八 情景信息类（解析版）2023年高考生物大题解题练习

专项训练八情景信息类

【模板构建】

情景信息题重点考查运用知识解决实际问题的能力和理解文字、图像、表格等表

达的生物学信息的能力，以及搜集信息、加工处理信息、转换信息、交流信息的

能力。其特点可概括为“新情景、旧知识”。所以这种题型往往是高起点、低落

点。其解题思维模板如下：

阅读题干•发现信息整合信息•发掘规律迁移内化•解答问题

充分发挥联想，将发现的

阅读题干，联系生物学

结合提出的问题，提炼出规律和已有旧知识牵线搭

基本原理，领会题干给

有价值的信息，剔除干扰桥，迁移到要解决的问题

出的新信息，理解题干

信息，从中找出规律中来。运用比较、归纳、

创设新情景中的新知识

推理，创造性地解决问题

【真题演练】

（2020•北京）创建Dl合成新途径，提高植物光合效率

植物细胞中叶绿体是进行光合作用的场所，高温或强光常抑制光合

作用过程，导致作物严重减产。光合复合体PSn是光反应中吸收、传递并转

化光能的一个重要场所，Dl是PSn的核心蛋白。高温或强光会造成叶绿体内

活性氧（RoS）的大量累积。相对于组成PSn的其他蛋白，Dl对RoS尤为敏

感，极易受到破坏。损伤的Dl可不断被新合成的Dl取代，使PSII得以修复。

因此，Dl在叶绿体中的合成效率直接影响PSn的修复，进而影响光合效率。

叶绿体为半自主性的细胞器，具有自身的基因组和遗传信息表达系

统。叶绿体中的蛋白一部分由叶绿体基因编码，一部分由核基因编码。核基

因编码的叶绿体蛋白在N端的转运肽引导下进入叶绿体。编码Dl的基因psbA

位于叶绿体基因组,叶绿体中积累的ROS也会显著抑制PsbAmRNA的翻译过程,

导致PSII修复效率降低。如何提高高温或强光下PSII的修复效率，进而提

高作物的光合效率和产量，是长期困扰这一领域科学家的问题。

近期我国科学家克隆了拟南芥叶绿体中的基因psbA,并将psbA与编码转运肽

的DNA片段连接，构建融合基因，再与高温响应的启动子连接，导入拟南芥

和水稻细胞的核基因组中。检测表明，与野生型相比，转基因植物中Dl的mRNA

和蛋白在常温下有所增加，高温下大幅增加；在高温下，PSII的光能利用能

力也显著提高。在南方育种基地进行的田间实验结果表明，与野生型相比，

转基因水稻的二氧化碳同化速率、地上部分生物量（干重）均有大幅提高，

增产幅度在8.1%~21.0班之间。

该研究通过基因工程手段，在拟南芥和水稻中补充了一条由高温响应

启动子驱动的Dl合成途径，从而建立了植物细胞Dl合成的“双途径”机制，

具有重要的理论意义与应用价值。随着温室效应的加剧，全球气候变暖造成

的高温胁迫日益成为许多地区粮食生产的严重威胁，该研究为这一问题提供

了解决方案。

（1）光合作用的反应在叶绿体类囊体膜上进行，类囊体膜上的蛋白

与形成的复合体吸收、传递并转化光能。

（2）运用文中信息解释高温导致Dl不足的原因O

（3）若从物质和能量的角度分析，选用高温响应的启动子驱动PsbA基因表

达的优点是：o

（4）对文中转基因植物细胞Dl合成“双途径”的理解，正确的叙述包

括o

A.细胞原有的和补充的PSbA基因位于细胞不同的部位

B.细胞原有的和补充的Dl的mRNA转录场所不同

C.细胞原有的和补充的Dl在不同部位的核糖体上翻译

D.细胞原有的和补充的Dl发挥作用的场所不同

E.细胞原有的和补充的Dl发挥的作用不同

