高一生物计算题归类解析

1、学习必备欢迎下载DKKKKKK高一生物计算题归类解析中生物多个章节的知识与数学关系密切，在题目设计进行知识考查时，需借助数学方法来解决问题。而且，计算题在近几年的高考试题中逐渐增加，尤其是在单科试卷中。为培养学生应用相关数学知识分析解决生物学问题的能力， 真正实现学科内知识的有机结合和跨学科知识的自然整合，现将高中生物常见计算题归类解析：1与质白质有关的计算(一 )（ 1）蛋白质的肽键数=脱去水分子数=氨基酸分子数一肽链数；（ 2）蛋白质中至少含有的氨基（ -NH2）数 =至少含有羧基（ -COOH）数 =肽链数；（ 3）蛋白质的相对分子质量 =氨基酸平均相对分子质量×氨基酸个数18

2、×脱去水分子数；（ 4）不考虑DNA上的无遗传效应片段、基因的非偏码区、真核细胞基因的内含子等情况时， DNA（基因）中碱基数：信使 RNA中碱基数：蛋白质中氨基酸数=6:3:1（二） . 有关氨基酸、蛋白质的相关计算1. 一个氨基酸中的各原子的数目计算：C 原子数 R 基团中的C原子数 2，H 原子数 R 基团中的H 原子数 4，O原子数 R 基团中的 O原子数 2， N原子数 R 基团中的N 原子数 12. 肽链中氨基酸数目、肽键数目和肽链数目之间的关系：若有 n 个氨基酸分子缩合成m条肽链，则可形成(n-m) 个肽键，脱去(n-m) 个水分子，至少有 NH2 和 COOH各 m

3、个。游离氨基或羧基数肽链条数 R基中含有的氨基或羧基数。例 1某蛋白质由 n 条肽链组成，氨基酸的平均分子量为 b 个碱基对，则该蛋白质的分子量约 （ ）a，控制蛋白质合成的基因含学习必备欢迎下载解析 ：蛋白质分子量=氨基酸的分子量总和脱去水分子质量总和。此题关键是求氨基酸个数，由转录、翻译知识可知，基因中碱基数：mRNA碱基数：氨基酸数=6:3:1，故氨基酸数为b/3 ，失去水分子数为（b/3-n ）。答案：D例 2（ 2005·上海生物· 30）某 22 肽被水解成 1 个 4 肽， 2 个 3 肽， 2 个 6 肽，则这些短肽的氨基总数的最小值及肽键总数依次是（C）A

4、、618B、518C、 517D、 617解析： 每条短肽至少有一个氨基（不包括基总数的最小值是 5 个；肽链的肽键数为R基上的氨基），共有n 1, 所以肽键数为（5 个短肽，所以这些短肽氨4 1） 2×（ 31） 2×（6 1） =17。例 3（ 2003 上海）人体免疫球蛋白中，IgG 由 4 条肽链构成，共有764 个氨基酸，则该蛋白质分子中至少含有游离的氨基和羧基数分别是（D）A746 和 764B 760 和 760C762 和 762D4 和 43. 氨基酸的平均分子量与蛋白质的分子量之间的关系：n 个氨基酸形成m条肽链，每个氨基酸的平均分子量为a，那么由此形成

5、的蛋白质的分子量为： n?a -(n- m)?18 ( 其中 n-m 为失去的水分子数，18 为水的分子量) ；该蛋白质的分子量比组成其氨基酸的分子量之和减少了（n-m）· 18。（有时也要考虑因其他化学建的形成而导致相对分子质量的减少，如形成二硫键。例（ 2003 上海）某蛋白质由n 条肽链组成，氨基酸的平均分子量为a，控制该蛋白质合成的基因含b 个碱基对，则该蛋白质的分子量约为（D）ABCD4. 在 R基上无 N元素存在的情况下， N 原子的数目与氨基酸的数目相等。5. 蛋白质分子完全水解时所需的水分子数蛋白质形成过程中脱下的水分子数。6. 有关多肽种类的计算：假若有n 种氨基酸

