高中生物計算

專題生物學(xué)中的計算一、細胞分裂中的計算

有絲分裂和減數(shù)分裂過程中，各時期染色體數(shù)量變化和DNA含量的變化規(guī)律是設(shè)計細胞分裂中相關(guān)計算題的基礎(chǔ)，理解和掌握其變化規(guī)律是正確解答這類計算題的關(guān)鍵。表1是有絲分裂過程中各時期染色體數(shù)目和DNA含量的數(shù)量關(guān)系。表2是減數(shù)分裂過程中各時期染色體數(shù)目和DNA含量的變化關(guān)系。2．動物減數(shù)分裂產(chǎn)生生殖細胞數(shù)目的計算：一個卵原細胞形成一個卵細胞和三個極體；一個精原細胞形成四個精子。3．被子植物個體發(fā)育過程中：子房數(shù)＝果實數(shù)；胚珠數(shù)＝種子數(shù)；被子植物有雙受精現(xiàn)象，一個胚珠發(fā)育成一粒種子則需要兩個精子；果皮是由體細胞構(gòu)成的子房壁發(fā)育來的，種皮是由體細胞構(gòu)成的珠被發(fā)育來的。設(shè)體細胞染色體為2N，經(jīng)過減數(shù)分裂形成的細胞染色體數(shù)目應(yīng)為N，例如：卵細胞、精子、極核。受精極核由一個精子與兩個極核融合而成，所以，受精極核以及由受精極核經(jīng)有絲分裂形成的胚乳染色體數(shù)目應(yīng)為3N。受精卵及其經(jīng)有絲分裂形成的結(jié)構(gòu)染色體數(shù)目應(yīng)為2N，例如：胚、子房壁、種皮、果皮等。例題1一動物精原細胞在進行減數(shù)分裂過程中形成了4個四分體，則次級精母細胞中期染色體、染色單體和DNA分子數(shù)依次是（）

A．4、8、8B．2、4、8C．8、16、16D．8、0、8A例題2一顆飽滿的花生中有兩粒種子，則此花生的形成需要的子房、胚珠和至少的花粉粒數(shù)分別是（）

A.2、2、4B．1、1、3C．1、2、2D．1、2、4C例題3：一根豆角中有十粒種子，發(fā)育成它所需要的子房數(shù)和胚珠數(shù)分別是A．1和10B．1和20C．20和10D．2和20A二、光合作用和呼吸作用中的計算有關(guān)光合作用和呼吸作用的計算，一是利用光合作用和呼吸作用的反應(yīng)方程式，根據(jù)原料與產(chǎn)物之間的關(guān)系進行簡單的化學(xué)計算。

二是將光合作用和呼吸作用結(jié)合起來設(shè)計計算題，正確理解凈光合作用、總光合作用和呼吸消耗之間的關(guān)系是解題的關(guān)鍵，在關(guān)于呼吸作用的計算中，在氧氣充足的條件下，完全進行有氧呼吸，在絕對無氧的條件下，只能進行無氧呼吸。但如果在低氧條件下，既進行有氧呼吸又進行無氧呼吸，解題時必須在呼吸作用釋放出的CO2中，根據(jù)題意確定有多少是無氧呼吸釋放的，有多少是有氧呼吸釋放的。呼吸作用的底物一般是葡萄糖，以葡萄糖作為底物進行有氧呼吸時，吸收的O2和釋放的CO2的量是相等的，但如以其他有機物作為呼吸底物時，吸收的O2和釋放的CO2就不一定相等了，在計算時一定要寫出正確反應(yīng)方程式，并且要正確配平后才進行相關(guān)的計算。例題1有一位科學(xué)家做了這樣一個實驗，將10g葉肉細胞中的葉綠體和線粒體分離開來，在離體條件下分別測定其光合作用中CO2的吸收量和呼吸作用中CO2的釋放量，圖13-2A曲線表示：分別在15℃和30℃條件下，測定葉綠體在不同光照和不同溫度條件下每小時CO2的吸收量；圖13-2B曲線表示：在不同溫度條件下測得的線粒體呼吸作用每小時CO2的釋放量。請仔細分析后回答下列問題：(1)在溫度為30℃，光照為8000勒克斯的條件下，離體葉綠體的光合作用強度為___g／h/10g；在溫度為15℃，光照為8000勒克斯時，離體葉綠體的光合作用強度為___g/h/10g。在光照強度相同，溫度不同的的條件下，光合作用強度不同，是因為受光合作用的________過程的限制。

