高中生物计算题归类解析.pdf

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1、高中生物计算题归类解析高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(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脱去水分子数;(4)不考虑 DNA 上的无遗传效应片段、基因的

2、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:中碱基数:蛋白质中氨基酸数=6:3:1 例 1.某蛋白质由 n 条肽链组成,氨基酸的平均分子量为a,控制蛋白质合成的基因含 b 个碱基对,则该蛋白质的分子量约()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 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(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

3、、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,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 1 层细胞则需穿过 2 次细胞膜(生物膜)或 4 层磷脂分子层。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()A.4 层B.6 层C.8 层D.10 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,进出时共穿过 4 层膜,8 层磷脂分子。1 答案:C 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()A.5 B.6

4、C.7 D.8 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。相邻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。答案:B 3.光合作用和呼吸作用中的计算(1)有光时,植物同时进行光合作用和呼吸作用,真正光合速率=表观光合速率+呼吸速率,黑暗时,植物只进行呼吸作用,呼吸速率=外界环境中 O2减少量或 CO2增加量/(单位时间单位面积)。(2)酵母菌既能进行有氧呼吸,又能进行

5、无氧呼吸,且两种呼吸都能产生CO2,若放出的 C O2的体积与吸收的 O2的体积比为 1:1,则只进行有氧呼吸;若放出的CO2的体积与吸收的 O2的体积比大于 1,则有氧呼吸和无氧呼吸共存;若只有 CO2的放出而无 O2的吸收,则只进行无氧呼吸。例 4.(2006 上海)一密闭容器中加入葡萄糖溶液和酵母菌,1 小时后测得该容器中 O2减少 24mL,CO2 增加 48mL,则在 1 小时内酒精发酵所消耗的葡萄糖量是有氧呼吸的()A.1/3 倍B.1/2 倍C.2 倍D.3 倍解析:根据有氧呼吸反应式可知:根据无氧呼吸反应式可知:氧气减少了 24,可知有氧呼吸产生了24mlCO2,又因 CO2

6、共增加,可知无氧呼吸产生了 2 4mlCO2。在有氧呼吸和无氧呼吸产生CO2 量相同的情况下,根据公式可计算出其消耗葡萄糖的比为1:3。答案:D 例 5.某植株在黑暗处每小时释放0.02mol CO2,而光照强度为的光照下(其他条件不变),每小时吸收 0.06mol CO2,若在光照强度为的光照下光合速度减半,则每小时吸收 CO2的量为()A.0 mol B.0.02 mol C.0.03 mol D.0.04mol 解析:植株在黑暗处释放0.02mol CO2 表明呼吸作用释放CO2 量为 0.02mol,在 a 光照下每小时吸收CO2 0.06mol 意味着光合作用实际量为0.06+0.0

7、2=0.08molCO2,若光照强度为(1/2)a时光合速度减半,即减为 0.04mol,此时呼吸释放 CO2仍为 0.02mol 故需从外界吸收 0.02mol CO2。答案:B 4.生物生殖和发育中的计算(1)细胞分裂各时期细胞中染色体数、染色单体数,核 DNA 分子数变化归纳如下表(假设为二倍体生物,染色体数为 2n)(2)不考虑染色体的交叉互换,1 个精(卵)原细胞经过减数分裂实际产生的精子(卵细胞)种类是 2(1)种,1 个雄(雌)性生物经过减数分裂产生的精子(卵细胞)种类是 2n 种,n 为同源染色体(或能够自由组合的等位基因)对数。(3)果实数=子房数,种子数=胚珠数=花粉粒数=