6、，由这 n 种氨基酸组成多肽的情况，m可分如下两种情形分析。（1）每种氨基酸数目无限的情况下，可形成m肽的种类为n学习必备欢迎下载种；（ 2）每种氨基酸数目只有一种的情况下，可形成m肽的种类为n×（ n1）×（ n 2）× 1 种m例称取某多肽 415g，在小肠液的作用下完全水解得到氨基酸505g。经分析知道组成此多肽的氨基酸平均相对分子质量为100，此多肽由甘氨酸、丙氨酸、 半胱氨酸3 种氨基酸组成，每摩尔此多肽含有S 元素 51mol。 3 种氨基酸的分子结构式如下：（ 1）小肠液为多肽的水解提供的物质是_ 。（ 2）组成一分子的此多肽需氨基酸个数为_ 。（

7、3）此多肽分子中 3 种氨基酸的数量比为 _ 。（ 4）控制此多肽合成的基因片段至少有脱氧核苷酸个数为_。解析第（ 2）小题由题意可知，415g 此多肽完全水解需要水505g-415g=90g ，即形成415g 此种多肽需要脱去90g 水。415g 此多肽形成时， 需要氨基酸505100 505（ mol），脱水 90 18 5(mol) ，所以在形成此多肽时需要的氨基酸摩尔数与合成时脱去的水分子摩尔数之比为： 5 05 5=1.01 。设该肽链上的氨基酸残基数目为n，则该肽链上的氨基酸残基数目与在形成该肽链时脱去的水分子数之比：n（ n-1 ）。得 n（ n-1 ）=1 01，解此方程得 n

8、=101。所以此多肽为101 肽。第（ 3）小题由于某摩尔此多肽含有S 元素 51mol ，可知，一分子此多肽需由51 分子的半胱氨酸脱水形成。所以，可利用平均分子量计算求解此多肽分子中三种氨基酸的数量比。根据三种氨基酸的结构式可知：甘氨酸的分子量为75；丙氨酸的分子量为89；半胱氨酸的分子量为121。设形成此多肽需甘氨酸a 个，则有：75a 89（ 10151 a） 121× 51101× 100解得： a=37 ； 101-51-a=13即，此多肽中三种氨基酸的数量比是：甘氨酸 : 丙氨酸 : 半胱氨酸 = 37:13:51第 (4)小题中由mRNA翻译成蛋白质时，是3

9、 个碱基决定一个氨基酸，基因转录成mRNA时是以其中的一条链为模板转录的，而基因中有两条链，所以指导合成多肽的基因中的脱氧核苦酸数为多肽中的氨基酸总数乘6。答案（1）肽酶（2）101 肽（ 3）甘氨酸：丙氨酸：半胱氨酸 =54551（ 4）606例、现有一种“十二肽”，分子式为 CXHYNZOW（ Z>12，W>13）。已知将它们彻底水解后得到下列氨基酸：CH2SH半胱氨酸： NH 2 C COOH丙氨酸： CH3CH COOH学习必备欢迎下载HNH 2天门冬氨酸： HOOC CH2 CH COOHNH 2赖氨酸： H2N CH2 （CH2）3 CHCOOHNH 2苯丙氨酸：CH2

10、 CHCOOHNH 2请回答下列问题：（ 1）该“十二肽”的合成发生在细胞的中（写细胞器）。（ 2）1 个该“十二肽”分子水解时需要的水分子数是个。（ 3）合成该多肽时，需要个遗传密码，与该多肽相应的基因（DNA 分子）上至少有个嘧啶碱基。（ 4）将一个该“十二肽”分子彻底水解后有个赖氨酸和个天门冬氨酸。解析 ：由于在半胱氨酸、丙氨酸、天门冬氨酸、苯丙氨酸中都只含有1 分子“ N”，而赖氨酸中含有 2 分子“ N”。又知，该十二肽由 12 个氨基酸组成，如果只含有 1 个赖氨酸，则可知，该十二肽含有 13 分子“ N ”；每增加 1 个赖氨酸，该十二肽都会增加 1 分子 “N ”。即，如果 C