【答案】光反应叶绿体的色素①高温导致ROS积累，使Dl

受到破坏；②RoS积累抑制了psbAmRNA的翻译，影响了Dl的合成提

高了光能利用率和植物的净光合作用速率，使植物增产ABC

【详解】（1）光合作用的光反应过程在叶绿体类囊体膜上进行，类囊体膜上的蛋

白与叶绿体的色素形成复合体。

（2）根据文中信息“高温或强光会造成叶绿体内活性氧（ROS）的大量累积。相

对于组成PSn的其他蛋白，Dl对RoS尤为敏感，极易受到破坏，编码Dl的基

因psbA位于叶绿体基因组，叶绿体中积累的ROS也会显著抑制psbAmRNA的翻

译过程”，所以高温导致Dl不足的原因有：①高温导致ROS积累，使Dl受到破

坏；②ROS积累抑制了psbΛmRNΛ的翻译，影响了Dl的合成。

（3）根据题干信息“与野生型相比，转基因植物中Dl的mRNA和蛋白在常温下

有所增加高温下大幅增加；在高温下，PSII的光能利用能力也显著，提高转基

因水稻的二氧化碳同化速率、地上部分生物量（干重）均有大幅提高”，所以选

择高温相应启动子psb∆基因表达的优点是提高了光能利用率和植物的净光合作

用速率，使植物增产。

（4）Dl合成双途径只①编码Dl的基因psbA位于叶绿体基因组，所以Dl在叶

绿体中编码合成；②将PSbA与编码转运肽的DNA片段连接，构建融合基因，再

与高温响应的启动子连接，导入拟南芥和水稻细胞的核基因组中，所以Dl也可

以通过细胞核基因编码控制合成。

A、根据以上分析，细胞原有的基因位于叶绿体中，而补充的PSbA基因位于细胞

核中，A正确；

B、细胞原有的的转录场所在叶绿体，而补充的Dl的mRNA转录场所在细胞核中，

B正确；

C、细胞原有的的翻译场所在位于叶绿体的核糖体上进行，而补充的Dl在位于细

胞质中的核糖体进行翻译过程，C正确；

D、细胞原有的和补充的Dl发挥作用的场所都是在叶绿体中合成PSΠ,D错误；

E根据D项分析，二者作用都是去合成PSH,E错误。

故选ABC0

【变式训练】

1.在科幻电影《星际穿越》展现的世界末日中，强光、干旱席卷全球，我们熟

悉的小麦、水稻不见了踪影，玉米成为人类的主要作物。电影中之所以有这样的

情景设定，是因为科学研究发现：小麦、水稻等作物在强光、干旱时会发生比较

强的光呼吸作用，而玉米则不会。

光呼吸指在光照条件下，植物在光合作用的同时，吸收“释放C0?的过程。在光

呼吸过程中，叶绿体基质中的RUbiSC。酶起到重要作用，该酶在0?浓度较高时，

可催化五碳化合物与0?结合生成一个三碳化合物和一个二碳化合物，此二碳化

合物不参与光合作用，而是在消耗一定ATP和NADPH的基础上，重新形成五碳化

合物，并释放出CO2。止匕外，光合作用过程中，RUbiSCo酶也可催化五碳化合物

与CO?结合，进行CO,固定。

（1）光呼吸是某些植物发生在条件下，在

中进行的生理反应。

（2）结合题干信息和暗反应过程，预测氧气浓度升高时，葡萄糖生成量应该如

何变化（填“上升”“下降”或“不变”）？其原因是什么？

（3）研究发现塑料大棚内的CO?浓度由0.03%升高到0.24%时,水稻会增产约89%,

请从光合作用的原理和Rubisco酶促反应的特点解释其原因。

答案：光照（强光、干旱）叶绿体基质下降。2与五碳化合

物结合增多，只产生1个用于还原的三碳化合物，减少了暗反应过程中三碳化合

物含量，使得暗反应速率下降C0?的浓度升高可促进光合作用的暗反