(2)離體線粒體在溫度為15℃和30℃時的呼吸作用強度分別為_____g／h/10g和_______g／h/10g。

(3)假定離體葉綠體和線粒體與在葉肉細胞內(nèi)的生理活性基本一致，在30℃條件下的葉肉細胞內(nèi)既不吸收CO2也不釋放CO2的光照強度為__________勒克斯，此時光合作用正好補償呼吸作用的消耗，呼吸作用所釋放出的CO2正好用于_______。

(4)假定離體葉綠體和線粒體與在葉肉細胞內(nèi)的生理活性基本一致，在溫度為30℃，光照強度為8000勒克斯時，光照10h，然后轉(zhuǎn)入無光條件下，溫度也為30℃時，10克葉肉組織一晝夜能積累葡萄糖_______g。如果黑暗條件下的溫度平均為15℃，則10克葉肉組織積累葡萄糖_______g。

84暗反應(yīng)0．751．51500光合作用3036．5(5)根據(jù)第(4)小題計算的結(jié)果，解釋種在新疆吐魯番的哈密瓜比種在江蘇的品質(zhì)要好的原因是_____________①吐魯番地區(qū)屬于高緯度地區(qū)，日照時間比江蘇長，光合作用時間長；②吐魯番地區(qū)屬于沙漠性氣候，日夜溫差大，有利有機物質(zhì)的積累。例題2如圖表示某種植物的非綠色器官在不同氧濃度下O2吸收量和CO2釋放量的變化。請據(jù)圖回答：

(1)外界氧濃度在10％以下時，該器官的呼吸作用方式是___________________。

(2)該器官的CO2釋放與O2的吸收兩條曲線在P點相交后則重合為一條線，此時該器官的呼吸作用方式是_________，進行此種呼吸方式所用的底物是_________。

(3)當(dāng)外氧濃度為4％～5％時，該器官CO2釋放量的相對值為0．6，而O2吸收量的相對值為0．4。此時，無氧呼吸消耗葡萄糖的相對值約相當(dāng)于有氧呼吸的________倍，釋放的能量約相當(dāng)于有氧呼吸的______倍，轉(zhuǎn)移到ATP的能量約相當(dāng)于有氧呼吸的_______倍。有氧呼吸和無氧呼吸有氧呼吸葡萄糖1．50.10270．073例題3在啤酒生產(chǎn)過程中，發(fā)酵是重要環(huán)節(jié)。生產(chǎn)過程大致如下：將經(jīng)過滅菌的麥芽汁充氧，接入啤酒酵母菌菌種后輸入發(fā)酵罐。初期，酵母菌迅速繁殖，糖度下降，產(chǎn)生白色泡沫，溶解氧漸漸耗盡。隨后，酵母菌繁殖速度迅速下降，糖度加速降低，酒精濃度漸漸上升，泡沫不斷增多。當(dāng)糖濃度下降一定程度后，結(jié)束發(fā)酵。最后分別輸出有形物質(zhì)和鮮啤酒。

根據(jù)上述過程回答以下問題：

(1)該過程表明啤酒酵母異化作用的特點是__________。

(2)初期酵母菌迅速繁殖的主要方式是______________。

(3)經(jīng)測定酵母菌消耗的糖中，98．5％形成了酒精和其他發(fā)酵產(chǎn)物，其余1．5％則是用于_______________。

(4)請寫出由麥芽糖→葡萄糖→酒精的反應(yīng)方程式。

既能進行有氧呼吸又能進行無氧呼呼出芽生殖酵母菌自身的生長和繁殖C12H22O11+H2O→2C6H12O6；C6H12O6→2C2H5OH+2CO2

分子酒精計算，500×8%×98.5%=39．4t麥芽糖經(jīng)酵母完全發(fā)酵最多可產(chǎn)生的酒精質(zhì)量為：設(shè)產(chǎn)生的酒精為xt