11、XHYNZO（W Z>12，W>13）含有 13 分子“ N”，水解后的赖氨酸分子数为 13-12=1 ；如果 CXHYNZOW（ Z>12，W>13）含有 14 分子“ N”，水解后的赖氨酸分子数为 14-12=2 ，依此类推。所以，将一个该“十二肽”分子彻底水解后有（Z-12 ）个赖氨酸。由于在半胱氨酸、丙氨酸、赖氨酸、苯丙氨酸中都只含有1 分子“ COOH”，而天门冬氨酸中含有2 个“ COOH”。该十二肽由12 个氨基酸脱水缩合形成过程中，有11 个氨基酸分别拿出一个“COOH”来进行脱水缩合，而且每个“COOH”都脱掉一分子的“OH”剩下一分子“ O”。根据分

12、析可知， 如果只含有1 个天门冬氨酸， 该十二肽含有15（2× 12-11=13 ，13+2=15）个“ O”；每增加 1 个天门冬氨酸， 该十二肽都会增加2 个“ O”。即， 如果 CXHYNZOW（Z>12，W>13）含有 15 个“ O”，水解后的天冬氨酸分子数为=1；如果 CXHYNZOW（ Z>12，W>13）含有 15+2=17 个“ O”，水解后的天门冬氨酸分子数为=2，依此类推。所以，将一个该“十二肽”分子彻底水解后有个天门冬氨酸。由于该十二肽由十二个氨基酸组成，每个氨基酸由一个密码子决定，即，需要12 个遗传密码。而一个密码子由3 个碱基组成

13、， mRNA是单链，基因片段（DNA）是双链。所以，控制该十二肽合成的基因片段至少含有的碱基数= 12 × 3× 2=72；而在基因片段（DNA）是双链中， 嘌呤碱基的数量等于嘧啶碱基的数量， 控制该十二肽合成的基因片段至少含有的嘧啶碱基数 =72× =36。答案 ：（ 1）核糖体（2） 11（ 3） 12； 36（ 4） Z-12 ；2物质通过生物膜层数的计算（ 1）1 层生物膜 =1 层磷脂双分子层=2 层磷脂分子层学习必备欢迎下载（ 2）在细胞中，核糖体、中心体、染色体无膜结构；细胞膜、液泡膜、内质网膜、高尔基体膜是单层膜；线粒体、叶绿体和细胞核的膜是双层膜

14、，但物质是从核孔穿透核膜时，则穿过的膜层数为 0。（ 3）肺泡壁、毛细血管壁和消化道管壁都是由单层上皮细胞构成，且穿过需穿过 2 次细胞膜（生物膜）或 4 层磷脂分子层。1 层细胞则例 2 葡萄糖经小肠粘膜上皮进入毛细血管，需透过的磷脂分子层数是（）A4 层B6 层C8 层D10 层解析 ：葡萄糖从消化道进入毛细血管需经过上皮细胞和毛细血管壁细胞两个细胞，时共穿过 4 层膜， 8 层磷脂分子。答案：C进出例 3 一分子 CO2从叶肉细胞的线粒体基质中扩散出来，进入一相邻细胞的叶绿体基质内，共穿过的生物膜层数是（）A5B6C7D8解析 ：主要考查对线粒体、叶绿体和细胞膜的亚显微结构等知识的掌握情

15、况。线粒体、叶绿体都是双层膜结构的细胞器，内膜里面含有液态基质，每层膜都是单层的生物膜。两个细胞各有一层生物膜包被。因此，一分子CO2 从叶肉细胞的线粒体基质中扩散出来需穿过 3 层膜，再进入相邻的细胞叶绿体基质中再需穿越3 层膜，所以共穿过了6 层膜。相邻答案：B（二）物质进出细胞所通过的膜的层数或磷脂双分子层数活细胞代谢时需不断的与外界环境进行物质交换，即从外界环境获得氧气和营养物质，同时，把自身代谢产生的二氧化碳、水等代谢终产物和对细胞有害物质派出体外。细胞代谢是在专门细胞器或细胞质基质中进行的，从结构上看，内质网、高尔基体、液泡膜、线粒体、叶绿体都是由膜结构构成的。前三者为单层膜，后二

