高中生物学相关计算.docx
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高中生物学相关计算
高中生物学相关计算
【知识概要】
Ⅰ．生物的遗传、变异、进化相关计算
一、与遗传的物质基础相的计算：
1．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＋1
（2）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个。
（3）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。
（4）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。
2．有关碱基互补配对原则的应用：
（1）互补的碱基相等，即A＝T，G＝C。
（2）不互补的两种碱基之和与另两种碱基之和相等，且等于50%。
（3）和之比 在双链DNA分子中：
●能够互补的两种碱基之和与另两种碱基之和的比同两条互补链中的该比值相等，即：
（A+T）/（G+C）=（A1+T1）/（G1+C1）=（A2+T2）/（G2+C2）；
●不互补的两种碱基之和与另两种碱基之和的比等于1，且在其两条互补链中该比值互为倒数，即：
（A+G）/（T+C）=1；（A1+G1）/（T1+C1）=（T2+C2）/（A2+G2）
（4）双链DNA分子中某种碱基的含量等于两条互补链中该碱基含量和的一半，即A＝（A1＋A2）/2（G、T、C同理）。
3．有关复制的计算：
（1）一个双链DNA分子连续复制n次，可以形成2n个子代DNA分子，且含有最初母链的DNA分子有2个，占所有子代DNA分子的比例为
。
（注意：
最初母链与母链的区别）
（2）所需游离的脱氧核苷酸数＝M×（2n－1），其中M为的所求的脱氧核苷酸在原来DNA分子中的数量。
4．基因控制蛋白质的生物合成的相关计算：
（1）mRNA上某种碱基含量的计算：
运用碱基互补配对原则，把所求的mRNA中某种碱基的含量归结到相应DNA模板链中互补碱基上来，然后再运用DNA的相关规律。
（2）设mRNA上有n个密码子，除3个终止密码子外，mRNA上的其它密码子都控制一个氨基酸的连接，需要一个tRNA，所以，密码子的数量：
tRNA的数量：
氨基酸的数量＝n：
n：
n。
（3）在基因控制蛋白质合成过程中，DNA、mRNA、蛋白质三者的基本组成单位脱氧核苷酸（或碱基）、核糖核苷酸（或碱基）、氨基酸的数量比例关系为6:
3:
1。
5．设一个DNA分子中有n个碱基对，则这些碱基对可能的排列方式就有4n种，也就是说可以排列成4n个DNA分子。
6．真核细胞基因中外显子的碱基对在整个基因中所占的比例＝（编码的氨基酸的个数×3÷该基因中的总碱基数）×100%。
二、有关遗传基本规律的计算：
1．一对相对性状的杂交实验中：
（1）F1产生的两种雌雄配子的几率都是1/2；
（2）在F2代中，共有3种基因型，其中纯合子有2种（显性纯合子和隐性纯合子），各占1/4，共占1/2，杂合子有一种，占1/2；
（3）在F2代中，共有2种表现型，其中显性性状的几率是3/4，隐性性状的几率是1/4，在显性性状中，纯合子的几率是1/3，杂合子的几率是2/3。
（4）一对等位基因的杂合子连续自净n代，在Fn代中杂合子占（1/2）n，纯合子占1－（1/2）n
2．两对相对性状的杂交实验中：
（1）F1双杂合子产生四种雌雄配子的几率都是1/4；
（2）在F2中，共有9种基因型，各种基因型的所占几率如下表：
F2代基因型的类型
对应的基因型
在F2代中出现的几率
纯合子
YYRR、YYrr、yyRR、yyrr
各占1/16
杂合子
一纯一杂
YYRr、yyRr、YyRR、Yyrr
各占2/16
双杂合
YyRr
占4/16
（3）在F2代中，共有四种表现型，其中双显性性状有一种，几率为9/16（其中的纯合子1种，占1/9，一纯一杂2种，各占2/9，双杂合子1种，占4/9），一显一隐性状有2种，各占3/16（其中纯合子2种，各占1/6，一纯一杂2种，各占2/6），共占6/16，双隐性性状有一种，占1/16。
3．配子的种类数＝2n种（n为等位基因的对数）。
4．分解组合法在自由组合题中的应用：
基因的自由组合定律研究的是控制两对或多对相对性状的基因位于不同对同源染色体上的遗传规律。
由于控制生物不同性状的基因互不干扰，独立地遵循基因的分离定律，因此，解这类题时我们可以把组成生物的两对或多对相对性状分离开来，用基因的分离定律一对对加以研究，最后把研究的结果用一定的方法组合起来，即分解组合法。
这种方法主要适用于基因的自由组合定律，其大体步骤是：
●先确定是否遵循基因的自由组合定律。
●分解：
将所涉及的两对（或多对）基因或性状分离开来，一对对单独考虑，用基因的分离定律进行研究。
●组合：
将用分离定律研究的结果按一定方式进行组合或相乘。
三、基因突变和染色体变异的有关计算：
1．正常细胞中的染色体数＝染色体组数×每个染色体组中的染色体数
2．单倍体体细胞中的染色体数＝本物种配子中的染色体数＝本物种体细胞中的染色体数÷2
3．一个种群的基因突变数＝该种群中一个个体的基因数×每个基因的突变率×该种群内的个体数。
四、基因频率和基因型频率的计算：
1．求基因型频率：
设某种群中，A的基因频率为p，a的基因频率为q，则AA、Aa、aa的基因型频率的计算方法为：