C12H22H11→4C2H5OH

3424×46

39．4tx

x=39．4t×4×46／342＝21．197661t

由于啤酒的酒精濃度為3．2％，所以可生產(chǎn)啤酒的量為：21．197661t÷3．2％≈662．43t。(5)如果酵母菌消耗的糖（設(shè)為麥芽糖，其分子量為342）有98．5％（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）形成了酒精（分子量為46．0）和其他發(fā)酵產(chǎn)物。設(shè)有500t麥芽汁，其中麥芽糖的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8．0％，發(fā)酵后最多能生產(chǎn)酒精濃度為3．2％（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的啤酒多少噸？三、核酸、蛋白質(zhì)及基因控制蛋白質(zhì)合成中的計算1．核酸

核酸有兩種：DNA和RNA。有關(guān)核酸中的計算主要是堿基比例的計算和DNA復(fù)制過程中新舊鏈比例關(guān)系的計算。設(shè)計題目的理論根據(jù)是堿基互補配對原則和DNA的半保留復(fù)制。雙鏈DNA分子及轉(zhuǎn)錄成RNA分子中堿基比例的各種關(guān)系例題1某DNA分子片段中，胞嘧啶有240個，占全部堿基的30％，問在這片段中，腺瞟吟有（）

A.240B.48C.800D.160例題2假設(shè)有一段mRNA上有60個堿基，其中A有15個，G有25個，那么轉(zhuǎn)錄該mRNA的DNA分子區(qū)段中，C和T的個數(shù)共有（）

A．15個B．25個C．40個D．60個例題3假如一個DNA分子含有1000個堿基對，將這個DNA分子放在用32P標(biāo)記的脫氧核苷酸的培養(yǎng)液中讓其復(fù)制一次，則新形成的DNA分子的分子量比原來增加了（）

A．1000B．2000C．500D．無法確定DDA4．甲生物核酸的堿基組成為：嘌呤占46%，嘧啶占54%，乙生物遺傳物質(zhì)的堿基組成為：嘌呤占34%，嘧啶占66%，則以下分別表示甲、乙生物正確的是（）A．藍藻、變形蟲B．T2噬菌體、豌豆C．硝化細菌、綿羊D．肺炎雙球菌、煙草花葉病毒5．與構(gòu)成蛋白質(zhì)的20多種氨基酸相對應(yīng)的密碼子有：（）

A．4個B.20個C.61個D.64個6．已知某DNA分子含有500個堿基對，其中一條鏈上A:G:T:C=l:2:3:4；該DNA分子連續(xù)復(fù)制數(shù)次后，消耗周圍環(huán)境中含G的脫氧核苷酸4500個，則該DNA分子已經(jīng)復(fù)制了A．3次B．4次C．5次D.6次DCB7．在一個DNA分子中，腺嘌呤與胸腺嘧啶之和占全部堿基數(shù)目的54％，其中一條鏈中鳥嘌吟與胸腺嘧啶分別占該鏈堿基總數(shù)的22％和28％，則由該鏈轉(zhuǎn)錄的信使RNA中鳥嘌呤與胞嘧啶分別占堿基總數(shù)的A．24％，22％ B．22％，28％ C．269％，24％ D．23％，27％A2．蛋白質(zhì)

有關(guān)蛋白質(zhì)中的計算，主要有兩個方面：肽鏈中氨基酸數(shù)目、肽鏈數(shù)目和肽鏈數(shù)目之間的關(guān)系和氨基酸的平均分子量與蛋白質(zhì)的分子量之間的關(guān)系。肽鍵數(shù)=失去的水分子數(shù)=氨基酸數(shù)－肽鏈條數(shù)。蛋白質(zhì)的相對分子質(zhì)量=氨基酸數(shù)×氨基酸平均相對分子量－失去的水分子數(shù)×18。蛋白質(zhì)分子中氨基（羧基）數(shù)目=肽鏈條數(shù)+R基中的氨基（羧基）數(shù)目。例題：某22肽被水解成1個4肽，2個3肽，2個6肽，則這些短肽的氨基總數(shù)的最小值及肽鍵總數(shù)依次是A．618B．518C．517D．617C3．基因控制蛋白質(zhì)的生物合成

