的 [因变量]，分析得出结论。
真题套用：
✅
第 1 题实验思路：“以野生型植株 W 为参照，构建 G 酶表达量仅在保卫细胞中增加的植株 S 和 G 酶表达
量仅在保卫细胞中减少的植株 T，将三组植株置于相同且适宜的光照条件下培养，测定并记录不同光照强度下
的净光合速率，比较三组结果。”
第 2 题实验思路：“用 ¹⁴ C 标记 CO₂，取生长状况相同的 S 植株和 WT 植株，置于相同的饱和光照和适宜
¹⁴ CO₂ 浓度条件下培养，定时检测叶片中 C₃ 的放射性强度，比较两组植株的 C₃ 生成速率。”
四、预期结果与结论的逻辑推导
1. 验证性实验（结果唯一，直接对应结论）
如第 2 题是 “验证 S 植株固定 CO₂ 生成 C₃ 的速率比 WT 更快”，预期结果为：S 植株叶片中 C₃ 的放射
性强度增长更快，说明 S 植株生成 C₃ 的速率比 WT 更快。
2. 探究性实验（结果多样，分情况讨论）
如第 1 题是 “探究 G 酶对净光合速率的影响”，预期结果为：植株 T 净光合速率＜植株 W 净光合速率＜
植株 S 净光合速率，说明保卫细胞中 G 酶表达量越高，叶片净光合速率越高。
如第 3 题是 “探究褪黑素是否减轻冷害”，预期结果分三种：① 甲组（褪黑素处理）呼吸速率＞乙组（对
照）→ 褪黑素能减轻冷害；② 甲组呼吸速率≈乙组→ 褪黑素对冷害无影响；③ 甲组呼吸速率＜乙组→ 褪黑
素加重冷害。
考点02 遗传类实验设计
1．（2025·海南·高考真题）我国利用航天优势开展玉米诱变育种，获得多个雄性不育突变体和矮秆突变体。
回答下列问题。
(1)研究人员将玉米种子随机分为两份，一份送到太空，另一份保存在地面种子站，其目的是 。太空
诱变可导致一个基因发生不同的突变获得相关突变体，这说明基因突变具有的特点是 。
(2)将雄性不育植株P1（aa）与可育植株P2（AA）杂交得到F1，F1自交得到F2。利用PCR 技术分别扩增植
株P1和P2的SSR（染色体上特定DNA 序列），分别获得100 bp 和135 bp 的产物。若同样扩增F2，则F2中
同时获得100 bp 和135 bp 的植株比例为 。
(3)甲是太空诱变获得的雄性不育株，乙是同群体某一可育株。某团队开展以下2 个实验：
实验①
甲与乙杂交
实验②
乙自交
根据实验①和②的结果，得出雄性不育性状是隐性性状的结论，支持这一结论的实验结果是 。
(4)已知玉米株高和育性这两对性状独立遗传，可育对不育为显性，但高秆和矮秆的显隐性未知。现有纯合
的高秆可育、高秆不育和矮秆可育品系，合理选用这些材料，通过育种技术培育纯合矮秆不育品系的实验
思路是
。
2．（2025·江西·高考真题）流行病学调查在传染病防治中具有重要意义。AB 基因编码的AB 蛋白是致病
菌W 的一种特异性分泌蛋白。为构建快速检测致病菌W 感染的血清学诊断技术(一种抗原抗体特异性反应
技术)，研究人员从致病菌W 中克隆AB 基因，构建表达载体，导入原核宿主E，诱导后，分析表达情况
(如表)。
细胞
AB 基因的mRNA
AB 蛋白
致病菌W
十
十
宿主E
—
—
工程菌
十
—
注：“十”表示有检出，“—”表示未检出
回答下列问题：
(1)根据中心法则，结合表中数据判断，AB 基因在工程菌中能进行 ，但不能进行有效的
。
(2)分析发现，致病菌W 合成AB 蛋白时，某些氨基酸使用的部分密码子在宿主E 中的使用频率低(称为该
物种的稀有密码子，如表中密码子CGG 在宿主E 中为稀有密码子)。从蛋白质合成条件的角度分析，形成
这一现象的原因是宿主E 中缺乏 。
精氨酸的密码子
密码子使用频率(10-3)
致病菌W
宿主E
CGA
7.2
4.3
CGC
28.5
26.0
CGG
24.7
4.1
CGU
8.5
21.1
AGA
1.3
1.4
AGG
3.2
1.6
(3)进一步分析发现，宿主E 缺乏高效表达GC 含量过高的外源基因所需要的机制。已知AB 基因的GC 含
量较高，为在宿主E 中实现AB 蛋白的高效表达，可将精氨酸密码子CGG 的使用进行优化，从第(2)题表
中选择最佳密码子为 。
(4)现有一位体内未检测到致病菌W 的人。为了解此人是否有致病菌W 感染史，设计一个直接利用AB 蛋
白的血清学诊断实验。①简要写出实验思路： ；②预测实验结果： ；③分析实验
结果： 。
3．（2025·安徽·高考真题节选）水稻籽粒外壳（颖壳）表型有黄色、黑色、紫色和棕红色等，种植颖壳表
型不同的彩色稻，既可满足国家粮食安全需要，又可形成优美画卷，用于旅游开发。回答下列问题。
(1)研究发现，水稻颖壳的紫色、棕红色、黄绿色和浅绿色的形成与类黄酮化合物的代谢有关。假设显性基
因C、R、A 控制颖壳色素的形成，且独立遗传，相应的隐性等位基因不具有该效应。色素合成代谢途径
如图。
现有基因型为CcRrAa 与CcRraa 的两品种水稻杂交，F1中颖壳表型为紫色、棕红色、黄绿色和浅绿色的比
例为 。F1中，颖壳颜色在后代持续保持不变的个体所占比例为 。
(2)野生稻的颖壳为黑色，经过突变和驯化，目前栽培稻的颖壳多为黄色。黑色和黄色颖壳由一对等位基因
控制，且黑色（Bh）对黄色（bh）为显性。科研小组对多个品种进行分析，发现有两个黄色颖壳突变类型
（栽培稻1、2），推测两者的突变可能是来自同一个基因。设计一个杂交实验，以验证该推测，并说明判
断理由 。
4．（2025·广西·高考真题）某植物（XY 型）的花色受2 对等位基因（E/e 和R/r）控制，遵循自由组合定
律。已知E/e 基因位于常染色体上，该植物花色产生机制见图（不考虑XY 同源区段、染色体交换情况）。
回答下列问题：
(1)将红花雌、雄株杂交，子一代表型及比例为红花：黄花：白花=9：3：4，据此不能确定R/r 基因位于常
染色体上，理由是 。对子一代的雌株作进一步分析：若 ，则说明R/r 基因位于X 染色体上；
若 ，则说明R/r 基因位于常染色体上。
(2)实验分析确定E/e 与R/r 基因都位于常染色体上。在某红花雌、雄株繁殖的子代群体中，红花占比显著
降低。经初步研究确定是常染色体上的g 基因发生显性突变，产生了抑制作用，被抑制的基因不能表达，
但未知被抑制的是E 还是R 基因。
①生物兴趣小组选取基因型EERRgg 与eerrGg 为亲本，探究G 基因的抑制对象。写出实验思路、预期结果
和结论
。
②再选用基因型EeRrGg 的雌、雄株为亲本进行杂交，子一代的表型及比例为红花：黄花：白花=3：9：4.
