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策略四 生物计算题的解题策略,计算型试题是生物学科中比较常见的一类题型,涉及的知识点主要有蛋白质、光合作用、细胞呼吸、细胞分裂、DNA、遗传定律、遗传病发病率、基因频率、能量流动、种群密度等。该题型主要考查学生对相关知识点的理解和应用能力以及知识迁移能力、融会贯通能力等。解答这种类型的选择题应该从以下几个方面着手。 熟悉教材中出现的各种公式和数量关系,如种群密度、基因频率、蛋白质中肽键数、蛋白质分子量的计算公式。 学会运用相关化学知识,如涉及光合作用与细胞呼吸化学反应式的计算可利用物质的量的关系进行计算。 学会运用数学统计学原理解答概率问题,如计算遗传概率中常用的加法原理、乘法原理的正确运用。,1.与蛋白质有关的计算 蛋白质的肽键数=脱去水分子数=氨基酸分子数-肽链数。,注:表中a表示氨基酸平均相对分子质量。,例1：某蛋白质的结构示意图为 ,其中SS表示连接两条相邻肽链的二硫键。若该蛋白质由m个氨基酸构成,则该蛋白质分子在形成时生成的水分子数和减少的相对分子质量分别为( ) A.m个、18m B.(m-4)个、18(m-4) C.(m-3)个、18(m-3)+4 D.(m-2)个、18(m-2)+4 方法领悟:该蛋白质含有两条链式肽链和一条环式肽链,对于环式肽链结构来说,失水数等于氨基酸数,因此m个氨基酸在形成这样的蛋白质分子时失去水分子(m-2)个,计算减少的相对分子质量时不能忽略2个二硫键还要失去4个H。 答案:D,2.物质通过生物膜层数的计算 在解答“物质通过生物膜层数”的相关计算问题时,考生最大的疑惑并不是不知道相关细胞器的层数,而是不知道某物质代谢中进入细胞时在体内的运行路线。因此,计算某物质代谢中进入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。 (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、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,但部分物质从核孔穿过核膜时,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,穿过1层细胞则需穿过2层细胞膜(生物膜)或4层磷脂分子层。 (4)膜泡运输:大分子物质(神经递质为小分子物质,也通过胞吐的方式排出)通过胞吞、胞吐的方式出入细胞的过程,物质通过膜的层数为0。,例2：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( ) A.5次 B.7次 C.9次 D.11次 方法领悟:肺泡壁(单层细胞围成)2层毛细血管壁(单层细胞围成)2层红细胞膜2层毛细血管壁(单层细胞围成)2层组织液中的组织细胞的细胞膜1层线粒体2层,即11层细胞膜。,组织细胞与外界环境进行气体交换的整个过程(如图1所示)是通过内环境而间接进行的,整个过程包括外呼吸、气体在血液中的运输和内呼吸3个环节。经过外呼吸实现了血液和外界环境之间的气体交换;O2在血液中以氧合血红蛋白的形式进行运输;经过内呼吸实现组织细胞与内环境之间的气体交换及O2最后参与有氧呼吸而被组织细胞所利用。外呼吸可用下图2表示,内呼吸可用下图3表示。,(图中黑色颗粒表示O2分子),从图2可知,在肺通气和肺泡内的气体交换的过程中,O2要穿过肺泡壁(一层上皮细胞)、毛细血管壁(一层上皮细胞)及红细胞膜,共计5层生物膜,才能与血红蛋白结合;从图3可知,经过组织里的气体交换,O2进入骨骼肌细胞要透过红细胞膜、毛细血管壁(一层上皮细胞)和一层骨骼肌细胞膜(合计4层生物膜),再加上O2最终要进入线粒体参与有氧呼吸,而线粒体是具有双层膜的细胞器,故合计共6层膜。由此可知,外界空气中O2进入人体骨骼肌细胞被利用,要穿过的生物膜层数是11层。 答案:D,3.光合作用和细胞呼吸的综合计算 有关光合作用和呼吸作用的计算,主要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。