8、精子数/2=卵细胞数=极核数/2。对同一果实来说,果皮、种皮细胞中染色体数=母本体细胞染色体数,胚细胞中染色体数=1/2亲本染色体数之和,胚乳细胞中染色体数=1/2父本染色体数+母本染色体数。例 6.用 32P标记了玉米体细胞(含 20 条染色体)的 DNA分子双链,再将这些细胞转入不含 32P的培养基中培养,在第二次细胞分裂的中期、后期,一个细胞中的染色体条数和被 3 2P 标记的染色体条数分别是()A.中期 20和 20、后期 40 和 20 B.中期 20和 10、后期 40 和 20 C.中期 20和 20、后期 40 和 10 D.中期 20和 10、后期 40 和 10 解析:DN

9、A的复制为半保留复制,一个玉米细胞有 20 条染色体,内含 20 个 DNA分子,有 4 0 条链被标记。第一次分裂形成的2 个子细胞中所有染色体都被标记(每个 DNA 分子中一条链被标记,一条链不被标记);第二次分裂时,中期的染色体都被标记;后期由于染色单体变为染色体,则有一半染色体被标记,为 20 条。答案:A 例 7.某动物减数分裂所产生的一个极体中,染色体数为 M个,核 DNA分子数为N个,又已知 M N,则该动物的一个初级卵母细胞中的染色体数和DNA分子数分别是()A.M和 N B.2M和 2N C.2M和 4N D.4M和 2N 解析:根据题意可知,该极体为初级卵母细胞减数第一次分

10、裂形成的极体,其细胞中 DNA 分子数为染色体数的2倍,即 N=2M;而一个初级卵母细胞中的DNA 分子数和染色体数,又是极体中 DNA 和染色体数的 2 倍,所以答案为 B。答案:B 5.遗传的物质基础中的计算(1)碱基互补配对原则在计算中的作用规律一:一个双链 DNA 分子中,A=T,G=C,A+G=C+T,即嘌呤碱基总数=嘧啶碱基总数规律二:在双链 DNA 分子中,互补的两碱基和(如 A+T或 C+G)占全部碱基的比等于其任何一条单链中该种碱基比例的比值,且等于其转录形式的mRNA 中该种比例的比值。规律三:DNA分子一条链中(A+G)/(C+T)的比值的倒数等于其互补链中该种碱基比例的

11、比值。规律四:DNA分子一条链中互相配对的碱基和的比值,如(A+T)/(G+C)等于其互补链和整个 D NA分子中该种碱基比例的比值。(2)DNA 复制所需的某种碱基(或游离的脱氧核苷酸)数=m(2n-1),m 代表所求的该种碱基(或脱氧核苷酸)在已知 DNA分子中的数量,n 代表复制次数。(3)用同位素标记模板,复制 n 次后,标记分子所占比例为2/2n,标记链所占的比例为 1/2n;用同位素标记原料,复制 n 次后,标记分子所占比例为1,标记链所占比例为 1-1/2n。例 8.一双链 DNA 分子中 G+A=140,G+C=240,在以该 DNA 分子为模板的复制过程中共用去 1 40 个

12、胸腺嘧啶脱氧核苷酸,则该 DNA 分子连续复制了几次?()A.1 次B.2 次C.3 次D.4 次解析:由 DNA 双链中 G+A=140 知,该 DNA 总数应为 280(因任一双链 DNA 中嘌呤之和应占 5 0%)。又由 G+C=240 知,T=(280-240)/2=20,设复制次数为 n,则有20(2n-1)=140(共消耗原料 T 数量),解得 2n=8,则 n=3。答案:C 例 9.(2006 上海)用一个 32P标记的噬菌体侵染细菌。若该细菌解体后释放出32 个大小、形状一样的噬菌体,则其中含有 32P的噬菌体()A.0 个B.2 个C.30 个D.32 个解析:标记了一个噬菌

13、体,等于标记了两条 DNA 链,由于 DNA 为半保留复制,各进入两个噬菌体内,以后不管复制多少次,最终都只有 2 个噬菌体被标记。答案:B 例 10.某 DNA 分子中含有 1000 个碱基对(P 元素只含 32P)。若将 DNA 分子放在只含 31P 的脱氧核苷酸的培养液中让其复制两次,则子代 DNA 的相对分子质量平均比原来()A.减少 1500 B.增加 1500 C.增加 1000 D.减少 1000 解析:具有 1000个碱基对的 DNA 分子连续分裂两次,形成四个 DNA 分子,这四个 DNA 分子中有两个 DNA分子的每条链都是含31P,还有两个 DNA 分子都是一条链是 31

