巧解生物计算题

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1、巧解生物计算题内容提要：在高考中，定量计算占有十分重要的地位，历届学生反映这部分内容“吃力不讨好”，出现畏难情绪，针对这种情况，本文从蛋白质、细胞分裂、新陈代谢、植物个体发育、DNA、遗传基本规律、基因频率和基因型频率、生态系统能量等八个方面的计算题的解题技巧和方法进行分析，以达到见微知著，触类旁通的目的。关键词： 计算题 技巧 方法定量计算在高中生物教材中占有十分重要的地位，它对阐释生物概念和原理，定量地描述生命现象起着不可替代的作用。在教材中分布广，它涉及到蛋白质、细胞分裂、新陈代谢、个体发育、DNA、遗传与变异、基因频率、生态系统能量流动等知识，在教材中是个知识难点，在高考试题中频频出现

2、。历届学生反映这部分内容“吃力不讨好”，出现畏难情绪，有的学生甚至放弃。笔者根据多年的教学经验，把教材中有关的计算问题进行总结和归纳，选择一些典型的例题，分析解决各类计算题的解题技巧和方法，达到见微知著，触类旁通的目的，收到较好的教学效果。一、有关蛋白质计算题的解题技巧和方法 例（2003年上海，一、9）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分别是（ ）A 764和764 B 760和760 C 762和762 D 4和4 解析肽键是由一个氨基酸分子的羧基和一个氨基酸分子的氨基经脱水缩合形成的，故每一肽链中位于两端的氨基酸一个含有一

3、个氨基，一个含有一个羧基。因该蛋白有4条肽链，故含游离的氨基至少是4个，羧基至少也是4个。答案 D解题技巧和方法掌握蛋白质分子结构特点和规律是解决好蛋白质计算问题的关键，在蛋白质分子中有以下关系：1、若蛋白质是一条链，则有：肽键数=氨基酸数-1； 2、若蛋白质是由多条链组成，则有：肽键数=氨基酸数-肽链数； 3、肽键数=失去的水分子数； 4、蛋白质的相对分子质量=氨基酸总质量（氨基酸数氨基酸平均分子量）-失水量（水分子数18）；5、氨基数（羧基数）=肽链数+含氨基（羧基）的R基数；6、基因的碱基数目：信使RNA碱基数目：氨基酸数目=6：3：1。这些公式都是基本规律，掌握公式，遇到问题就可以化繁

4、为简，迎刃而解。二、有关细胞分裂计算题的解题技巧和方法例（2000年广东高考，一、32）一种动物体细胞中的染色体数为24。该动物体内一个处于有丝分裂前期的细胞，其DNA分子数和染色体数分别为（ ）A 12、48 B 24、48 C 24、24 D 48、24解析动物体内一个处于有丝分裂前期的细胞，其DNA分子已复制，由于染色体的着丝点没有分开，故染色体数目不变。答案 D解题技巧和方法有关染色体数目、DNA分子数、染色单体数目，四分体数目的计算，事实上是考查它们在细胞分裂过程中的变化过程，计算不难，但本质在于是否理解有丝分裂和减数分裂过程，这才是解题的关键。三、 有关新陈代谢的计算题解题技巧和方

5、法例（1998年上海，一、8）酵母菌无氧呼吸产生A摩尔的CO2。人在正常情况下消耗同样量的葡萄糖，可形成CO2（ ）A 7/3 A摩尔 B 1/12 A摩尔 C 6A摩尔 D 3A摩尔解析酵母菌进行无氧呼吸：C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2 ，要产生A/2摩尔CO2需消耗A/2摩尔葡萄糖；人进行有氧呼吸：C6H12O6 + 6H2O +6O2 6CO2 +12 H2O + 能量，消耗A/2摩尔葡萄糖，形成（A/2）6摩尔CO2。答案 D解题技巧和方法此类题要求通过定量描述新陈代谢过程，需要掌握的内容有：1、光合作用过程的数量关系。光合作用总反应式：6CO2 +12 H2OC6H12