基因控制蛋白質(zhì)生物合成中的計算主要是根據(jù)中心法則和mRNA上3個堿基決定一個氨基酸的原則來設(shè)計題目和進行相關(guān)的計算。假定蛋白質(zhì)中有n個氨基酸，則基因中的堿基數(shù)目、mRNA中的堿基數(shù)目和蛋白質(zhì)中氨基酸數(shù)目之間的關(guān)系見表例題：一段原核生物的mRNA通過翻譯可合成一條含有11個肽鍵的多肽，則此mRNA分子至少含有的堿基個數(shù)及合成這段多肽需要的tRNA個數(shù)，依次為A．3311B．3612C．1236D．1136B(1)小腸液為多肽的水解提供的物質(zhì)是________________。

(2)組成一分子的此多肽需氨基酸個數(shù)為____________。

(3)此多肽分子中3種氨基酸的數(shù)量比為_______________________________________。

(4)控制此多肽合成的基因片段至少有脫氧核苷酸個數(shù)為___。

(5)此多肽415g，用硫酸把它分解成氨鹽后，加過量的堿中和，能夠蒸出氨_______。

(6)60g甘氨酸和500mL2mol?L-1的氫氧化鈉充分反應(yīng)，能夠生成甘氨酸的鈉鹽為___________。例題1稱取某多肽415g，在小腸液的作用下完全水解得到氨基酸505g。經(jīng)分析知道組成此多肽的氨基酸平均相對分子質(zhì)量為100，此多肽由甘氨酸、丙氨酸、半胱氨酸3種氨基酸組成，每摩爾此多肽含有S元素51mol。3種氨基酸的分子結(jié)構(gòu)式如下：肽酶101甘氨酸：丙氨酸：半胱氨酸=5∶45∶51

606約86g77．6g415g此多肽完全水解需要水505g-415g=90g，即形成415g此種多肽需要脫去90g水。415g此多肽形成時，需要氨基酸505／100＝5．05（mol），脫水90／18＝5(mol)，所以在形成此多肽時需要的氨基酸摩爾數(shù)與合成時脫去的水分子摩爾數(shù)之比為：5．05／5=1.01。設(shè)該肽鏈上的氨基酸殘基數(shù)目為n，則該肽鏈上的氨基酸殘基數(shù)目與在形成該肽鏈時脫去的水分子數(shù)之比：n／（n-1）。得n／（n-1）=1．01，解此方程得n=101。所以此多肽為101肽。第（3）小題由題意知每一分子此多肽含半胱氨酸51個，設(shè)一分子此多肽中甘氨酸x個，則一分子此多肽含丙氨酸（50-x）。依據(jù)多肽的分子量列出方程：101×100＝51×121+79×（50-x）+75×x，解此方程得x＝5。所以甘氨酸：丙氨酸：半胱氨酸=5∶45∶51。第(5)小題由于此多肽中的3種氨基酸中均只有一個氨基，415g此多肽中合氨基酸的摩爾數(shù)為5．05，所以含N總量為5．05mol。由于堿過量，N全部轉(zhuǎn)化為NH3，所以產(chǎn)氨量為：5．05mol×17≈86g。第(6)小題中，由甘氨酸和NaOH的反應(yīng)式：NH2CH2COOH+NaOH→NH2CH2COONa+H2O，可知堿過量。能夠生成的甘氨酸的鈉鹽為：97×60÷75=77．6（g）。例題2已知某蛋白質(zhì)分子由2條多肽鏈組成，在合成該蛋白質(zhì)的過程中生成了3．0×10-21g的水。問指導(dǎo)合成該蛋白質(zhì)的基因中至少有堿基多少個（寫出計算過程）?解析①先求水的物質(zhì)的量

②求出水的分子個數(shù)，設(shè)為n，則×10-21×6.023×1023=100個;