请在答题卡作图区画出EeRrGg 个体的基因在染色体上可能的位置关系图（用“○”表示细胞，用“‖”
表示1 对同源染色体），并用文字说明基因间的抑制关系及位置情况 。
5．（2025·云南·高考真题）冬瓜果面有蜡粉可提高果实抗病、耐日灼和耐储性。为探究冬瓜果面蜡粉的遗
传方式并对蜡粉基因（用“A”“a”表示）进行定位，科研人员进行了一系列杂交实验，结果如表。
群
体
植株总数/株
果面有蜡粉株数/株
果面无蜡粉株数/株
P1
30
30
0
P2
30
0
30
F1
523
523
0
F2
574
430
144
注：F1为P1和P2杂交后代，F2为F1自交后代。
回答下列问题：
(1)根据杂交结果可知，果面蜡粉的遗传遵循基因的 定律，依据是 。
(2)实验证明蜡粉性状的改变是由基因突变引起的，突变基因上出现了一个限制酶H 的切割位点，可用于在
苗期筛选出果实表面有蜡粉的植株，据此设计引物后进行植株基因型鉴定的步骤为：提取基因组DNA→
目的DNA 片段→限制酶H 切割扩增产物→电泳。结果显示P1植株为1 条条带，P2植株为2 条条带，则F2
中有蜡粉的植株为 条条带，限制酶H 的切割位点位于 （填“A”“a”或“A 和a”）上。
(3)用表中材料设计实验，验证（1）中得到的结论，写出所选材料及遗传图解。
6．（2025·全国二卷·高考真题）水稻为一年生植物，每次收获后需要重新播种。我国科学家展开了培育多
年生水稻的相关研究。
(1)甲品系具有地下茎，地下茎可使水稻进行无性繁殖，从而具备多年生特性。将无地下茎的乙品系与甲品
系进行如下图所示的杂交实验。结果显示，F2的性状分离比接近 ，由此判断这一相对性状由位于
非同源染色体上的2 对等位基因控制。
(2)若要进一步验证上述结论，可设计的杂交方案和预期结果为
。
研究者将2 个控制地下茎的基因分别命名为R2 和R3。
(3)DNA 中存在许多简单重复序列（SSR），可作为基因定位的分子标记。通过对F2群体分子标记与表型
的关联性分析，最终确定了R2 和R3 的位置，甲品系的基因和SSR 在染色体上的位置关系如下图所示，乙
品系的相关分子标记用小写字母表示，如m1。
F1在减数分裂过程中，有16.2%的初级精母细胞在R2 基因和M1 标记之间发生了一次互换，推测F1雄配子
中m1R2 配子所占比例为 %。
(4)由于乙品系高产、口感好，且生育周期短，能实现一年两熟甚至三熟，适合在我国大面积种植。欲利用
杂交育种，培育可稳定遗传的具有地下茎的新型乙品系，请完善育种流程。
7．（2025·全国卷·高考真题）番茄的花是两性花，杂交育种时需进行去雄操作，耗时费力且难以避免自交
污染。我国研究者利用基因工程技术开发了雄性不育番茄品系，提高了番茄杂交育种的效率。
(1)研究者选择性状优良的WT 品系番茄，对在雄蕊中特异性表达的S 基因进行编辑，获得S 基因中增加一
个碱基对的纯合突变体甲。甲花粉不成活。甲与WT 杂交，F1育性正常。F1自交，F2中216 株育性正常，
68 株雄性不育。这表明甲的雄性不育性状属于 性状，该性状的遗传遵循分离定律。
(2)为了确认雄性不育是由S 基因编辑导致的，研究者使用了一种竞争性等位基因特异性PCR，该PCR 体
系同时含3 种引物和4 种探针（如图）。探针的荧光基团与淬灭基团分离时显现荧光。
①引物3'末端与模板的严格配对对于子链的延伸至关重要。引物I 和引物II 的3'末端碱基分别是
。该PCR 体系从第 个循环开始，复性环节中带有荧光基团的探针与模板链结合，作为引物在延
伸环节中掺入子链，使产物显现荧光。
②用该体系对F2的基因组DNA 进行PCR 检测，育性不同植株的检测结果为 ，证实雄性不育性
状是由S 基因编辑导致的。
(3)甲无法自交保种。研究者将控制子叶为紫色的显性基因与WT 型的S 基因插入Ti 质粒的T-DNA 中，两
基因紧密相邻。用农杆菌转化法导入甲，获得育性恢复的纯合品系乙。请写出用甲和乙为材料，连续生产
甲的最简杂交方案。
(4)研究者在野生番茄中发现一个抗病基因，拟用杂交方法将此基因引入到甲、乙品系中。从操作的简便性
出发，应将抗病基因先引入甲还是乙？请说明理由。 。
解题技巧归纳
一、 遗传类实验设计的核心逻辑：假说-演绎法贯穿始终
所有遗传类实验设计都遵循 “明确目的→提出假说→设计实验→预期结果→得出结论” 的逻辑链条，本质是
用实验验证假说的正确性。
二、 通用解题步骤（模板化操作）
1. 第一步：精准定位实验目的
从题干中提取 “探究 / 验证 / 判断” 的核心问题，例如：
2. 第二步：分析实验原理
结合孟德尔遗传定律、伴性遗传特点、分子生物学技术（PCR、酶切电泳、抗原 - 抗体杂交）、细胞工程（单
倍体育种）等，明确实验的理论依据。
3. 第三步：选择实验材料
优先选纯合子（便于判断显隐性、验证定律）
选雌雄易辨的材料（伴性遗传实验必备）
选繁殖周期短的生物（如玉米、果蝇、水稻）
4. 第四步：设计实验思路
根据实验目的选择最直接的方法：
实验目的
常用实验方法
真题对应
判断显隐性
纯合子杂交法、自交法
题 1（甲 × 乙、乙自交）
验证基因位置（常 / 性染色体）正反交法、隐性雌 × 显性雄杂交法题 4（分析子代表型与性别关联）
验证遗传定律
测交法、自交法、花粉鉴定法
题 5（F1 测交验证分离定律）
探究基因抑制对象
显性纯合 × 突变体杂交法
题 4（EERRgg×eeRrGg）
验证突变位点是否相同
突变体杂交法（互补实验）
题 3（栽培稻 1× 栽培稻 2）
血清学诊断
抗原 - 抗体特异性结合实验
题 2（待测血清 + AB 蛋白）
5. 第五步：预期实验结果
分情况讨论（“若假说成立，会出现什么表型/比例 / 分子条带”），避免绝对化表述，常用 “若… 则…”
的逻辑。
6. 第六步：得出实验结论
对应预期结果，肯定或否定假说，结论要简洁、严谨。
三、 高频考点专项技巧
考点 1：判断显隐性（真题 1、3）
1.
纯合子杂交法：相对性状的纯合子杂交，子代只出现的表型为显性。例：题 1 中，若实验①（甲 × 乙）子代
全为可育，实验②（乙自交）子代可育：不育 = 3:1→可育为显性。
2.
自交法：未知纯合时，自交子代出现性状分离的亲本为显性杂合子。
考点 2：验证基因位置（真题 1、4、6）
1.
正反交法：正反交结果一致→基因在常染色体；结果不一致（子代表型与性别相关）→基因在性染色体。例：
题 4 中，若子代雌雄表型比例不同（如仅雌株出现红花：白花 = 3:1）→R/r 在 X 染色体；若雌雄比例一致→
在常染色体。
2.
隐性雌 × 显性雄法：子代雄性全为隐性、雌性全为显性→基因在 X 染色体；子代全为显性→基因在常染色体
或 XY 同源区。
3.