14、P,另一条链是 32P。前两个 DNA 分子的相对分子质量比原DNA 共减少了 2000,后两个 DNA 分子的相对分子质量比原来共减少了4000,这样四个 DNA 分子平均比原来减少了 6000/4=1500。答案:A 6.遗传规律中概率的计算(1)含一对等位基因如Aa的生物,连续自交 n 次产生的后代中 Aa占(1/2)n,AA和 aa 各占 1/21-(1/2)n (2)某生物体含有 n 对等位基因(独立遗传情况下),则自交后代基因型有3n 种,表现型种类在完全显性的情况下有2n 种。(3)设某对夫妇后代患甲病的概率为a,后代患乙病的概率为b,则后代完全正常的概率=(1-a)(1-b)=

15、1-a-b+ab,只患一种病的概率=a(1-b)+(1-a)=a+b-2ab;只患甲病的概率=a(1-b)+a-ab,只患乙病的概率=(1-a)b=b-ab;同时患两种病的概率=ab。(4)常染色体遗传病:男孩患病概率=女孩患病概率=后代患病概率,患病男孩概率=患病女孩概率=患病孩子概率 1/2 例 11.具有两对相对性状的豌豆杂交,F1 全为黄色圆粒豌豆,F1 自交得到 F2,问在 F2 中与两种亲本表现型相同的个体占全部子代的()A.5/8 B.3/4 C.3/8 D.3/8 或 5/8 解析:两对相对性状的杂交实验中,F2 表现型的分离比为 9:3:3:1,占 9 份的是双显性,占 3

16、份的是单显性,占 1 份的是双隐性。此题的亲本若均为单显性,如基因型 AAbb和 aaBB的两种豌豆作为亲本,杂交得到 F1,F1 自交得到 F2的表现型有 4 种,比例为 9:3:3:1,其中双显性个体占9/16,单显性各占 3/16,双隐性占 1/16。F2中与两个亲本相同的个体各占的比例均为3/16,这样共占 6/16,即 3/8;若亲本一个是双显性一个是双隐性,如亲本的基因型为AABB 和 aabb,那么所得到的 F2中与亲本相同的个体占的比例是双显性与双隐性个体之和10/16,即 5/8。答案:D (2)若已查明系谱中的父亲不携带致病基因,则该病的遗传方式为,判断依据是。(3)按照(

17、2)题中的假设求出系谱中下列概率:该对夫妇再生一患病孩子的概率:。该对夫妇所生儿子中的患病概率:。该对夫妇再生一患病儿子的概率:。解析:(1)、患病性状为隐性,、患者性状为显性。对于系谱在已知致病基因为隐性的前提下,由于女儿为患者而其父亲仍属正常,可肯定致病基因不在X染色体上,且系谱中儿为患者,父却正常,也可肯定不属伴Y遗传;对于系谱,在已知致病基因为显性的前提下,由于父亲患病,女儿却有正常者,故可肯定其致病基因不在 X染色体上,有女患者可否定伴Y遗传。(2)由于系谱致病基因为隐性,若为常染色体遗传,患者的双亲中均应含致病基因而题中已告知“父亲不携带致病基因”,故可推知致病基因不在常染色体上,