应；同时可促进RUbiSCo酶催化更多的五碳化合物与C（λ结合，而减少与6的结

合，从而降低光呼吸

【详解】试题分析：光呼吸被冠以“呼吸”二字，是因为光呼吸与细胞呼吸的投

入产出一样，都是消耗02、释放C02的过程。但除了这一点之外，光呼吸可以

说完全不同于细胞呼吸，光呼吸只在绿色细胞中进行，而且只能在光照下发生；

而细胞呼吸在植物的每个活细胞中都能进行，而且有光无光都行，光呼吸过程要

消耗ATP和NADPH；而细胞呼吸过程产生ATP和NADH.光呼吸发生的场所为叶绿

体基质；而细胞呼吸在细胞质基质和线粒体发生。

（1）光呼吸是某些植物发生在光照条件下，在叶绿体基质中进行的生理反应。

（2）结合题干信息和暗反应过程，氧气浓度升高时，02与五碳化合物结合增

多，只产生1个用于还原的三碳化合物，减少了暗反应过程中三碳化合物含量，

使得暗反应速率下降，葡萄糖生成量下降。

（3）C02的浓度升高可促进光合作用的暗反应；同时可促进RUbiSCo酶催化

更多的五碳化合物与C02结合，而减少与02的结合，从而降低光呼吸.因此

塑料大棚内的C02浓度由0.03%升高到0.2496时，水稻会增产约89%o

2.热带雨林是地球赐予地球上所有生物最为宝贵的资源之一。目前有超过25%

的现代药物是从热带雨林植物中提炼的，所以热带雨林被称为“世界上最大的药

房”，同时由于众多雨林植物的光合作用净化地球空气的能力尤为强大，其中仅

亚马逊热带雨林产生的氧气就占全球氧气总量的1/3,故热带雨林有“地球之肺”

的美誉。下图为热带雨林部分生物的关系图，其中数字表示该生物的个体数量.

括号内数字表示该生物一个个体所同化的能量。回答下列问题：

分解者

B---------►C20000(5kJ)----------D150(IOOkJ)

5000(1少」

E-^-^

10000(50kJ)

(1)题干中的信息体现了生物多样性的价值。

(2)图中第一营养级到第二营养级的能量传递效率是,D同化的能量

(填“都”或“部分”)流向分解者，理由是0

(3)若C同化的能量有1/4来自B,那么E到C的能量传递效率是o

(4)从生态系统的组成成分的角度分析，图中缺乏的成分是；分解者

的作用是o

答案：(1)直接价值和间接

(2)10%部分D同化的能量除流向分解者外，还有一部分通过呼吸作

用以热能的形式散失和未利用

⑶15%

(4)非生物的物质和能量将动植物遗体残骸中的有机物分解成无机物

【详解】(1)根据题干信息可知，现代药物是从热带雨林植物中提炼的，所以热

带雨林被称为“世界上最大的药房”体现了生物多样性的直接价值，雨林植物的

光合作用净化地球空气的能力尤为强大，其中仅亚马逊热带雨林产生的氧气就占

全球氧气总量的1/3,故热带雨林有“地球之肺”的美誉，体现了生物多样性的

间接价值。

(2)第一营养级同化的能量是(10000×50)+(5000×100)=l×10⅛J,第二

营养级同化的能量是20000X5=1XIOkJ,因此第一营养级到第二营养级的能量

传递效率是10%;D同化的能量去向是流向分解者和呼吸作用散失以及未利用，

因此不是全部流向分解者。

(3)C同化的能量有1/4来自B,那么C同化的能量有(3/4)×20000×5=7.5

X10'kJ来自E,因此E到C的能量传递效率是[(7.5×10')÷(5×105)]X

100%=15%O

(4)生态系统的组成成分包括非生物的物质和能量、生产者、消费者和分解者;