6、O6 + 6H2O +6O2。（1）反应前后的摩尔比是进行有关计算的基础；（2）光合作用释放6个O2全部来自光反应阶段原料H2O的分解；（3）光反应阶段需要12个H2O，光解产物24个H，在暗反应中用于还原6个CO2，并产生6个H2O；（4）光合作用产物C6H12O6中的碳和氧来自原料CO2，氢来自原料水；（5）生成物6个H2O中的氢来自原料水，氧来自原料CO2。 2、光合作用和呼吸作用过程的数量关系。有氧呼吸作用总反应式：C6H12O6 + 6H2O +6O2 6CO2 +12 H2O + 能量。（1）在有光条件下，光合作用和呼吸作用同时进行；（2）光合作用实际消耗二氧化碳量=实测的二氧化碳

7、量 + 呼吸作用二氧化碳释放量；（3）光合作用实际产氧量= 实测的氧气释放量 + 呼吸作用耗氧量；（4）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。3、有氧呼吸和无氧呼吸过程的数量关系。（1）有氧呼吸总反应式（见上），无氧呼吸反应式 ：C6H12O6 2C2H5OH+2CO2 + 能量；C6H12O6 2C3H6O3(乳酸) + 能量；（2）消耗等量的C6H12O6时，无氧呼吸与有氧呼吸产生的二氧化碳的量之比为1：3；（3）产生同样数量的ATP时，无氧呼吸与有氧呼吸消耗的葡萄糖的物质的量之比为19：1。四、有关植物个体发育计算题的解题技巧和方法例玉米的体细胞含有20条

8、染色体，在正常情况下，它的卵细胞、一个极核、胚细胞、胚乳细胞、珠被细胞和子房壁细胞所含染色体数目依次应为（ ） A 10,10,20,20,20,20 B 10,10,30,30,20,20 C 10,10,20,30,20,20 D 10,20,20,30,20,20解析玉米的胚囊中含有一个卵细胞和两个极核，每个极核所含染色体的结构和数目与卵细胞的完全相同，都含有正常体细胞数目减半的染色体，即为10条。胚是由受精卵发育成的，而受精卵是一个卵细胞与一个精子经受精作用形成的，染色体数目与体细胞相同，为20条。胚乳细胞是由受精极核发育而来的，而受精极核是由一个精子与两个极核受精后形成的，染色体的数

9、目应是30条。珠被细胞和子房壁属于正常植株上的体细胞，与是否完成受精作用无关，其染色体的数目应为20条。 答案 C解题技巧和方法此类题需要掌握的知识主要是有关结构的发育对象，计算并不复杂，因此遇到这类考题，只要从其结构发育过程去研究就可以得出结论。有关DNA计算题的解题技巧和方法 例（1999年广东，一、20）已知一段双链DNA分子中，鸟嘌呤所占的比例为20%，由该DNA转录出来的RNA，其胞嘧啶的比例是（ ）A 10% B 20% C 40% D 无法确定解析该题涉及的知识点较多，要求学生要懂得DNA、RNA的组成、结构、碱基配对原则、转录的方式等。设DNA分子一条链中的鸟嘌呤为G1,另一条

10、链中的鸟嘌呤为G2，根据题意：（G1 + G2）/（2G1 + 2G2 +A + T）=0.2，由于G1不一定等于G2，故以DNA分子一条链为模板转录出来的RNA中胞嘧啶的比例无法确定。 答案 D 解题技巧和方法此类题型考查的是DNA结构和功能的知识。掌握三个规律：1、按照碱基互补配对原则得出的计算规律。（1）DNA分子中，A=T，G=C，A+G=T+C=A+C=T+G=50%；（2）若A1+G1/T1+C1= a ，则A2+G2/T2+G2=1/a ；（3）由DNA双链过渡到DNA单链或RNA时用下列公式：A+T/总碱基数= A1+T1/单链碱基数= A2+T2/单链碱基数=A+U/mRNA