比例法：F2 表型比例为 9:3:3:1（或变式）→基因在两对非同源染色体（自由组合定律）；比例为 3:1→基因在
一对染色体（分离定律）。例：题 6 中 F2 有地下茎：无地下茎≈9:7→两对基因控制，遵循自由组合定律。
考点 3：验证遗传定律（真题 5、6）
1.
测交法（最常用）：杂合子 × 隐性纯合子，子代比例 1:1（分离定律）或 1:1:1:1（自由组合定律）。例：题
5 中用 F1（有蜡粉，Aa）×P2（无蜡粉，aa），预期子代有蜡粉：无蜡粉 = 1:1→验证分离定律。
2.
自交法：杂合子自交，子代比例 3:1（分离定律）或 9:3:3:1（自由组合定律）。
3.
花粉鉴定法：适用于有花粉表型差异的植物（如水稻糯性 / 非糯性），杂合子花粉两种表型比例 1:1→验证分
离定律。
考点 4：探究基因功能 / 抑制对象（真题 2、4）
1.
杂交法：显性纯合 × 突变体，观察子代表型判断抑制对象。例：题 4 中用 EERRgg×eeRrGg 杂交，若子代红
花：白花 = 1:1→G 抑制 E；若红花：黄花 = 1:1→G 抑制 R。
2.
分子检测法：通过 PCR、酶切电泳检测转录产物（mRNA），通过抗原 - 抗体杂交检测翻译产物（蛋白），判
断基因表达阶段。例：题 2 中 AB 基因在工程菌中检测到 mRNA 但未检测到蛋白→转录正常，翻译受阻。
考点 5：验证突变位点是否相同（真题 3）
突变体杂交法（互补实验）：若杂交子代出现野生型（如黑色颖壳）→突变位点不同；若子代全为突变型（如
黄色颖壳）→突变位点相同。例：题 3 中栽培稻 1× 栽培稻 2，子代全黄→同一基因；子代全黑→不同基
因。
考点03 动物生命活动调节类实验设计
1．（2025·贵州·高考真题）心脏通过节律性的搏动（收缩和舒张）完成泵血功能，心脏每分钟搏动的次数
称为心率。在正常生理范围内，心率的变动范围较大，如人的心率一般为60~100 次/分。心率快慢主要受
自主神经系统的调节。回答下列问题：
(1)自主神经系统由 两部分组成，它们对心脏的调节作用 （选填“相同”或“相反”）。
(2)心室肌细胞受刺激产生动作电位的过程如下图所示，a 点膜内电位为负，原因是 。受到足够强度
刺激后，引起ab 段电位变化的离子主要是 ，该离子的通道有静息、激活和失活三种功能状态。在
bc 段，无论心室肌受到多强刺激都不能引发新的动作电位，也不会发生新的收缩和舒张，此时该离子通道
的状态是 。
(3)为探究在一次心脏搏动中bc 段持续的时长，现以蛙心为实验材料，写出实验思路。
。
2．（2025·河南·高考真题）生物体的所有活细胞都具有静息电位，而动作电位仅见于神经元、肌细胞和部
分腺细胞。回答下列问题：
(1)刺激神经元，胞外Na+内流使细胞兴奋，兴奋以 的形式沿细胞膜传导至轴突末梢，激活
Ca2+通道，Ca2+内流触发突触小泡释放神经递质。去除细胞外液中的Ca2+，刺激该神经元仍可触发Na+内流
产生动作电位，释放的神经递质 （填“增加”“减少”或“不变”）。
(2)最新研究发现某种肿瘤细胞也可产生动作电位。如图1 所示，刺激肿瘤细胞，记录该细胞的膜电位和细
胞内Ca2+浓度变化。结果显示随着刺激强度的增大，动作电位幅度、细胞内Ca2+浓度的变化是 。在
体外培养条件下，用Na+通道阻断剂TTX 处理该细胞，使该细胞膜两侧的电位表现为 ，进而
抑制其增殖生长。根据以上机制，若降低培养液中的K+浓度，可 （填“促进”或“抑制”）该肿瘤
细胞的生长。
解题技巧归纳（接上页）
考点 5：验证突变位点是否相同（真题 3）
突变体杂交法（互补实验）：若杂交子代出现野生型（如黑色颖壳）→突变位点不同；若子代全为突变型（如
黄色颖壳）→突变位点相同。例：题 3 中栽培稻 1× 栽培稻 2，子代全黄→同一基因；子代全黑→不同基因。
四、 高分避坑指南
1.
术语规范：交配方式（杂交、自交、测交）、表型比例（3:1、9:3:3:1）、分子技术（PCR、酶切电泳）等术语
要准确，避免口语化。
2.
逻辑严谨：实验设计遵循 “单一变量原则”“对照原则”，预期结果要分情况（如 “若…则…”），结论要
对应结果。
3.
利用题干信息：题干中的分子标记（SSR、限制酶切位点）、材料特点（纯合子、突变体）要充分利用，不遗
漏。
(3)若细胞间有突触结构，突触前细胞兴奋，突触后细胞可记录到相应的膜电位变化，细胞内Ca2+浓度变化
可作为判断肿瘤细胞间信息交流的指标。研究证实这种肿瘤细胞间无突触结构，通过体液调节方式实现信
息交流。为验证上述研究结论，应选择图2 中组 （填“一”“二”或“三”）的细胞为研究对象设计
实验，简要写出实验思路及预期结果
。
3．（贵州·高考真题）每当中午放学时、同学们结伴而行，有说有笑走进食堂排队就餐。回答下列问题。
(1)同学们看到喜欢吃的食物时、唾液的分泌就会增加，这一现象属于 （选填“条件”或“非
条件”）反射。完成反射的条件有 。
(2)食糜进入小肠后，可刺激小肠黏膜释放的激素是 ，使胰液大量分泌。为验证该激素能促进
胰腺大量分泌胰液，以健康狗为实验对象设计实验。写出实验思路 。
4．（2025·全国二卷·高考真题）免疫细胞能识别肿瘤，并浸润其中发挥重要作用。科学家利用免疫细胞这
种“归巢性”，实现巨噬细胞“搭便车”的设计，将药物输入到肿瘤内部。
(1)机体识别并清除肿瘤细胞，体现了免疫系统 的功能。TAM 是存在于肿瘤中的巨噬细胞，具有
极强的“归巢”肿瘤的能力。
(2)金纳米棒（AuNR）是一种光热材料，常用于局部肿瘤治疗，在808nm 的激光照射下，产生光热效应，
使肿瘤细胞快速死亡。科研人员将AuNR 与肿瘤细胞进行孵育，再用紫外光照射，获得了装载AuNR 的肿
瘤细胞凋亡小体（AuNR/ABs）。
①研究者对AuNR/ABs 的光热性能进行考察，结果如图1。该实验的对照组为 。
②荧光标记AuNR 和AuNR/ABs，分别与TAM 进行孵育，检测TAM 细胞内的荧光强度，结果如图2。结
合图1 和图2 实验结果，分析凋亡小体作为AuNR 载体的优点是 。
(3)为研究利用AuNR/ABs 搭乘TAM 靶向到肿瘤部位进行治疗的效果。科研人员在小鼠的右下肢皮下接种
第一个肿瘤（R），一段时间后在左下肢皮下接种第二个肿瘤（L）模拟肿瘤转移。尾静脉注射相应药物。
对右侧肿瘤R 进行三次光疗，最后记录两个肿瘤的重量（图3）。结合免疫学原理阐释左侧肿瘤L 第4 组
重量显著减小的主要原因 。
(4)利用上述实验材料研究本免疫疗法对肿瘤复发的抑制效果，请完善实验组设计思路 。
考点04 生物技术与工程类实验设计
1．（2025·海南·高考真题）绵羊的羊毛长度与毛囊细胞的增殖有关，毛囊细胞中表达的基因Z 可能是调控