p+q＝1，（p+q）2＝1，p2+2pq+q2=1，即AA+2Aa+aa＝1，所以AA％=p2，Aa％=2pq，aa％=q2。
说明：
此结果即“哈代－温伯格定律”，此定律需要以下条件：
①群体是极大的；②群体中个体间的交配是随机的；③没有突变产生；④没有种群间个体的迁移或基因交流；⑤没有自然选择。
因此这个群体中各基因频率和基因型频率就可一代代稳定不变，保持平衡。
2．求基因频率：
（1）常染色体遗传：
●通过各种基因型的个体数计算：
一对等位基因中的一个基因频率＝（纯合子的个体数×2＋杂合子的个体数）÷总人数×2
●通过基因型频率计算：
一对等位基因中的一个基因频率＝纯合子基因型频率＋1/2×杂合子基因型频率
（2）伴性遗传：
●X染色体上显性基因的基因频率＝雌性个体显性纯合子的基因型频率＋雄性个体显性个体的基因型频率＋1/2×雌性个体杂合子的基因型频率。
隐性基因的基因型频率＝1－显性基因的基因频率。
●X染色体上显性基因的基因频率＝（雌性个体显性纯合子的个体数×2＋雄性个体显性个体的个体数＋雌性个体杂合子的个体数）÷雌性个体的个体数×2＋雄性个体的个体数）。
隐性基因的基因型频率＝1－显性基因的基因频率。
（3）复等位基因：
对哈迪－温伯格定律做相应调整，公式可改为：
（p+q+r）2=p2+q2+r2+2pq+2pr+2qr=1，p+q+r=1。
p、q、r各复等位基因的基因频率。
Ⅱ．生物的生长、发育、繁殖的相关计算
一、细胞分裂各期的染色体、DNA、同源染色体、四分体等数量计算
该种题型主要有两种出题方法：
1．给出细胞分裂某个时期的分裂图，计算该细胞中的各种数目。
该种情况的解题方法是在熟练掌握细胞分裂各期特征的基础上，找出查各种数目的方法：
（1）染色体的数目＝着丝点的数目
（2）DNA数目的计算分两种情况：
●当染色体不含姐妹染色单体时，一个染色体上只含有一个DNA分子；
●当染色体含有姐妹染色单体时，一个染色体上含有两个DNA分子。
（3）同源染色体的对数在有丝分裂各期、减Ⅰ分裂前的间期和减数第一次分裂期为该时期细胞中染色体数目的一半，而在减数第二次分裂期和配子时期由于同源染色体已经分离进入到不同的细胞中，因此该时期细胞中同源染色体的数目为零。
（4）在含有四分体的时期（联会时期和减Ⅰ中期），四分体的个数等于同源染色体的对数。
2．无图，给出某种生物细胞分裂某个时期细胞中的某种数量，计算其它各期的各种数目。
该种题型的解题方法可在熟练掌握上种题型的解题方法的基础上，归纳出各期的各种数量变化，并找出规律。
如下表：
间期
有丝分裂
减Ⅰ分裂
减Ⅱ分裂
配子
前、中期
后期
末期
前期
中期
后期
前期
中期
后期
染色体（条）
2N
2N
4N
2N
2N
2N
2N
N
N
2N
N
DNA（个）
2C→4C
4C
4C
2C
4C
4C
4C
2C
2C
2C
C
同源染色体（对）
N
N
2N
N
N
N
N
无
无
无
无
四分体（个）
无
无
无
无
N
N
无
无
无
无
无
二、关于配子的种类
1．一个性原细胞进行减数分裂，
（1）如果在染色体不发生交叉互换，则可产生4个2种类型的配子，且两两染色体组成相同，而不同的配子染色体组成互补。
（2）如果染色体发生交叉互换（只考虑一对同源染色体发生互换的情况），则可产生四种类型的配子，其中亲本类型2种（两种配子间染色体组成互补），重组类型2种（两种配子间染色体组成互补）（可参照教材106页图5-11进行分析）
2．有多个性原细胞，设每个细胞中有n对同源染色体，进行减数分裂
（1）如果染色体不发生交叉互换，则可产生2n种配子
（2）如果有m对染色体发生互换，则可产生2n+m种配子。
（分析：
据规律
（1）中的②结论可推知：
互换了m对，可产生4m种配子；据规律
（2）中的①结论可推知：
没发生互换的有n-m对，可产生2n-m种配子；则共产生配子的种类为：
2n-m×4m=2n+m种。
三、关于互换率的计算
有A个性原细胞进行减数分裂，若有B个细胞中的染色体发生了互换，则
1．发生互换的性原细胞的百分率=Ｂ／Ａ×100%
2．在产生的配子中，重组类型的配子占总配子数的百分率（即互换率）＝2B／4A×100%=B／2A×100%
3．产生新类型（重组类型）的配子种类：
2种
每种占总配子数的百分率=B／4A×100%
四、与生物个体发育的相关计算：
1．一个胚珠（内产生一个卵细胞和两个级核，进行双受精）发育成一粒种子；一个子房发育成一个果实；
2．若细胞中染色体数为2N，则精子、卵细胞、极核内的染色体数都为N；受精卵→胚细胞中染色体数为2N（来自父、母方的染色体各占1/2），受精极核→胚乳细胞中染色体数为3N（来自父方的占1/3，母方的占2/3，且与精子结合的两个极核的基因型和与另一个精子结合的卵细胞的基因型是相同的），种皮、果皮等结构的染色体数为2N（全部来自母方）。
Ⅲ．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：
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。
2．有关光合作用强度和呼吸作用强度的计算：
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）
3．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
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