③求出該蛋白質(zhì)中氨基酸的數(shù)目，設(shè)為y，則y=100＋2=102個；

④求基因中的堿基數(shù)目，設(shè)為x，x=102×3×2=612個四、有關(guān)遺傳基本規(guī)律的計算有關(guān)遺傳基本規(guī)律的概率計算主要涉及基因的分離定律、基因的自由組合定律、伴性遺傳、單基因遺傳病的患病概率等。1．基因自由組合定律①配子類型的問題例：某生物的基因型為AaBbCc，這三對基因為獨立遺傳，則配子的種類有：AaBbCc↓↓↓2×2×2＝8種②基因型類型的問題例：AaBbCc與AaBBCc雜交，其后代有多少種基因型？先將問題分解為分離定律問題：Aa×Aa→后代有3種基因型（1AA∶2Aa∶1aa）；Bb×BB→后代有2種基因型（1BB∶1Bb）；Cc×Cc→后代有3種基因型（1CC∶2Cc∶1cc）。AaBbCc與AaBBCc雜交，其后代有3×2×3＝18種基因型。③表現(xiàn)型類型的問題例：AaBbCc與AabbCc雜交，其后代有多少種表現(xiàn)型？先將問題分解為分離定律問題：Aa×Aa→后代有2種表現(xiàn)型；Bb×bb→后代有2種表現(xiàn)型；Cc×Cc→后代有2種表現(xiàn)型。因而AaBbCc與AabbCc雜交，其后代有2×2×2＝8種表現(xiàn)型。例題：基因型為AAbbCC與aaBBcc的小麥進行雜交，這三對等位基因分別位于非同源染色體上，F(xiàn)1雜種形成的配子種類數(shù)和F2的基因型種類數(shù)分別是A．4和9B．4和27C．8和27D．32和81C2．遺傳病的患病概率概率是關(guān)于事件的隨機性或偶然性的定量概念，就是指某事件發(fā)生可能性的大小，可表示為：事件發(fā)生的次數(shù)、事件發(fā)生的機會數(shù)。例如：一個雜合子Aa在形成配子時，等位基因A與a相互分離的機會是均等的，在所得到的配子中，含A的配子和含a的配子各占1/2，即它們出現(xiàn)的概率各為1/2。（1）加法定理：當(dāng)一個事件出現(xiàn)時，另一個事件就會被排除，這兩個事件就稱為互斥事件。多種互斥事件出現(xiàn)的概率就是它們各自概率的和。（2）乘法定理：當(dāng)一個事件的發(fā)生不影響另一事件的發(fā)生時，我們就稱這兩個事件為獨立事件。兩個獨立事件同時或相繼出現(xiàn)的概率為它們各自概率的乘積。例題1．人的血友病屬于伴性遺傳，苯丙酮尿癥屬于常染色體遺傳。一對表現(xiàn)型正常的夫婦生下一個既患血友病又患苯丙酮尿癥的男孩。如果他們再生一個女孩，表現(xiàn)型正常的概率是（）A．9/16B．3/4C．3/16D．1/4B例題2.在一個遠離大陸且交通不便的海島上，居民中有66%為甲種遺傳?。ɑ驗锳、a）致病基因攜帶者。島上某家族系譜中，除患甲病外，還患有乙?。ɑ驗锽、b），兩種病中有一種為血友病，請據(jù)圖回答問題：（1）______病為血友病，另一種遺傳病的致病基因在_________染色體上，為______性遺傳病。（2）Ⅲ—13在形成配子時，在相關(guān)的基因傳遞中，遵循的遺傳規(guī)律是：______________。（3）若Ⅲ—11與該島一個表現(xiàn)型正常的女子結(jié)婚，則其孩子中患甲病的概率為___________。（4）Ⅱ—6的基因型為____________，Ⅲ—13的基因型為__________。（5）我國婚姻法禁止近親結(jié)婚，若Ⅲ—11與Ⅲ—13婚配，則其孩子中只患甲病的概率為_________，只患乙病的概率為___________；只患一種病的概率為________；同時患有兩種病的概率為________。乙常隱基因的自由組合規(guī)律11%AaXBXbaaXbXb1/6