11、上的碱基数= a%。 2、按照中心法则原理得出的计算规律。在不考虑终止密码和非编码序列情况下，肽链数+肽键数=氨基酸数=3mRNA上的碱基数=6基因中的碱基数；3、按照DNA半保留复制的计算。（1）设DNA分子数为N0，经n次连续复制后，得到子代DNA总数为N，则N= N02n；（2）经n次复制后，在子代DNA中，含最初母链的DNA分子占DNA总数的比例为：2/2n=1/2n-1；（3）经n次复制后，在子代DNA中，最初DNA的链数占总链数的比例为：2/22n=1/2n；（4）若某DNA分子含某碱基x个，则该DNA分子进行n次复制，需游离的该种碱基的脱氧核苷酸分子数为：（2n-1）x 。六、有

12、关遗传基本规律计算题的解题技巧和方法 例（2002年江苏综合能力测试，一、19）水稻的有芒（A）对无芒（a）为显性，抗病（B）对感病（b）为显性，这两对基因自由组合。现有纯合有芒感病株与纯合无芒抗病株杂交，得到F1代，再将此F1与无芒的杂合抗病株杂交，子代的四种表现型为有芒抗病，有芒感病，无芒抗病，无芒感病，其比例依次为（ ）A 9：3：3：1 B 3：1：3：1 C 1：1：1：1 D 1：3：1：3解析 纯合有芒感病株与纯合无芒抗病株杂交，得到F1代，其基因型为AaBb，无芒的杂合抗病株的基因型为aaBb，根据自由组合定律可知，基因型为AaBb的个体产生4种不同基因型的配子，且比例相等；基

13、因型为aaBb的个体产生2种比例相等的配子，杂交后代可以有8种组合，有4种表现型，其比例为3：1：3：1。答案 B解题技巧和方法遗传规律的有关计算，比较多，也比较复杂，不少同学感到困难，但作为描述遗传现象的基本形式之一，也常常是重点考查的对象，因此必须掌握有关规律类型。1、杂合子多代自交。具有1对等位基因的杂合子，逐代自交n代后，Fn中纯合子比例逐渐增多，纯合体比例为：1-1/2n；2、一对相对性状交配后代概率。纯合子（AA、aa）概率1/2；杂合子概率1/2；显性个体概率3/4；隐性个体概率1/4；3、两对相对性状交配（独立遗传）后代概率。表现型4种，比例9：3：3：1；基因型9种，比例（1

14、：2：1）2；F2中亲代所占比例10/16、新类型6/16、纯合子1/4、双显性个体9/16、双隐性个体1/16；4、n对相对性状交配（独立遗传）过程数量关系。F1产生配子数2n，F1自交产生F2代表现型种类2n，比例（3：1）n；基因型种类3n，比例（1：2：1）n；5、已知亲代基因型，求子代表现型和基因型概率，运用拆分法。如：基因型为AaBbCcAaBbCc杂交（独立遗传），后代表现型种类及比例，基因型种类及比例是多少？因每一对都符合基因分离定律，故拆分成三组：AaAa、BbBb、CcCc，然后根据基因分离定律，先算出每对的表现型和基因型种类及比例，再根据乘法原理，算出总的表现型和基因型种

15、类及比例。即表现型为：222=8种，比例（3：1）（3：1）（3：1）=27：9：9：9：3：3：3：1；基因型为：333=27（种），比例（1：2：1）（1：2：1）（1：2：1）；6、人类遗传病概率。典例：已知甲、乙两种病均为隐性遗传，甲病的患病几率为A，乙病的患病几率为B，双亲正常，则后代同时患两种病的几率为AB，仅患甲病的可能性为A（1-B），仅患乙病的可能性为B（1-A），仅患一种病的可能性为A+B-2AB，正常的可能性为（1-B）（1-A）。七、 有关基因频率和基因型频率计算题的解题技巧和方法例某种群的3种基因型AA、Aa、aa初始个体数分别为400、500、100，现假定群体始终处于遗传平衡，请问F3(三代后)，该群体中的3种基因型及基因A和a的频率分别是多少？