高中生物计算

专题生物学中的计算一、细胞分裂中的计算

有丝分裂和减数分裂过程中，各时期染色体数量变化和DNA含量的变化规律是设计细胞分裂中相关计算题的基础，理解和掌握其变化规律是正确解答这类计算题的关键。表1是有丝分裂过程中各时期染色体数目和DNA含量的数量关系。表2是减数分裂过程中各时期染色体数目和DNA含量的变化关系。2．动物减数分裂产生生殖细胞数目的计算：一个卵原细胞形成一个卵细胞和三个极体；一个精原细胞形成四个精子。3．被子植物个体发育过程中：子房数＝果实数；胚珠数＝种子数；被子植物有双受精现象，一个胚珠发育成一粒种子则需要两个精子；果皮是由体细胞构成的子房壁发育来的，种皮是由体细胞构成的珠被发育来的。设体细胞染色体为2N，经过减数分裂形成的细胞染色体数目应为N，例如：卵细胞、精子、极核。受精极核由一个精子与两个极核融合而成，所以，受精极核以及由受精极核经有丝分裂形成的胚乳染色体数目应为3N。受精卵及其经有丝分裂形成的结构染色体数目应为2N，例如：胚、子房壁、种皮、果皮等。例题1一动物精原细胞在进行减数分裂过程中形成了4个四分体，则次级精母细胞中期染色体、染色单体和DNA分子数依次是（）

A．4、8、8B．2、4、8C．8、16、16D．8、0、8A例题2一颗饱满的花生中有两粒种子，则此花生的形成需要的子房、胚珠和至少的花粉粒数分别是（）

A.2、2、4B．1、1、3C．1、2、2D．1、2、4C例题3：一根豆角中有十粒种子，发育成它所需要的子房数和胚珠数分别是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计算有关光合作用和呼吸作用的计算，一是利用光合作用和呼吸作用的反应方程式，根据原料与产物之间的关系进行简单的化学计算。

二是将光合作用和呼吸作用结合起来设计计算题，正确理解净光合作用、总光合作用和呼吸消耗之间的关系是解题的关键，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。但如果在低氧条件下，既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸，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。例题1有一位科学家做了这样一个实验，将10g叶肉细胞中的叶绿体和线粒体分离开来，在离体条件下分别测定其光合作用中CO2的吸收量和呼吸作用中CO2的释放量，图13-2A曲线表示：分别在15℃和30℃条件下，测定叶绿体在不同光照和不同温度条件下每小时CO2的吸收量；图13-2B曲线表示：在不同温度条件下测得的线粒体呼吸作用每小时CO2的释放量。请仔细分析后回答下列问题：(1)在温度为30℃，光照为8000勒克斯的条件下，离体叶绿体的光合作用强度为___g／h/10g；在温度为15℃，光照为8000勒克斯时，离体叶绿体的光合作用强度为___g/h/10g。在光照强度相同，温度不同的的条件下，光合作用强度不同，是因为受光合作用的________过程的限制。

(2)离体线粒体在温度为15℃和30℃时的呼吸作用强度分别为_____g／h/10g和_______g／h/10g。

(3)假定离体叶绿体和线粒体与在叶肉细胞内的生理活性基本一致，在30℃条件下的叶肉细胞内既不吸收CO2也不释放CO2的光照强度为__________勒克斯，此时光合作用正好补偿呼吸作用的消耗，呼吸作用所释放出的CO2正好用于_______。

(4)假定离体叶绿体和线粒体与在叶肉细胞内的生理活性基本一致，在温度为30℃，光照强度为8000勒克斯时，光照10h，然后转入无光条件下，温度也为30℃时，10克叶肉组织一昼夜能积累葡萄糖_______g。如果黑暗条件下的温度平均为15℃，则10克叶肉组织积累葡萄糖_______g。

84暗反应0．751．51500光合作用3036．5(5)根据第(4)小题计算的结果，解释种在新疆吐鲁番的哈密瓜比种在江苏的品质要好的原因是_____________①吐鲁番地区属于高纬度地区，日照时间比江苏长，光合作用时间长；②吐鲁番地区属于沙漠性气候，日夜温差大，有利有机物质的积累。例题2如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：

(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)当外氧浓度为4％～5％时，该器官CO2释放量的相对值为0．6，而O2吸收量的相对值为0．4。此时，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。有氧呼吸和无氧呼吸有氧呼吸葡萄糖1．50.10270．073例题3在啤酒生产过程中，发酵是重要环节。生产过程大致如下：将经过灭菌的麦芽汁充氧，接入啤酒酵母菌菌种后输入发酵罐。初期，酵母菌迅速繁殖，糖度下降，产生白色泡沫，溶解氧渐渐耗尽。随后，酵母菌繁殖速度迅速下降，糖度加速降低，酒精浓度渐渐上升，泡沫不断增多。当糖浓度下降一定程度后，结束发酵。最后分别输出有形物质和鲜啤酒。