羊毛长度的关键基因。某团队利用基因工程技术，探究了基因Z 对绵羊毛囊细胞X 增殖的影响。回答下列
问题。
(1)质粒甲保存有目的基因Z，如图。质粒乙有4 种限制酶的酶切位点，识别序列见表。现需将质粒甲中的
基因Z 插入质粒乙中，构建重组质粒乙用于研究，须用的限制酶是 和 。
解题技巧归纳
锚定实验设计的核心原则（不再赘述）
一、不同调节类型的实验设计侧重
1. 神经调节类（如心室肌电位、突触传递）
核心变量：膜电位变化、递质释放、反射弧完整性。
设计技巧：
o
电位验证：通过 “刺激 + 电位记录” 验证离子通道状态（如贵州卷 ab 段 Na⁺内流、bc 段 Na⁺通道失
活）。
o
突触传递：去除 Ca²⁺观察递质释放变化（如河南卷 “去除细胞外 Ca²⁺，递质释放减少”）；刺激细胞 1 检测
其他细胞 Ca²⁺浓度（验证无突触的体液调节）。
o
反射弧验证：破坏反射弧某部分（如传出神经），观察反射是否消失。
2. 体液调节类（如促胰液素、激素作用）
核心变量：激素分泌、运输、靶器官作用。
设计技巧：
o
激素作用验证：“切除腺体 + 注射激素”（如验证甲状腺激素作用）或 “分组注射激素 / 生理盐水”（如促
胰液素实验）。
o
分泌调节：刺激特定部位（如小肠黏膜），检测激素含量变化（如促胰液素由小肠黏膜分泌）。
3. 免疫调节类（如肿瘤免疫治疗、免疫监视）
核心变量：免疫细胞活性、细胞因子分泌、肿瘤生长。
设计技巧：
o
细胞功能验证：荧光标记检测吞噬量（如 TAM 吞噬 AuNR/ABs 的荧光强度）；敲除免疫细胞观察肿瘤生
长。
o
疗法效果验证：分组给予 “光疗 + 免疫佐剂 CpG” 等处理，检测肿瘤重量、免疫细胞浸润。
o
复发抑制：“原发肿瘤治疗→接种复发肿瘤→记录生长情况”（如全国二卷 “三次光疗→接种第二个肿瘤→测
重量”）。
二、高考失分点规避
1.
对照设置不严谨：如促胰液素实验未设空白对照，或未控制狗的生理状态。
2.
变量混淆：将无关变量（如灌流液温度）当作自变量，导致实验设计逻辑错误。
3.
操作描述模糊：如 “给予刺激” 未说明 “阈上刺激”（蛙心实验需阈上刺激验证不应期）；“注射试剂”
未说明 “等量”（促胰液素实验需等量生理盐水对照）。
4.
结果结论不对应：验证性实验结论需直接支持假设（如河南卷 “刺激细胞 1 后细胞 2/3 Ca²⁺浓度增加→体液
调节”）；探究性实验需分情况讨论。
三、实战模板（以贵州卷促胰液素实验为例）
实验目的：验证促胰液素能促进胰腺分泌胰液
实验步骤：
1.
分组：将多只生理状态相近的健康狗随机均分为甲组（实验组）和乙组（对照组）。
2.
预处理：测定两组狗的基础胰液分泌量（自身对照基础值）。
3.
施加自变量：甲组静脉注射一定量促胰液素溶液，乙组注射等量生理盐水。
4.
培养：两组置于相同且适宜环境中培养一段时间。
5.
检测：再次测定两组狗的胰液分泌量，计算分泌量变化。
预期结果：
甲组胰液分泌量显著高于乙组（或甲组分泌量较基础值显著增加，乙组无明显变化）。
结论：
促胰液素能促进胰腺分泌胰液。
限制酶
识别序列(5＇-3＇)
EcoRⅠ
GAATTC
SalⅠ
GTCGAC
BglⅡ
AGATCT
XhoⅠ
CTCGAG
(2)细胞X 是一种贴壁细胞，可用 （填“固体”或“液体”）培养基培养。在进行传代培养时，需使
用胰蛋白酶并置于37℃环境中处理，理由是 。
(3)将空质粒乙和重组质粒乙分别导入细胞X，导入后测定不同时间的细胞数量，结果如图。根据实验结果
说明基因Z 的表达对细胞增殖有 作用，且随导入时间推移，增殖速率 。
(4)siRNA 是一种短的双链RNA，能引导内切核酸酶切割靶基因的mRNA。
①人工合成靶向基因Z 的siRNA，将其导入细胞X 作为实验组，同时设置对照组，将 导入细胞X。
一段时间后，发现实验组细胞数量少于对照组。该实验的目的是探究基因Z 的 对细胞X 增殖的影响。
②为检测靶向基因Z 的siRNA 导入细胞X 后能否发挥作用，简要写出在分子水平上检测的2 种实验思路是：
。
2．（2025·福建·高考真题）为建立一种效率高、毒性小的基因敲除系统，将图1 所示的质粒1 和质粒2 导
入大肠杆菌，质粒2 中的sgRNA 基因依据目的基因设计，其转录的短链RNA 通过与目的基因碱基互补配
对，与Cas9 蛋白共同作用，敲除大肠杆菌基因组中的目的基因。
回答下列问题：
(1)大肠杆菌LacZ 基因的表达产物可催化X-gal 生成蓝色物质从而使菌落呈现蓝色，否则菌落为白色。将质
粒1 与含LacZ 基因相应sgRNA 基因的质粒2 同时转化到大肠杆菌中，涂布到含抗生素 的平板（含有
X-gal）上进行培养。若长出的是 色菌落则为LacZ 基因被敲除的大肠杆菌。
(2)Cas9 基因的表达量会影响敲除效率，但其过量表达会对大肠杆菌有毒。为评估毒性和敲除效率，用5 种
启动子（A、B、C、D 和E）启动Cas9 的转录，相应检测结果如图2 所示。结果表明，启动子 对细
胞毒性最小；综合考量毒性和敲除效率，应选用启动子 用于该系统。
(3)含有质粒的大肠杆菌在无抗生素选择压力下培养，少数子代细胞会丢失质粒。结合质粒1 和质粒2 的特
点，在成功敲除LacZ 基因的大肠杆菌中消除质粒1 和质粒2，实验流程如图3 所示。
①培养12 小时后，图3 试管1 中大部分的大肠杆菌 （填选项）。
A．含质粒1 和质粒2 B．只含质粒1 C．只含质粒2 D．无质粒1 和质粒2
②若要从图3 平板上筛出质粒1 和质粒2 均被消除的大肠杆菌，简要写出实验思路和预期结果： 。
3．（2025·全国卷·高考真题）为在大肠杆菌中表达酶X，某同学将编码酶X 的基因（目的基因）插入质粒
P0，构建重组质粒Px，并转入大肠杆菌。该同学设计引物用PCR 方法验证重组质粒构建成功（引物1~4 结
合位置如图所示，→表示引物5＇→3＇方向）。回答下列问题：
(1)PCR 是根据DNA 复制原理在体外扩增DNA 的技术。在细胞中DNA 复制时解开双链的酶是 ，
而PCR 过程中解开双链的方法是 。
(2)PCR 过程中，因参与合成反应、不断消耗而浓度下降的组分有 。
(3)该同学进行PCR 实验时，所用模板与引物见下表。实验中①和④的作用是： ；②无扩增产物，
原因是 ；③、⑤和⑥有扩增产物，扩增出的DNA 产物分别是 。
管号
①
②
③
④
⑤
⑥
模板
无
P0
Px
无
P0
Px
引物对
引物1 和引物2
引物3 和引物4
(4)设计实验验证大肠杆菌表达的酶X 有活性，简要写出实验思路和预期结果
。
4．（2025·安徽·高考真题）稻瘟病是一种真菌病害，水稻叶片某些内生放线菌对该致病菌有抑制作用。科