18、也可否定伴 Y遗传,因此,中的致病基因应位于X染色体上。(3)按照(2)题中的推断,系谱为伴 X隐性遗传,可推知夫妇双方的基因型应为:夫:XBY,妇:XBXb,据此可算出如下概率:该夫妇再生一患病孩子的概率为1/4;该夫妇所生儿子中的患病率为1/2(只在儿子中求),该夫妇再生一患病儿子的概率为:1/2 儿子出生率儿子中的患病率=1/4。答案:(1)C(2)伴 X隐性遗传夫妇双方正常,孩子中有患者表明致病基因为隐性,父亲不携带致病基因,表明致病基因不在常染色体上,也不在 Y染色体上(3)1/4 1/2 1/4 例 13.某工厂有男女职工各200 名,对他们进行调查时发现,女性色盲基因的携带者为

19、15 人,患者 5 人,男性患者 11 人。那么这个群体中色盲基因的频率为多大?解析:由于色盲基因及其等位基因只存在于X染色体上,而 Y染色体上没有,因此该等位基因的总数=2002+2001=600(女性每人含两人X基因,男性每人含一个X基因),色盲基因的总数为Xb=15 1+52+111=36(女性携带者、男性患者都有一个 Xb,而女性患者含两个Xb),因此色盲基因的基因频率=36/600100%=6%。答案:6%例 14.囊性纤维变性是一种常染色体遗传病。在欧洲人群中,每 2500 个人中就有一个患此病。如一对健康的夫妇有一患有此病的孩子,此后,该妇女又与健康的男子再婚。再婚的双亲生一孩子

20、患该病的概率是多少?()A.1/25 B.1/50 C.1/100 D.1/625 解析:由于双亲正常,却生一病孩,可推知囊性纤维变性属于常染色体隐性遗传病,如把其控制基因记作a,则该妇女的基因型为Aa,这个妇女(Aa)与另一男子结婚,如若也生一病孩,此男子必须是杂合子(A)才有可能,所以本题的关键在于求出该男子是杂合子的概率。根据题意,如果设 a 的基因频率为 q,则有 aa的基因频率=qq=1/2500,可得 q=1/50,A的基因型频率 p=1-q=49/50。这样杂合子 Aa的基因型频率=2pq=2 49/501/501/25,又考虑到双亲均为杂合子,后代出现隐性纯合子 aa 的可能性

21、是 1/4,由此可得再生一病孩的可能性为1/251/4=1/100,故选 C。答案:C 8.生态学中的计算(1)计算某种群数量时,公式为 N:a=b:c其中 a 表示第一次捕获并标记个体数量,b 表示第二次捕获数量,c 表示在第二次捕获个体中被标记个体的数量。(2)已知第一营养级(生产者)生物的量,求最高营养级生物的最多量时,食物链按最短、传递效率按20%计算;求最高营养级生物的最少量时,食物链按最长、传递效率按 10%计算。(3)已知最高营养级生物的量,求消耗生产者(第一营养级)的最多量时,食物链按最长、传递效率按10%计算;求消耗生产者(第一营养级)的最少量时,食物链按最短、传递效率按 2

22、0%计算。例 15.(2006 上海)下图食物网中的猫头鹰体重每增加20g,至少需要消耗植物()A.200g B.250g C.500g D.1000g 解析:该题有 2 条食物链,但因计算的是猫头鹰和植物的关系,则可当作 1 条链来看;至少 提示应按 20%的传递效率计算,所以有 20g20%20%=500g。答案:C 例 16.在如图所示的食物网中,假如猫头鹰的食物有2/5 来自于兔子,2/5 来自于鼠,1/5 来自于蛇,那么猫头鹰增加 20g 体重,最少需要消费植物()A.600g B.900g C.1600g D.5600g 解析:通过食物链(植物兔子猫头鹰),猫头鹰增重 20g2/5=8g,最少需要消费植物的量为 8g20%20%=200g;通过食物链(植物鼠猫头鹰),猫头鹰增重20g2/5=8g,最少需要消费植物的量为8g20%20%=200g;通过食物链(植物鼠蛇猫头鹰),猫头鹰增重 20g1/5=4g,最少需要消费植物的量为4g20%20%20%=500g。所以合计需要消费植物200g+200g+500g=900g。