分解者能将动植物遗体残骸中的有机物分解成无机物。

3.胃饥饿素是胃内产生的一种多肽，主要由胃底部的P/D1细胞产生，能够随血

液进入脑部，使人产生饥饿感，调节人的食欲和饮食。研究发现，胃饥饿素在神

经营养中也有重要的作用，能增加人体对环境改变的适应能力以及学习能力的提

高。回答下列问题：

⑴胃饥饿素是一种激素，所以胃底部的P/D1细胞属于细胞，胃饥饿

素能使人产生饥饿感，说明在人脑部的某些神经元细胞膜上存在着o

(2)根据题干信息，人体应该是在(略感饥饿/饱腹)状态下有更好的

学习状态，理由是o

⑶人体高度紧张时，胃饥饿素的分泌减少，以此推测促进胃底部的P/D1细胞分

泌的传出神经应是O

答案：(1)内分泌能与胃饥饿素特异性结合的受体

(2)略感饥饿人体在略感饥饿时，机体分泌的胃饥饿素增多，

增强了人体对环境改变的适应能力以及学习能力的提高

(3)副交感神经

【详解】(1)能分泌激素的是内分泌腺或者内分泌细胞，故P/D1细胞是内分泌

细胞，脑部能接受胃饥饿素传递的信息，说明在人脑部的某些神经元细胞膜上存

在着能与胃饥饿素特异性结合的受体。

(2)根据题干中的“胃饥饿素在神经营养中也有重要的作用，能增强人体对环

境改变的适应能力和学习能力”可知，人体在略感饥饿时，机体分泌的胃饥饿素

增多，增强了人体对环境改变的适应能力以及学习能力的提高。

(3)人体高度紧张时，兴奋的是交感神经，造成可胃饥饿素的减少，由此可以

推知，人体在不紧张且饥饿的时候，才会有较多胃饥饿素的分泌，这时是副交感

神经兴奋。

4.学习以下材料，回答(1)一(5)题。

植物花青素合成的调控机制

花青素是高等植物体内的一种天然色素，能够决定花、果实和块茎等的颜色，其

作为重要的抗氧化分子，对植物的生长发育及抵御逆境也有着重要作用。

花青素合成相关基因的表达受MBW转录因子复合体的调控。低温、盐胁迫会诱导

植物激素茉莉酸(JA)的产生，进而激活JA信号通路。JAZ蛋白是JA信号途径

中的关键调控蛋白，其通过与MBW复合体中一些转录因子的相互作用影响花青素

合成。当植物体内的JA含量增加，JA受体coll可以招募JAZ到SCFCOH复合物

上使其泛素化并被蛋白酶体降解，从而解除JAZ对MBW复合体的抑制作用，进而

促进花青素的合成。JAZ还介导赤霉素对花青素合成的调控，赤霉素与其受体结

合后引起D蛋白降解，而D蛋白可以抑制JAZ的活性。

光可以利用信号转导因子调控基因启动子与MBW复合体结合的强弱，调节花青素

合成途径中相关基因的表达，进而影响花青素的合成。强光照能够促进花青素的

积累、弱光照或黑暗条件下能够抑制花青素的积累；不同的光质也可以影响花青

素的合成，其中紫外光和蓝紫光对花青素合成的促进效果最佳。糖类物质对花青

素的合成也至关重要，花青素是在细胞的内质网上以糖为底物在多种酶的催化下

合成的。研究表明，多种基因的调控依赖于植物体内可溶性糖的含量，蔗糖可以

增强MBW复合体中一些转录因子的表达，从而触发花青素合成相关基因的表达。

花青素的生物合成受到多种因素的影响，不同信号可通过调控JAZ蛋白、MBW复

合体的表达量或活性来实现信号间的交叉互作，进而共同实现对花青素合成的

精密调控。

(I)JA和赤霉素均是对植物生长发育起调节作用的有机物，二者在花青

素合成过程中的作用0

(2)糖在花青素合成过程中的功能是多方面的：糖既是合成花青素的又可

以为花青素的合成过程提供,同时糖还作为分子调节花青素合成

过程而影响植物着色。

⑶花青素的生物合成受到多种因素的影响。综合文中信息，完善花青素合成的

调控模型____________O

（4）色泽是果实品质的主要指标之一。在生产实践中，果农会采取给果实套不同

颜色滤光袋、在地面铺设反光膜（可提高树冠中下部的光照强度）等做法，请

任选一种做法解释其原理____________o

（5）植物与动物都能感受多种信号以调节白身生长发育过程，请写出二者细胞在

信号的接收和响应方面的共性o

4.（1）小分子拮抗

⑵原料能量信息

JA赤霉素

抑⅛∖∕fes

麒适—JAZ蛋白里UMBW转录因子复合体

［抑制

（3）花青素基因）花青素

（4）光可以利用信号转导因子调控基因启动子与MBW复合体结合的强弱，调节花

青素合成途径中相关基因的表达，强光照能够促进花青素的积累、弱光照或黑暗