研小组分离筛选出内生放线菌，并开展了相关研究。回答下列问题。
(1)采集有病斑的水稻叶片，经表面消毒、研磨处理，制备研磨液。此后，采用 （填方法）将研磨
液接种于不同的选择培养基，分别置于不同温度下培养，目的是 。
(2)经筛选获得一株内生放线菌，该菌株高效合成铁载体小分子，能辅助内生放线菌吸收铁离子。R 基因是
合成铁载体的关键基因之一。科研小组构建R 基因敲除株，探究铁载体的功能。主要步骤如下：首先克隆
R 基因的上游片段R-U 和下游片段R-D；然后构建重组质粒；最后利用重组质粒和内生放线菌DNA 片段
中同源区段可发生交换的原理，对目标基因进行敲除。如图1 所示。
采用PCR 技术鉴定R 基因的敲除结果。PCR 通过变性、复性和延伸三步，反复循环，可实现基因片段的
。R 基因敲除过程中，可发生多种形式的同源区段交换，PCR 检测结果如图2 所示，其中R 基因敲除株为
菌落 （填序号），出现菌落④的可能原因是 。
(3)内生放线菌和稻瘟病致病菌的生长均需要铁元素。科研小组推测该内生放线菌通过对铁离子的竞争性利
用，从而抑制稻瘟病致病菌生长。设计实验验证该推测，简要写出实验思路
。
解题技巧归纳
一、分步骤解题技巧
1. 精准审题：锚定 3 个核心要素
拿到题目先拆解题干，快速定位关键信息，避免遗漏得分点：
实验目的：明确 “探究 / 验证什么”（如海南卷第 1 题：探究基因 Z 对细胞增殖的影响）。
技术背景：识别题干涉及的生物技术（基因工程、PCR、细胞培养、CRISPR 等），回忆其核心原理。
已知条件：提取题干给出的 “特殊信息”（如质粒的酶切位点、质粒的温度敏感性、siRNA 的作用等），这
些是实验设计的关键依据。
真题示例（海南卷第
✅
1 题）：题干明确 “质粒甲的基因 Z 两端有 EcoRI（GAATTC）和 XhoI
（CTCGAG）的酶切位点”，直接决定了第 (1) 问的限制酶选择必须是EcoRI 和 XhoI。
2. 搭建逻辑：从 “原理” 到 “实验思路”
生物技术实验的设计必须紧扣技术原理，避免 “想当然”。
基因工程类：核心是 “目的基因的获取→载体构建→导入受体→检测鉴定”，酶切位点的选择要保证目的基因
和载体产生相同粘性末端。
细胞培养类：核心是 “细胞增殖的条件控制”，贴壁细胞传代培养需用胰蛋白酶处理（37℃是最适温度），动
物细胞培养用液体培养基。
PCR 验证类：核心是 “DNA 半保留复制”，引物需与目的基因 / 载体的特定序列互补，通过条带大小判断
重组质粒是否构建成功。
CRISPR 基因敲除类：核心是 “sgRNA 引导 Cas9 切割目的基因”，需结合质粒的特性（如温度敏感型、
SacB 蛋白毒性）设计筛选条件。
真题示例（福建卷第
✅
2 题）：题干给出 “质粒 2 是温度敏感型（37℃不能复制）、SacB 蛋白将蔗糖转
化为有毒物质”，因此实验设计中用37℃培养去除质粒 2，用蔗糖平板筛选丢失质粒 1 的大肠杆菌。
3. 变量控制：遵循 “对照 + 单一变量” 原则
开放设计型实验的关键是通过分组控制变量，常见对照类型：
空白对照：如海南卷第 1 题第 (3) 问，空质粒乙作为对照组，排除质粒本身对细胞增殖的影响。
条件对照：如海南卷第 1 题第 (4) 问，实验组用靶向基因 Z 的 siRNA，对照组用 “无靶向的 siRNA / 空载
体”，排除 siRNA 载体的影响。
相互对照：如福建卷第 2 题第 (2) 问，5 种启动子（A-E）的菌落数和敲除率相互对照，判断毒性和效率。
避坑提示：
✅
不能用 “不处理” 作为唯一对照，需设置 “条件对照” 排除无关变量（如 siRNA 实验中，不能只设置
“不导入 siRNA” 的对照组）。
单一变量要明确：如验证酶 X 活性的实验，变量是 “酶 X 的有无”，其他条件（底物浓度、温度、pH）必
须一致。
4. 步骤设计：“可操作 + 可重复” 的标准化流程
实验步骤需具体、可执行，一般遵循以下模板：
1.
材料处理：制备实验材料（如提取酶 X、制备菌液、处理贴壁细胞）。
2.
分组处理：设置实验组（加处理因素）和对照组（不加 / 加无关因素），保证每组样本量足够（重复原则）。
3.
培养 / 处理：控制培养条件（温度、气体、培养基类型等），如动物细胞培养需 37℃、5% CO2 的气体环
境。
4.
检测指标：选择可量化的检测指标（如细胞数量、菌落数、PCR 条带大小、底物消耗量等）。
5.
记录结果：观察并记录实验现象（如菌落颜色、条带有无、细胞密度变化）。
真题示例（全国卷第
✅
3 题）：验证酶 X 活性的实验步骤：
培养含重组质粒的大肠杆菌→提取酶 X→设置实验组（酶 X + 底物）和对照组（底物）
→37℃保温→检测底物消耗或产物生成。
5. 结果预测与结论：“因果对应” 的严谨推导
结果预测需紧扣实验目的，结论要直接回应 “探究 / 验证的问题”，避免模糊表述。
验证性实验：结果与预期一致，结论直接支持假设（如海南卷第 1 题第 (3) 问，重组质粒乙组细胞数量更多
→基因 Z 促进细胞增殖）。
探究性实验：需分 “支持” 和 “不支持” 两种情况，但高考题多为验证性实验，结果通常唯一。
真题示例（微生物实验第
✅
4 题）：验证铁载体竞争作用的结果预测：
高铁浓度组的稻瘟病病原菌菌落生长弱于低铁浓度组→支持 “内生放线菌通过竞争铁离子抑
制病原菌生长” 的假设。
对点特训——题型能力突破
1．潮汕地区的马路绿化带中常可见秋海棠。某研究小组以秋海棠幼苗为材料，采用盆栽实验探究了叶面
喷施外源脱落酸（ABA）对铅（Pb）胁迫下秋海棠光合特性的影响，净光合速率（Pn）和气孔导度（Gs）
如下图所示。回答下列问题：
(1)本实验的自变量是 。
解题技巧归纳（接上页）
二、高频考点答题模板（直接套用）
1. 基因工程载体构建模板
选择限制酶：根据目的基因两端的酶切位点和载体的酶切位点，选择两种不同的限制酶（避免
自身环化）→酶切目的基因和载体→用 DNA 连接酶连接→构建重组质粒。
2. 细胞增殖实验模板
细胞准备：胰蛋白酶处理贴壁细胞→制备单细胞悬液→分组接种（实验组加重组质粒，对照组
加空质粒）→37℃、5% CO2 培养→定期检测细胞数量（如计数板计数）→分析增殖速率。
3. PCR 验证重组质粒模板
模板提取：提取大肠杆菌的质粒 DNA→引物设计：选择目的基因和载体的特异性引物→PCR
扩增→琼脂糖凝胶电泳→观察条带（如重组质粒组出现目的基因条带，空质粒组无→验证构建
成功）。
4. 微生物功能验证模板
分组设置：设置实验组（高铁培养基）和对照组（低铁培养基）→接种内生放线菌和病原菌→
培养→观察病原菌菌落大小 / 抑制圈→比较两组生长情况→得出结论。
三、失分陷阱规避
1.