根据上述过程回答以下问题：

(1)该过程表明啤酒酵母异化作用的特点是__________。

(2)初期酵母菌迅速繁殖的主要方式是______________。

(3)经测定酵母菌消耗的糖中，98．5％形成了酒精和其他发酵产物，其余1．5％则是用于_______________。

(4)请写出由麦芽糖→葡萄糖→酒精的反应方程式。

既能进行有氧呼吸又能进行无氧呼呼出芽生殖酵母菌自身的生长和繁殖C12H22O11+H2O→2C6H12O6；C6H12O6→2C2H5OH+2CO2

分子酒精计算，500×8%×98.5%=39．4t麦芽糖经酵母完全发酵最多可产生的酒精质量为：设产生的酒精为xt

C12H22H11→4C2H5OH

3424×46

39．4tx

x=39．4t×4×46／342＝21．197661t

由于啤酒的酒精浓度为3．2％，所以可生产啤酒的量为：21．197661t÷3．2％≈662．43t。(5)如果酵母菌消耗的糖（设为麦芽糖，其分子量为342）有98．5％（质量分数）形成了酒精（分子量为46．0）和其他发酵产物。设有500t麦芽汁，其中麦芽糖的质量分数为8．0％，发酵后最多能生产酒精浓度为3．2％（质量分数）的啤酒多少吨？三、核酸、蛋白质及基因控制蛋白质合成中的计算1．核酸

核酸有两种：DNA和RNA。有关核酸中的计算主要是碱基比例的计算和DNA复制过程中新旧链比例关系的计算。设计题目的理论根据是碱基互补配对原则和DNA的半保留复制。双链DNA分子及转录成RNA分子中碱基比例的各种关系例题1某DNA分子片段中，胞嘧啶有240个，占全部碱基的30％，问在这片段中，腺瞟吟有（）

A.240B.48C.800D.160例题2假设有一段mRNA上有60个碱基，其中A有15个，G有25个，那么转录该mRNA的DNA分子区段中，C和T的个数共有（）

A．15个B．25个C．40个D．60个例题3假如一个DNA分子含有1000个碱基对，将这个DNA分子放在用32P标记的脱氧核苷酸的培养液中让其复制一次，则新形成的DNA分子的分子量比原来增加了（）

A．1000B．2000C．500D．无法确定DDA4．甲生物核酸的碱基组成为：嘌呤占46%，嘧啶占54%，乙生物遗传物质的碱基组成为：嘌呤占34%，嘧啶占66%，则以下分别表示甲、乙生物正确的是（）A．蓝藻、变形虫B．T2噬菌体、豌豆C．硝化细菌、绵羊D．肺炎双球菌、烟草花叶病毒5．与构成蛋白质的20多种氨基酸相对应的密码子有：（）

A．4个B.20个C.61个D.64个6．已知某DNA分子含有500个碱基对，其中一条链上A:G:T:C=l:2:3:4；该DNA分子连续复制数次后，消耗周围环境中含G的脱氧核苷酸4500个，则该DNA分子已经复制了A．3次B．4次C．5次D.6次DCB7．在一个DNA分子中，腺嘌呤与胸腺嘧啶之和占全部碱基数目的54％，其中一条链中鸟嘌吟与胸腺嘧啶分别占该链碱基总数的22％和28％，则由该链转录的信使RNA中鸟嘌呤与胞嘧啶分别占碱基总数的A．24％，22％ B．22％，28％ C．269％，24％ D．23％，27％A2．蛋白质

有关蛋白质中的计算，主要有两个方面：肽链中氨基酸数目、肽链数目和肽链数目之间的关系和氨基酸的平均分子量与蛋白质的分子量之间的关系。肽键数=失去的水分子数=氨基酸数－肽链条数。蛋白质的相对分子质量=氨基酸数×氨基酸平均相对分子量－失去的水分子数×18。蛋白质分子中氨基（羧基）数目=肽链条数+R基中的氨基（羧基）数目。例题：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A．618B．518C．517D．617C3．基因控制蛋白质的生物合成

基因控制蛋白质生物合成中的计算主要是根据中心法则和mRNA上3个碱基决定一个氨基酸的原则来设计题目和进行相关的计算。假定蛋白质中有n个氨基酸，则基因中的碱基数目、mRNA中的碱基数目和蛋白质中氨基酸数目之间的关系见表例题：一段原核生物的mRNA通过翻译可合成一条含有11个肽键的多肽，则此mRNA分子至少含有的碱基个数及合成这段多肽需要的tRNA个数，依次为A．3311B．3612C．1236D．1136B(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____________。