条件下能够抑制花青素的积累，因此在地面铺设反光膜（可提高树冠中下部的光

照强度），可改变花青素的含量，改变色泽；不同的光质也可以影响花青素的合

成，套不同颜色滤光袋影响光的波长，改变花青素的含量，影响色泽。

（5）植物和动物都能接收外界信号，影响体内激素的合成与分泌，调节自身生长

发育。

【详解】（I）JA和赤霉素均是小分子有机物，对植物生长发育起调节作用；当

植物体内的JA含量增加，解除JAZ对MBW复合体的抑制作用，进而促进花青素

的合成，赤霉素与其受体结合后引起D蛋白降解,而D蛋白可以抑制JAZ的活性,

说明赤霉素会激活JAZ的活性，抑制花青素的合成，说明JA和赤霉素在花青素

合成过程中的作用是拮抗。

（2）花青素是在细胞的内质网上以糖为底物在多种酶的催化下合成的，糖既是

合成花青素的原料，也可以为花青素的合成提供能量；多种基因的调控依赖于植

物体内可溶性糖的含量，故糖还可以作为信息分子触发花青素合成相关基因的表

达。

（3）花青素合成相关基因的表达受MBW转录因子复合体的调控。JA解除JAZ对

MBW复合体的抑制作用，进而促进花青素的合成，赤霉素降解D蛋白，激活JAZ,

抑制花青素的合成。图示如下。

JA赤霉素

抑消进

仲日、斓抑制

为益山—JAZ蛋白∙^→MBW转录因子复合体

［抑制

花青素基因）花青素

（4）光可以利用信号转导因子调控基因启动子与MBW复合体结合的强弱，调节

花青素合成途径中相关基因的表达，强光照能够促进花青素的积累、弱光照或黑

暗条件下能够抑制花青素的积累，因此在地面铺设反光膜（可提高树冠中下部的

光照强度），可改变花青素的含量，改变色泽；不同的光质也可以影响花青素的

合成，套不同颜色滤光袋影响光的波长，改变花青素的含量，影响色泽。

（5）植物和动物都能接收外界信号，影响体内激素的合成与分泌，调节自身生

长发育。

5.学习以下材料，回答（1）~（4）题。

提高光合作用速率的新构想

光合作用是地球上唯一能够捕获和转化光能的生物学途径。提高光合作用速率对

促进农业增产增收、实现碳中和等具有重要意义。

光合作用分为光反应和暗反应两个密切相关的阶段。人们一直致力于通过优化光

能捕获系统，或增加碳固定效率等途径来提高光合速率。研究发现，光反应产生

ATP与NADPH比例相对固定，但理论上要保证暗反应的充分进行，需要的ATP与

NADPH比例要比实际中光反应产生的高，这可能是限制光合作用速率的因素之

-O也有研究发现，通过增加光能吸收促进ATP合成，实际对提高光合速率的影

响有限。因此，有研究人员提出新的构想一一从细胞代谢全局出发，将光反应和

暗反应视为有机整体，在细胞中导入NADPH消耗模块，以提高细胞原有的ATP

与NADPH比例。

人们发现，在一些异养型微生物中存在着生成异丙醇的代谢途径。研究人员以蓝

细菌为研究模型，通过导入三种外源酶（A、B、C酶）基因，在细胞原有的光合

作用途径中创建了消耗NADPH的异丙醇合成途径，如图1所示，在C酶的催化反

应中会消耗NADPH,相关指标的检测结果见表和图2,证明增加NADPH消耗途径

可以有效提高蓝细菌的光合速率。

光合微生物通常利用低于600UmOl∙s∣的中、低强度光，然而自然界的光

照强度往往是波动的，白天最大光强度通常可达到990口mol∙ι√∙s∣以上，本

研究表明将额外的NADPH消耗能力引入光合生物可能是利用波动和高强度光的

有用策略。

人们对光合作用等细胞代谢活动的认识在不断发展，正吸引着科学家们进一步研

究。

CO

注：PSU、PSl是由光合色素与蛋白质等结合构成的进行光吸收的功能单位。

图1

45

40TA组别一。组别二O组别三

35

30

25

20

15

10

5

0

oJ

2505007501000125015001750200022502500

光照强度(HmoIm2.J)

图2

组导入基NADPH含量ATP含量(μCO?固定速率（mg∙g∣细胞干

别因(pmol)mol)重∙h'）

一无193.539.2886

二A、B190.8335.2385

三A、B、C112.8362.53119

注：NADPH与ATP含量在最适光照下测定。

(1)图1中①②表示的物质分别是；NADPH在③的进一步反应中

的作用是o

(2)表中组别二的结果说明