限制酶选择错误：忽略目的基因两端的酶切位点与载体的匹配性（如海南卷第 1 题，不能选 SalI/BglII，因为
它们的识别序列不在基因 Z 两端）。
2.
对照设置不严谨：未排除 “载体 / 试剂本身” 的影响（如 siRNA 实验需用 “无靶向 siRNA” 作为对照，
不能只用空白对照）。
3.
步骤表述模糊：缺少 “重复实验”“条件控制” 等关键细节（如细胞培养需注明 “37℃、5% CO2”，不能只
写 “培养”）。
4.
结果结论脱节：结论未紧扣实验目的（如验证酶活性时，不能只写 “酶有活性”，需写 “酶 X 能催化底物
生成产物，具有生物活性”）。
(2)叶绿素主要吸收 光，其在秋海棠细胞中分布的具体部位是 。随着Pb 胁迫浓度的逐渐
增加，秋海棠叶绿素含量先上升后下降，并在Pb 胁迫浓度为1000mg/kg 时达到峰值，2000mg/kg 时降至最
低，该实验现象支持图1 结果，判断依据是 。喷施外源ABA 的秋海棠叶片Pn 均大于未喷施组，
结合图2 分析原因是 。
(3)有研究表明，H2S 能提高Pb 胁迫下的秋海棠光合作用速率，但不能完全恢复。请以秋海棠幼苗为材料，
设计实验验证该结论，简要写出实验思路： 。
2．黄芪是一种重要的药材，其产地不定期间歇式降雨造成了植物干旱复水循环，为研究黄芪间歇降雨的
干旱胁迫机制，对黄芪进行了反复干旱胁迫处理：种苗定植前记为A0 期，定植后待植株返青，苗长到与
移栽时根长等高记为A1 期，此时进行干旱胁迫处理至地上部叶片完全脱落，茎枯黄时记为B0 期，再次浇
水使植株返青，苗长到与移栽时根长等高记为B1 期，再进行下一轮干旱胁迫，到C1 时幼苗死亡。表中电
导率越大说明生物膜损伤程度越大，图中两种物质是与黄芪药效有关的次生代谢物。回答下列问题：
处理时期
土壤含水量/%
电导率/%
A0
71.30
11.00
A1
66.68
9.00
B0
30.60
13.00
B1
69.43
10.00
C0
25.30
14.00
C1
68.91
80.00
(1)由表可知，相较于A1，B0 时的土壤含水量和黄芪幼苗的电导率的变化依次是 ，该结果会导致黄
芪光反应速率 ，判断的理由是 ，同时光合作用的暗反应速率 ，从含水量角度推测其原因
是 。
(2)实验过程中检测黄芪细胞内脯氨酸、苹果酸及谷氨酸在干旱胁迫后显示出增加的趋势，这对植物适应干
旱是 （填“有利”“有害”或“无影响”）的，判断的理由是 。由图可知，黄芪的另外一种抗
旱机制是 。
(3)由图可知，若要增加黄芪的药效，可采取的措施是 。有人认为干旱处理也会影响光合色素的含量，
请简要写出验证该观点的实验思路： 。
3．
所造成的温室效应等全球气候变化已经成为人类所面临的重大问题，光合作用在促进碳中和方面
发挥着重要作用。回答下列问题。
(1)科研人员比较了不同水生植物和陆生树木的固碳能力，结果如表。研究结果显示，与陆生植物相比，水
生植物固碳能力更 (“大”或“小”)，依据是 。
不同种植物
光合净同化量
日固碳量
日释氧量
香蒲
230.88
10.16
7.16
芦苇
431.76
19.00
13.38
中山杉
小叶榕
83.20
2.93
2.13
(2)小球藻是一种光合效率极高的单细胞绿藻，在碳中和领域展现出巨大应用潜力。某研究团队设计并进行
了以下实验。在适宜光照和温度下，测定小球藻在普通空气(CO2浓度约0.03%)和模拟不同CO2浓度的燃煤
烟气中的碳固定速率，结果如图。小球藻固定CO2的场所是 ，将碳储存在糖类等有机物中所
需的还原剂是 。请结合本实验数据和光合作用原理，阐释大规模培养小球藻等微藻在实现
“碳中和”目标中的重要作用是 。
(3)光合作用吸收大气中CO2的同时，还会释放O2补充到大气中。若以小球藻为实验材料，用同位素示踪
的方法，验证光合作用中O2来自H2O 而不是CO2，请写出简单的实验思路和预期的实验结果 。
4．光抑制是指植物吸收的光能超过光合系统所能利用的能量时，光合功能下降的现象。图1 为光合作用的
部分过程，光抑制主要发生在光系统Ⅱ（PSⅡ），当电子积累过多时，会产生大量活性氧使PSⅡ变性失活。
铁氰化钾（MSDS）是一种电子受体，为研究铁氰化钾对植物光抑制现象的影响，研究人员以真核微藻为
材料进行了相关实验，结果如图2。回答下列问题：
(1)PSⅠ、PSⅡ在叶绿体中分布的位置是 。PSⅡ上产生的电子（e⁻）和H⁺分别用于 、 。
(2)结合图1 和题干信息分析，光抑制发生时，PSⅡ变性失活的原因是 ；从电子传递的角度推测，
MSDS 缓解光抑制的机理可能是 。
(3)图2 所示的实验自变量是 ，当光照强度大于I₂ 时，对照组光合放氧速率下降的原因是 。
(4)若要进一步探究MSDS 浓度对真核微藻光抑制的影响，实验设计的思路是 ；预期结果是 （答出
一种即可）。
5．某种蟹(XY 型性别决定)有三种体色：浅体色、中间体色和深体色，研究发现体色与其产生的色素化合
物(非蛋白质类)有关，由一组等位基因TS、TZ、TQ决定，另一对等位基因B/b 对蟹的存活有影响，这两对
等位基因均不位于Y 染色体上。相关性状与基因的关系如下图。
某兴趣小组用甲(深体色雌性)、乙(中间体色雄性)、丙(浅体色雄性)为亲本进行了几组杂交实验，过程如下
表所示。回答下列问题：
组别
杂交组合
成年子代表型及比例
组一
甲(深体色雌性)×乙(中间体色雄性)
深体色雌性：深体色雄性=2：1
组二
甲(深体色雌性)×丙(浅体色雄性)
深体色雌性：深体色雄性=2：1
组三
组一F1深体色雌性×组二F1深体色雄性
深体色雌性：中间体色雌性：深体色雄性：中间体
色雄性=12：4：9：3
(1)控制螃蟹的体色的三个基因之间的显隐性关系是 。根据基因对此螃蟹体色的控制可以体现
出，基因控制性状的方式之一是 。
(2)成年螃蟹体色的基因型共有 种。组一亲本甲乙的基因型为 ，组三杂交组合成年
子代深体色个体中纯合子占 。
(3)现有一只深体色雌性蟹，欲用最简便的方法判断其是否携带b 基因，请写出实验思路、预期结果及结论：
①实验思路： 。
②预期结果及结论： 。
(4)通过调查发现，在有天敌的水体中该螃蟹种群Tz基因频率上升，其原因可能是 。
6．果蝇的体色和眼色受两对基因控制。体色由常染色体上的等位基因 （A/a）控制，灰体对黑檀体为显