(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___。

(5)此多肽415g，用硫酸把它分解成氨盐后，加过量的碱中和，能够蒸出氨_______。

(6)60g甘氨酸和500mL2mol?L-1的氢氧化钠充分反应，能够生成甘氨酸的钠盐为___________。例题1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：肽酶101甘氨酸：丙氨酸：半胱氨酸=5∶45∶51

606约86g77．6g415g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505／100＝5．05（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=101。所以此多肽为101肽。第（3）小题由题意知每一分子此多肽含半胱氨酸51个，设一分子此多肽中甘氨酸x个，则一分子此多肽含丙氨酸（50-x）。依据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)小题由于此多肽中的3种氨基酸中均只有一个氨基，415g此多肽中合氨基酸的摩尔数为5．05，所以含N总量为5．05mol。由于碱过量，N全部转化为NH3，所以产氨量为：5．05mol×17≈86g。第(6)小题中，由甘氨酸和NaOH的反应式：NH2CH2COOH+NaOH→NH2CH2COONa+H2O，可知碱过量。能够生成的甘氨酸的钠盐为：97×60÷75=77．6（g）。例题2已知某蛋白质分子由2条多肽链组成，在合成该蛋白质的过程中生成了3．0×10-21g的水。问指导合成该蛋白质的基因中至少有碱基多少个（写出计算过程）?解析①先求水的物质的量

②求出水的分子个数，设为n，则×10-21×6.023×1023=100个;

③求出该蛋白质中氨基酸的数目，设为y，则y=100＋2=102个；

④求基因中的碱基数目，设为x，x=102×3×2=612个四、有关遗传基本规律的计算有关遗传基本规律的概率计算主要涉及基因的分离定律、基因的自由组合定律、伴性遗传、单基因遗传病的患病概率等。1．基因自由组合定律①配子类型的问题例：某生物的基因型为AaBbCc，这三对基因为独立遗传，则配子的种类有：AaBbCc↓↓↓2×2×2＝8种②基因型类型的问题例：AaBbCc与AaBBCc杂交，其后代有多少种基因型？先将问题分解为分离定律问题：Aa×Aa→后代有3种基因型（1AA∶2Aa∶1aa）；Bb×BB→后代有2种基因型（1BB∶1Bb）；Cc×Cc→后代有3种基因型（1CC∶2Cc∶1cc）。AaBbCc与AaBBCc杂交，其后代有3×2×3＝18种基因型。③表现型类型的问题例：AaBbCc与AabbCc杂交，其后代有多少种表现型？先将问题分解为分离定律问题：Aa×Aa→后代有2种表现型；Bb×bb→后代有2种表现型；Cc×Cc→后代有2种表现型。因而AaBbCc与AabbCc杂交，其后代有2×2×2＝8种表现型。例题：基因型为AAbbCC与aaBBcc的小麦进行杂交，这三对等位基因分别位于非同源染色体上，F1杂种形成的配子种类数和F2的基因型种类数分别是A．4和9B．4和27C．8和27D．32和81C2．遗传病的患病概率概率是关于事件的随机性或偶然性的定量概念，就是指某事件发生可能性的大小，可表示为：事件发生的次数、事件发生的机会数。例如：一个杂合子Aa在形成配子时，等位基因A与a相互分离的机会是均等的，在所得到的配子中，含A的配子和含a的配子各占1/2，即它们出现的概率各为1/2。（1）加法定理：当一个事件出现时，另一个事件就会被排除，这两个事件就称为互斥事件。多种互斥事件出现的概率就是它们各自概率的和。（2）乘法定理：当一个事件的发生不影响另一事件的发生时，我们就称这两个事件为独立事件。两个独立事件同时或相继出现的概率为它们各自概率的乘积。例题1．人的血友病属于伴性遗传，苯丙酮尿症属于常染色体遗传。一对表现型正常的夫妇生下一个既患血友病又患苯丙酮尿症的男孩。如果他们再生一个女孩，表现型正常的概率是（）A．9/16B．3/4C．3/16D．1/4B例题2.在一个远离大陆且交通不便的海岛上，居民中有66%为甲种遗传病（基因为A、a）致病基因携带者。岛上某家族系谱中，除患甲病外，还患有乙病（基因为B、b），两种病中有一种为血友病，请据图回答问题：（1）______病为血友病，另一种遗传病的致病基因在_________染色体上，为______性遗传病。（2）Ⅲ—13在形成配子时，在相关的基因传递中，遵循的遗传规律是：______________。（3）若Ⅲ—11与该岛一个表现型正常的女子结婚，则其孩子中患甲病的概率为___________。（4）Ⅱ—6的基因型为____________，Ⅲ—13的基因型为__________。（5）我国婚姻法禁止近亲结婚，若Ⅲ—11与Ⅲ—13婚配，则其孩子中只患甲病的概率为_________，只患乙病的概率为___________；只患一种病的概率为________；同时患有两种病的概率为________。乙常隐基因的自由组合规律11%AaXBXbaaXbXb1/6