16、者是双层膜。每层膜都与细胞膜一样的，都含有两层磷脂分子。因此，计算某物质代谢中进入学习必备欢迎下载细胞所通过的膜的层数或磷脂双分子层数，一定要弄清物质在体内的运行路线，结合各部分结构和相应功能便可作答。注意物质进入毛细血管，穿过毛细血管壁和氧气或二氧化碳穿过肺泡壁时都要经过两层细胞膜。例 .1 分子二氧化碳从空气中进入玉米维管鞘细胞的叶绿体内，共穿过的生物膜层数至少是（ B ）A.8 层 B.9 层 C.10 层 D.11 层例 . 内质网腔内的分泌蛋白， 输送到高尔基体腔内进一步加工， 最后释放到细胞外。这一过程中分泌蛋白通过的生物膜层数是（D）A.4 层 B.3 层 C.2 层 D.0 层

17、例 . 萄糖经小肠粘膜上皮进入毛细血管，需透过的磷脂分子层数是（ C）A 4层B6 层C 8层D10 层【解析】 葡萄糖经小肠进入毛细血管需经过两层细胞：小肠粘膜上皮细胞和毛细血管壁上皮细胞。葡萄糖从小肠进入毛细血管要经过4 层细胞膜，每层细胞膜由双层磷脂分子层和蛋白质构成，故共穿过8 层磷脂分子层。例 . 肺泡中 的 1 个氧分子，以氧合血红蛋白的形式运输到组织细胞，最后在细胞内成为水中 的氧。在此过程中，这个氧分子需通过的选择透过性膜 的次数共为：（ D）A、5 次 B、7次 C、9 次 D、11 次解析 ：外界空气中 的氧进入人体红细胞与血红蛋白结合（血红蛋白位于血浆的红细胞内）， 至少

18、需穿过 肺泡壁（单层细胞围成）、毛细血管壁（单层细胞围成）、红细胞膜、毛细血管壁（单层细胞围成）、组织细胞、线粒体的双层膜。而氧分子要穿过肺泡壁，首先要进入肺泡壁中的某个细胞， 然后再出这个细胞，即在氧分子 穿过肺泡壁 的过程中共通过了两层细胞膜结构。同理，氧分子穿过 毛细胞血管壁进入血浆的过程中也要通过两层膜结构。血红蛋白在红细胞内，所以氧气进入红细胞后就可与血蛋白结合，即氧气从血浆进入红细胞与血红蛋白结合只需通过一层膜结构。氧气被运输到组织细胞周围时，氧气从红细胞出来进入血浆（一层膜），再出毛细血管壁（两层膜），进入组织液，再进入组织细胞（单层膜），再进入线粒体 的基质（两层膜）。综上，外

19、界空气中的氧进入人体后，参加到呼吸作用共通过 11 细胞膜（一层膜结构由两层磷脂 分子构成，即共需通过22 层磷脂分子层 ）。二. 生物代谢的相关计算主要是根据光合作用和呼吸作用的有关反应式的计算：学习必备欢迎下载1根据反应式中原料与产物之间的关系进行简单的化学计算，这类题目的难度不大。规律 1：消耗等量的葡萄糖时无氧呼吸与有氧呼吸所产生的二氧化碳摩尔数之比为1： 3规律 2：产生等量的 ATP时无氧呼吸与有氧呼吸消耗的葡萄糖摩尔数之比为19：1规律 3：释放等量的二氧化碳时无氧呼吸与有氧呼吸所消耗的葡萄糖摩尔数之比为3： 1，转移到 ATP中能量之比为 1： 6.8规律 4：有氧呼吸过程中能

20、量转化率为1161/2870=40.5%无氧呼吸产生酒精过程中能量转化率为61.08/225.94=27%无氧呼吸产生乳酸过程中能量转化率为61.08/2196.65=31.1%2有关光合作用强度和呼吸作用强度的计算：对于绿色植物来说，由于进行光合作用的同时，还在进行呼吸作用。因此，光下测定的值为净光合速率，而实际光合速率净光合速率呼吸速率。一般以光合速率和呼吸速率 （即单位时间单位叶面积吸收和放出CO2的量或放出和吸收O2 的量）来表示植物光合作用和呼吸作用的强度，并以此间接表示植物合成和分解有机物的量的多少。（ 1）光合作用实际产氧量 = 实测的氧气释放量 + 呼吸作用吸耗氧量（ 2）光合