性；眼色由X 染色体上的等位基因 （E/e）控制，红眼对白眼为显性。野生型为灰体红眼，研究发现，当
a 和e 两种基因均为隐性纯合时个体无法存活。现有两个纯合的甲 （黑檀体红眼）、乙（灰体白眼）品系
突变体雌雄果蝇若干，进行了以下实验：
实验一: 甲（♀）×乙（♂） →F1均为灰体红眼
实验二：F1（♀）F1（♂）→F2表型及比例为：灰体红眼♀：灰体红眼♂：灰体白眼♂: 黑檀体红眼♀: 黑
檀体红眼♂=6:3:3:2:1。请分析回答:
(1)实验一中甲的基因型为 ，乙的基因型为 。
(2)实验二的F2中缺失的表型是 。
(3)为进一步验证a 和e 基因同时隐性纯合致死的结论，请利用本题中的甲、乙两个纯合品系为实验材料，
设计杂交实验，通过观察F2 表型及比例来验证上述结论，写出实验思路并预测实验结果。
实验思路： 。
预测结果： 。
7．科研人员以ZW 型性别决定的鸟类为研究对象，发现其羽毛颜色红羽、白羽由常染色体上的A/a 基因控
制（a 是A 替换了某个碱基形成的，具有M 酶的酶切位点），羽形（长羽、中羽、短羽）由Z 染色体上的
B/b 基因控制，羽毛长短由B 基因的个数决定，无B 基因时表现为短羽。进一步研究发现，某条性染色体
上存在一段特殊序列（En-hW，书写基因型时将其写在性染色体的右上角），个体中有En-hW 存在时B 基
因能够双倍表达。实验小组用纯合红羽短羽雌性与纯合白羽长羽雄性杂交，F1中雌性个体全部为红羽长羽，
雄性个体全部为红羽中羽。F1雌雄个体随机交配产生F2，不考虑性染色体的同源区段。回答下列问题：
(1)由题可知，En-hW 位于 染色体上，亲本基因型为 ，F2中纯合的红羽长羽雄占 。若从
F2中随机选取一只红羽长羽雌性与一只白羽中羽雄性杂交，子代出现白羽中羽个体的概率为
(2)某科研小组得到2 只红羽鸟和1 只白羽鸟，为快速确定其基因型，提取了相关DNA 用M 酶切后进行电
泳，结果如图所示，则红羽鸟是 。
(3)某科研小组欲利用基因敲除技术验证En-hW 对B 基因的调控作用，选用了某种基因型的雌性幼体设计
相关实验，实验组操作如下：
组别1： （写出选择的雌性幼体的基因型及操作），预期表型为中羽；
组别2： （写出选择的雌性幼体的基因型及操作），预期表型为短羽。
8．豌豆花的位置腋生和顶生是一对相对性状，2025 年研究人员从分子水平揭示了该性状的遗传机制。回
答下列问题：
(1)在孟德尔的实验中，纯种腋生与纯种顶生的杂交结果如图1。然而，研究人员做相关实验时观察到有一
些顶生品系（甲）自交，子代却出现了约25%的腋生，此现象 （填“能”或“不能”）用基因突
变来解释。
(2)控制花的位置的主要基因位于4 号染色体，用A/a 表示，其结构见图2，A 基因控制花的位置为腋生，
从基因结构和基因表达的角度分析，a 基因编码序列由于 ，导致其编码的蛋白质失效，从而表现
为顶生。
(3)进一步研究发现，位于6 号染色体的修饰基因B/b 决定了a 基因控制的性状是否可见，b 基因会掩盖a 基
因控制的性状，即aabb 表现为腋生，修饰基因B/b 不会干扰A 基因的表达，由此可知，第（1）小题中顶
生品系（甲）的基因型为 。现有一基因型未知的纯合腋生品系（乙），实验室可提供纯合顶生品
系，请设计最简单的实验鉴定乙的基因型，写出实验思路、预期结果及结论。
①实验思路： 。
②预期结果及结论：
若 ，则乙的基因型为aabb。
若F2中腋生∶顶生=3 1∶，则乙的基因型为 。
若 ，则乙的基因型为 。
9．下丘脑参与调节多种生命活动。如图为人体部分生命活动调节示意图，其中①②③④表示相关过程，
A、B、C、D 表示相关激素。请回答下列问题：
(1)下丘脑的活动能够受到多种调节因子的调节，主要原因是 。临床上可通过抽取血样来检测内分泌
系统中激素的水平，其理论依据是 。
(2)图中激素B、激素C 都能促进 ，从而使机体产热增加。图中显示，调节激素B 和激素C 分泌的方
式分别属于 （填“神经调节”“体液调节”或“神经——体液调节”）。
(3)当血糖浓度降低时，下丘脑通过有关神经促进胰岛分泌激素D，该激素主要通过促进 ，使血糖浓
度升高；此时，与该激素在调节血糖浓度方面有协同作用的激素有 （答出两点）。
(4)下丘脑和垂体之间存在神经联系和体液联系。若要验证下丘脑调节垂体分泌激素A 的方式不是通过神经
联系调节的，可利用小鼠进行实验，实验思路是 。
10．龙舟竞渡是端午节习俗之一，也是我国的传统的团体运动项目，比赛过程中的划桨动作包括“入水、
抱水、拉桨、出水、空中移桨”五个步骤，需要神经系统进行精细调控。图1 为拉桨动作的反射弧基本结
构示意图，图2 为电突触的示意图。
(1)比赛中，运动员根据鼓手的鼓声有节奏地用力划船，这一过程属于 ，同时伴随着心跳和血液
循环加快，这是由于自主神经系统中 活动占优势导致的。
(2)“拉桨”时，图1 中神经元c 释放 （填“兴奋性”或“抑制性”）神经递质，使突触后膜电位
变为 ，最终导致屈肌收缩。
(3)”出水”时需要及时终止拉桨，并迅速改为“空中移桨”，电突触在该过程中发挥重要的作用。与化学
突触相比，兴奋在电突触传递更快的原因可能是 。
(4)某兴趣小组基于上述发现，欲探究兴奋在电突触的传递方向，以图2 所示突触为实验对象，利用微电流
计和电刺激仪器设计实验完成探究。实验设计思路： 。
11．病毒感染后，部分患者出现“细胞因子风暴”。过量的细胞因子影响患者的血管和血压，令被破坏的
机体肿胀、发热以及疼痛，是引起急性呼吸窘迫综合征和多脏器衰竭的重要原因，其机制如图所示。回答
下列问题：
(1)病毒可通过巨噬细胞 的作用，刺激辅助性T 细胞开始 并释放细胞因子。
(2)“细胞因子风暴”属于 （填“正反馈”或“负反馈”）调节。过量的细胞因子会导致病变部位的血
管通透性 （填“增大”“不变”或“变小”），使得病原体更容易进入血管，同时加速血管中液体
的外渗，破坏组织。为缓解该症状，可注射 （填“细胞因子拮抗剂”或“细胞因子激动剂”）。
(3)研究发现，迷走神经可抑制巨噬细胞释放细胞因子。为验证该结论，设计实验如下：
①分组：甲组（正常小鼠+刺激迷走神经+病毒）、乙组（ +刺激+病毒）。
②检测指标：两组小鼠的 含量。
③预期结果：乙组该指标 （填“高于”或“低于”）甲组。