1/31/21/63、基因频率和基因型频率的计算基因频率＝某基因总数÷某基因和其等位基因的总数（×100％）基因型频率是指群体中具有某一基因型的个体所占的比例。基因型频率＝某基因型的个体数÷种群个体总数（×100％）种群中某基因频率=该基因控制的性状纯合子频率＋1/2杂合子频率例题1.在某种群中随机抽取2000个个体，测知基因型为AA、Aa、aa的个体分别是600、1200和200个，则在该种群中，A基因的频率是（）A．60%B．40%C．50%D．20%A例题2.在一个种群中随机抽取一定数量的个体，其中基因型AA的个体占12%，基因型Aa的个体占76%，基因型aa的个体占12%，那么基因A和a频率分别是多少？A的频率=AA的频率+1/2Aa的频率=12%+1/2×76%=50%，a的频率=aa的频率+1/2Aa的频率=12%=1/2×76%=50%1．让杂合体Aa连续自交三代，则第四代中杂合体所占比例为A．1/4 B．1/8 C．1/16 D．1/32B2．豌豆种皮灰色(C)对白色(e)为显性，子叶黄色(Y)对绿色(Y)为显性。现有基因型为GGYY的豌豆与基因型为ggyy的豌豆杂交得到F1，F2自交得到F2。F2植株自交所结种子种皮颜色的分离比和子叶颜色的分离比分别是（)A．3∶1和3∶1B．1∶0和3∶1C．5∶3和5∶3D，3∶1和5∶3D3.已知番茄红果对黄果为显性，用纯合的红果品种与黄果品种杂交，所得F1基因型都为Aa，F1自交，共收获1200个成熟的番茄。从理论上分析，有红果番茄(A)1200 (B)900 (C)300 (D)0A4.色盲基因出现的频率为7％，一个正常男性与一个无亲缘关系的女性结婚，子代患色盲的可能性是(A)7／400 (B)8／400 (C)13／400 (D)14／400D5.如果在一个种群中，基因型从的比例占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的个体失去求偶繁殖能力，则随机交配一代后，子代中基因型aa的个体所占的比例为(A)1／16(B)1／9(C)1／8(D)1／4B6.现有三个番茄品种，A种的基因型为aaBBDD，B种的基因型为AAbbDD，C的基因型为AABBdd，三对等位基因分别位于三对同源染色体上。若要获得aabbdd植株至少需要时间(A)2年(B)3年(C)4年(D)5年B7.豌豆灰种皮(G)对白种皮(g)为显性，黄子叶(Y)对绿子叶(y)为显性，现有GGYY与ggyy杂交得F1，F1自交得F2。F2植株所结种子种皮颜色的分离比和子叶颜色的分离比分别是(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.蜜蜂体色褐色相对于黑色是显性，控制这一相对性状的基因位于常染色体上，现有褐色雄蜂与黑色蜂王交配，则F1的体色将是(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∶黑色为3∶1(D)蜂王和工蜂都是褐色，雄蜂都是黑色D9．人类皮肤中黑色素的多少由两对独立遗传的基因(A、a和B、b)所控制；基因A和B可以使黑色素量增加，两者增加的量相等，并可以累加。若一纯种黑人与一纯种白人婚配，F1肤色为中间色；若F1与同基因型的异性婚配，F2出现的基因型种类数和表现型的比例为()A．3种，3︰1 B．3种，1︰2︰1C．9种，9︰3︰3︰1 D．9种，1︰4︰6︰4︰1D10．光身长翅与毛身卷翅果蝇杂交后，F1代全为光身长翅。F1代雌果蝇的测交后代中，光身长翅：光身卷翅：毛身长翅：毛身卷翅为4：1：1：4，则控制这两对相对性状的基因间的交换值是A．5％ B．10％ C．20％ D．25％C11.右图是具有两种遗传病的家族系谱图，家属中有的成员患甲种遗传病(设显性基因为B，隐性基因为b)，有的成员患乙种遗传病(设显性基冈为A，隐性基因为a)，如系谱图所示。现已查明II6不携带致病基因。问：(1)甲种遗传病的致