1/31/21/63、基因頻率和基因型頻率的計算基因頻率＝某基因總數(shù)÷某基因和其等位基因的總數(shù)（×100％）基因型頻率是指群體中具有某一基因型的個體所占的比例?；蛐皖l率＝某基因型的個體數(shù)÷種群個體總數(shù)（×100％）種群中某基因頻率=該基因控制的性狀純合子頻率＋1/2雜合子頻率例題1.在某種群中隨機抽取2000個個體，測知基因型為AA、Aa、aa的個體分別是600、1200和200個，則在該種群中，A基因的頻率是（）A．60%B．40%C．50%D．20%A例題2.在一個種群中隨機抽取一定數(shù)量的個體，其中基因型AA的個體占12%，基因型Aa的個體占76%，基因型aa的個體占12%，那么基因A和a頻率分別是多少？A的頻率=AA的頻率+1/2Aa的頻率=12%+1/2×76%=50%，a的頻率=aa的頻率+1/2Aa的頻率=12%=1/2×76%=50%1．讓雜合體Aa連續(xù)自交三代，則第四代中雜合體所占比例為A．1/4 B．1/8 C．1/16 D．1/32B2．豌豆種皮灰色(C)對白色(e)為顯性，子葉黃色(Y)對綠色(Y)為顯性?，F(xiàn)有基因型為GGYY的豌豆與基因型為ggyy的豌豆雜交得到F1，F(xiàn)2自交得到F2。F2植株自交所結(jié)種子種皮顏色的分離比和子葉顏色的分離比分別是（)A．3∶1和3∶1B．1∶0和3∶1C．5∶3和5∶3D，3∶1和5∶3D3.已知番茄紅果對黃果為顯性，用純合的紅果品種與黃果品種雜交，所得F1基因型都為Aa，F(xiàn)1自交，共收獲1200個成熟的番茄。從理論上分析，有紅果番茄(A)1200 (B)900 (C)300 (D)0A4.色盲基因出現(xiàn)的頻率為7％，一個正常男性與一個無親緣關(guān)系的女性結(jié)婚，子代患色盲的可能性是(A)7／400 (B)8／400 (C)13／400 (D)14／400D5.如果在一個種群中，基因型從的比例占25％，基因型Aa的比例占50％，基因型aa的比例占25％。已知基因型aa的個體失去求偶繁殖能力，則隨機交配一代后，子代中基因型aa的個體所占的比例為(A)1／16(B)1／9(C)1／8(D)1／4B6.現(xiàn)有三個番茄品種，A種的基因型為aaBBDD，B種的基因型為AAbbDD，C的基因型為AABBdd，三對等位基因分別位于三對同源染色體上。若要獲得aabbdd植株至少需要時間(A)2年(B)3年(C)4年(D)5年B7.豌豆灰種皮(G)對白種皮(g)為顯性，黃子葉(Y)對綠子葉(y)為顯性，現(xiàn)有GGYY與ggyy雜交得F1，F(xiàn)1自交得F2。F2植株所結(jié)種子種皮顏色的分離比和子葉顏色的分離比分別是(A)3∶1和3∶1 (B)3∶1和9∶3∶3∶1(C)5∶3和9∶3∶3∶1 (D)3∶1和5∶3D8.蜜蜂體色褐色相對于黑色是顯性，控制這一相對性狀的基因位于常染色體上，現(xiàn)有褐色雄蜂與黑色蜂王交配，則F1的體色將是(A)全部是褐色 (B)蜂王和工蜂都是黑色的，雄蜂都是褐色的(C)褐色∶黑色為3∶1(D)蜂王和工蜂都是褐色，雄蜂都是黑色D9．人類皮膚中黑色素的多少由兩對獨立遺傳的基因(A、a和B、b)所控制；基因A和B可以使黑色素量增加，兩者增加的量相等，并可以累加。若一純種黑人與一純種白人婚配，F(xiàn)1膚色為中間色；若F1與同基因型的異性婚配，F(xiàn)2出現(xiàn)的基因型種類數(shù)和表現(xiàn)型的比例為()A．3種，3︰1 B．3種，1︰2︰1C．9種，9︰3︰3︰1 D．9種，1︰4︰6︰4︰1D10．光身長翅與毛身卷翅果蠅雜交后，F(xiàn)1代全為光身長翅。F1代雌果蠅的測交后代中，光身長翅：光身卷翅：毛身長翅：毛身卷翅為4：1：1：4，則控制這兩對相對性狀的基因間的交換值是A．5％ B．10％ C．20％ D．25％C11.右圖是具有兩種遺傳病的家族系譜圖，家屬中有的成員患甲種遺傳病(設(shè)顯性基因為B，隱性基因為b)，有的成員患乙種遺傳病(設(shè)顯性基岡為A，隱性基因為a)，如系譜圖所示。現(xiàn)已查明II6不攜帶致病基因。問：(1)甲種遺傳病的致