12．胰岛素在血糖调节中发挥着重要作用，葡萄糖转运蛋白4（GLUT4）是一种细胞膜上的葡萄糖转运蛋
白，蛋白M 为胰岛素受体。图为胰岛素发挥作用的相关机理。请据图回答下列问题：
(1)下丘脑是调节血糖平衡的较高级中枢，除此以外，还是 （至少答出两项）等生命活动的调节中枢。
(2)饭后半小时血糖升高，一方面 细胞感知血糖升高，合成并分泌胰岛素，该调节方式为体液调节；另
一方面使下丘脑的某个区域兴奋，通过迷走神经使胰岛素的分泌量增加，该调节方式为 。血糖下降后，
胰岛素的作用结果反过来抑制胰岛素的分泌，这种调节机制是 。
(3)当胰岛素与蛋白M 结合后，一方面会促进 ，从而促进了细胞对葡萄糖的摄取，另一方面会促进葡
萄糖的氧化分解、 和 ，从而使血糖浓度降低。
(4)少数人感染某种病毒后导致机体免疫系统攻击胰岛B 细胞而患糖尿病，已知该病毒不侵染胰岛B 细胞，
患者的免疫系统错误地将胰岛B 细胞当作“非己”成分进行攻击，这属于 病，其原因可能是 。
(5)胰岛素受体功能异常也可以影响血糖的调节。利用基因工程方法制备的胰岛素受体功能受损的小鼠（简
称为MKR 小鼠），导致胰岛素靶细胞对胰岛素敏感性下降。某研究小组拟通过实验证明胰岛素受体功能
在血糖调节中的作用，实验材料有实验前均禁食10 小时的血糖浓度相等的MKR 小鼠和正常小鼠各10 只，
血糖仪，胰岛素测量仪，葡萄糖溶液，注射器等，设计实验思路并预测结果。实验思路： 。实验结果：
。
13．新城疫病毒（NDV）属于溶瘤病毒，能特异性感染并裂解肿瘤细胞。科研人员将猪源GT 基因插入
NDV 中，构建了重组病毒NDV-GT，NDV-GT 中的猪源GT 基因在肿瘤细胞内表达出α-Gal 抗原，刺激人
体产生抗α-Gal 的抗体，引发抗体依赖性细胞吞噬作用（ADCP）等机制，从而增强抗肿瘤效果。回答下列
问题：
(1)图1 表示研究人员用食蟹猴构建原发性肝细胞癌（HCC）的大致流程：利用CRISPR-Cas9 系统，先通过
sgRNA 定位到Pten 和p53 基因，然后Cas9 蛋白切割目标基因使其功能丧失。Cas9 蛋白的作用相当于基因
工程中的 酶，其切割的化学键是 。
(2)为使重组病毒复制出更多有活性的病毒颗粒，需要用到动物细胞工程中的 技术，在培养基中，
除葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素外，还需添加 等天然成分；培养过程中需通入95%空气和
5%CO2的混合气体，其中5%CO2的主要作用是 。
(3)图2 为NDV-GT 的构建及其作用机制示意图。
NDV-GT
①
能特异性感染肿瘤细胞，对正常细胞损伤较小。据图2 信息推断，这种特异性最可能依赖于肿
瘤细胞与正常细胞在 方面的差异。
A 核糖体种类 B．细胞膜表面受体
C．DNA 复制方式 D．线粒体数量
②图2 中ADCP 作用的发挥主要依赖于特异性免疫中的 （填“体液免疫”或“细胞免疫”）。
(4)研究人员以食蟹猴HCC 模型研究了NDV-GT 的体内抗肿瘤效果，他们将研究模型均分三组，分别用安
慰剂（PBS）、NDV、NDV-GT 三种疗法治疗3 个月后，检测细胞凋亡情况和肿瘤大小，图3 为细胞凋亡
检测结果，图4 为肿瘤大小的彩色超声图像。
综合图3、图4，实验结论是 。
(5)为验证“NDV-GT 对正常肝细胞无明显毒性”，请以食蟹猴正常肝细胞为材料，设计简要实验思路
。
14．幽门螺旋杆菌（简称Hp）是引起人体很多消化道疾病的首要致病细菌，
14C 呼气试验是临床用于检测
Hp 感染的常用方法，被检者空腹，用水送服一粒含
14C 标记的尿素胶囊，半小时后用一次性吹气管向二氧
化碳吸收剂中吹气，再将吹完气的样品交给医生做检测，若测定呼出的气体含有
14CO2，则表明存在Hp 感
染。
(1)呼出的气体中含有的
14CO2一定是由Hp 而非人体产生的，这是因为只有Hp 才可以合成 ，从而能
将
14C 标记的尿素分解成
和
14CO2.
(2)Hp 感染常用抗生素治疗，抗生素等抗菌剂的抑菌或杀菌作用的机理，主要是抑制细菌 合成，增
强细胞膜通透性，干扰细菌蛋白质合成，以及抑制细菌DNA 复制、转录等。
(3)为了进一步探究影响幽门螺旋杆菌生长繁殖的因素，某研究性学习小组在培养该菌过程中，发现在某种
细菌（简称W 菌）的周围，幽门螺旋杆菌的生长繁殖受到抑制。他们把W 菌接种在专门的培养基上培养，
一段时间后，除去W 菌，在此培养基上再培养幽门螺旋杆菌，结果是幽门螺旋杆菌仍然不能正常生长繁殖。
据材料分析，研究小组同学提出假设“W 菌产生了不利于幽门螺旋杆菌生存的物质”。
试参照上述材料，设计实验验证研究小组同学的假设。简述实验思路： 。
15．白喉毒素A 链（DTA）由白喉棒状杆菌的产毒菌株合成，毒性极强，能有效诱导细胞死亡。XRCC2
启动子在正常细胞中表达水平很低，但在癌细胞中高表达。研究人员利用DTA 基因和XRCC2 启动子开展
了相关研究，具体流程如下图。请回答下列问题。
(1)XRCC2 启动子的功能是 。启动子的编码链与所在基因的编码链为同一条链，已知启动子编码链
序列5'-GAGCATTAAAACTGAA……GACTGGCCGTAGAGTCTGCGCAG-3'，则过程①构建的一对引物序
列为 。
5'-GCATTAAAACTGAAGTGAAGTGA-3'
①
5'-GCTAGCGAGCATTAAAACTGAAGT-3'
②
5'-GGTACCCTGCGCAGACTCTACGGCC-3'
③
5'-ACCGGTCTGCGCAGACTCTACGGCC-3'
④
(2)过程③应选用限制酶 切割，获得DTA 基因，随后用 将两者进行连接。过程④之后，通常
需要对重组质粒进行筛选，原因是 。
(3)培养基I 中应添加 ，以筛选出成功导入质粒的大肠杆菌。从培养基I 上挑取单菌落，经PCR 验证
为重组质粒后再转移至培养基Ⅱ中培养，培养的目的是 。
(4)研究人员提取大肠杆菌中的重组质粒，分别将0.05μg、0.1μg 的重组质粒导入不同肿瘤细胞中，结果如
图。
①对照组的处理条件是 。结果表明，4 种肿瘤细胞中， （填字母）对XRCC2-DTA 的表达产
物最敏感。
②为验证XRCC2-DTA 的表达产物仅杀伤肿瘤细胞而不杀伤正常细胞，请简要描述实验设计思路： 。