21、作用实际二氧化碳消耗量 = 实测的二氧化碳消耗量 + 呼吸作用二氧化碳释放量（ 3）光合作用葡萄糖净生产量 = 光合作用实际葡萄糖生产量呼吸作用葡萄糖消耗量（呼吸速率可在黑暗条件下测得）例（ 1999 年高考广东生物试题）将某种绿色植物的叶片放在特定的实验装置中，研究在 10、 20的温度下，分别置于 5000 勒克斯、 20000 勒克斯光照和黑暗条件下的光合作用和呼吸作用，结果如下图所示。学习必备欢迎下载（ 1）该叶片的呼吸速率在 20下是 10下的 _ 倍。（ 2）该叶片在 10、 5000 勒克斯的光照下，每小时光合作用所产生的氧气量是_ 毫克。（ 3）叶片在 20、 20000 勒克

22、斯的光照下，如果光合作用合成的有机物都是葡萄糖，每小时产生的葡萄糖为 _毫克。答案（ 1） 3 （ 2） 4mg （ 3） 7.03mg3有关有氧呼吸和无氧呼吸的混合计算：在关于呼吸作用的计算中，在氧气充足的条件下，完全进行有氧呼吸，在绝对无氧的条件下，只能进行无氧呼吸。设计在这两种极端条件下进行的有关呼吸作用的计算，是比较简单的。但如果在低氧条件下，既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸，设计的计算题就复杂多了，解题时必须在呼吸作用释放出的CO2 中，根据题意确定有多少是无氧呼吸释放的，有多少是有氧呼吸释放的。呼吸作用的底物一般是葡萄糖，以葡萄糖作为底物进行有氧呼吸时，吸收的 O2 和释放的CO2的量

23、是相等的， 但如以其他有机物作为呼吸底物时， 吸收的 O2 和释放的CO2 就不一定相等了，在计算时一定要写出正确反应方程式，并且要正确配平后才进行相关的计算。例右图表示某种植物的非绿色器官在不同氧浓度下O2 吸收量和CO2 释放量的变化。请据图回答下列问题：学习必备欢迎下载（ 1）外界氧浓度在10以下时，该器官的呼吸作用方式是_ 。（ 2）该器官的 CO2释放与 O2 的吸收两条曲线在 P 点相交后则重合为一条线，此时该器官的呼吸作用方式是 _ ，进行此种呼吸方式所用的底物是_ 。（ 3）当外界氧浓度为 4 5时，该器官 CO2释放量的相对值为 06，而 O2 吸收量的相对值为 0.4 。此

24、时，无氧呼吸消耗葡萄糖的相对值约相当于有氧呼吸的_ 倍，释放的能量约相当于有氧呼吸的_倍，转移到ATP的能量约相当于有氧呼吸的 _倍。解析根据图所示曲线，在氧浓度大于10时， O2 的吸收量与CO2 的释放量相等，说明该非绿色组织此时进行的是有氧呼吸，呼吸底物主要是葡萄糖，因为以葡萄糖为呼吸底物时，根据有氧呼吸的反应方程式，吸收的氧气和释放的二氧化碳是相等的。在氧浓度小于10 时， CO2的释放量大于氧气的吸收量，说明有一部分CO2是通过无氧呼吸释放出来的，所以在氧浓度小于10时就是无氧呼吸和有氧呼吸并存。第3小题的计算方法是：在外界氧浓度为45时， O2 的吸收量相对值为0 4，则通过有氧呼

25、吸释放的CO2的相对值也应为04，有氧呼吸分解1mol 葡萄糖释放6molCO2，所以通过有氧呼吸消耗葡萄糖的相对值应为0 4 6。无氧呼吸释放的CO2的相对值为06-0 402，按题意该非绿色组织无氧呼吸产物是酒精和CO2 分解1mol葡萄糖释放 2molCO，所以通过无氧呼吸消耗的葡萄糖的相对值为0.2 2。由此可知， 无氧呼吸消耗的葡萄糖约相当于有氧呼吸的倍数是：(0 2 2)/(0.4 6) 1 5。释放的能量无氧呼吸约相当于有氧呼吸的倍数是：（ 022）×19665÷（04 6）×2870 01027。无氧呼吸转移到 ATP 中的能量约相当于有氧呼吸的倍数是：（ 0 2 2）× 61 08÷（ 0 4 6）× 1255 0.073 。答案（ 1）有氧呼吸和