并通过正确理解净光合作用、实际光合作用和呼吸作用之间的关系来对较复杂的问题进行解答。,例3：将某绿色植物放在特定的实验装置内,研究温度对光合作用和呼吸作用的影响(其余的实验条件是理想条件),实验以CO2的吸收量和释放量为指标。实验结果如下表所示。 下列对该表分析正确的是( ) A.昼夜不停地光照,温度在35 时该植物不能生长 B.昼夜不停地光照,该植物生长的最适温度是30 C.每天交替进行12 h光照,12 h黑暗,温度均保持在20 条件下该植物积累的有机物最多 D.每天交替12 h光照,12 h黑暗,温度在30 时,该植物积累的有机物是温度在10 的2倍,方法领悟:光照下吸收CO2的量为不同温度下实验测得值,表示净光合量;黑暗下释放CO2的量为相应温度的呼吸速率。明确上述两点关键信息,就有了正确的解题思路:昼夜不停光照,35 时,植物净光合量(吸收CO2量)为3.00 mg/h,大于0,该植物能生长;昼夜不停照,25 时该植物净光合量最大(3.75 mg/h),最适于生长发育;每天交替12 h光照,12 h黑暗,20 时净积累有机物最多,为(3.25-1.50)12=21 mg,其他温度下有机物净积累量均可算出;同样条件下,30 时该植物积累有机物与10 时积累有机物的比为(3.5-3.0)12(1.75-0.75)12=12。 答案:C,4.有关碱基数目和比例的计算 (1)双链DNA分子中两个互补碱基相等,A=T、C=G,任意两个不互补的碱基之和占总碱基数的50%,A+G=T+C=50%。 (2)两个互补的碱基之和的比值,在DNA的每条单链及整个DNA中相等。(A1+T1)/(G1+C1)=(A2+T2)/(G2+C2)=( A总+T总)/(G总+C总)。 (3)两个不互补的碱基之和的比例在DNA两条单链中互为倒数。(A1+G1)/(T1+C1)=n,(A2+G2)/(T2+C2)=1/n。 (4)配对碱基之和所占百分比在DNA两条单链和整个DNA分子中相等。(A1+T1)%=(A2+T2)%=(A总+T总)%。,例4：一个DNA分子中,G+C占全部碱基46%,又知该DNA分子一条链中A=28%,C=22%,求另一条链中A和C的比例。 方法领悟:整个DNA中G+C=46%,可知A+T=54%,应用规律(4),在已知链上G+C=46%,可知A+T=54%,因为已知链上A=28%,所以T=54%-28%=26%,正好相当于另一条链中A的比例。因为已知链上C=22%,所以G=46%-22%=24%,正好相当于另一条链中C的比例。 答案:26%,24%,5.遗传概率的计算 独立遗传的两对或两对以上的相对性状的个体杂交,按照基因的分离定律,通常分开考虑每一对相对性状的杂交,然后把所得概率相乘或相加(独立事件一起出现的概率用乘法原理,互斥事件共出现的概率用加法原理)。,例5：已知基因A、B、C及其等位基因分别位于3对同源染色体上,现有一对夫妇,妻子基因型为AaBBCc,丈夫基因型为aaBbCc,其子女中基因型有多少种,表现型有多少种?其子女中基因型为aaBBCC的比例和出现具有A_B_C_表现型的女儿的比例分别是多少? 方法领悟:要计算AaBBCcaaBbCc杂交后代中基因型和表现型种类数、特定基因型或表现型的比例可以针对每一对基因分开考虑。 Aaaa基因型2种(1/2Aa,1/2aa);表现型2种(1/2显,1/2隐)。 BBBb基因型2种(1/2BB,1/2Bb);表现型1种(1显)。 CcCc基因型3种(1/4CC,2/4Cc,1/4cc);表现型2种(3/4显,1/4隐)。 然后再综合在一起。 子女中基因型:223=12(种);表现型:212=4(种)。 子女中基因型为aaBBCC的比例为1/2aa1/2BB1/4CC=1/16。 表现型为A_B_C_的比例为1/2A_1B_3/4C_=3/8,而A_B_C_表现型的女儿的比例为3/81/2=3/16。 答案:12,4,1/16,3/16,例6：(2015江西南昌十校联考二模)下列计算中正确的是( ) A.显微镜下一个视野中,完整的细胞个数为80个,当放大倍数增加4倍,该视野中可观察到的完整细胞个数为20个 B.一个种群中AA、Aa、aa的基因型频率分别为30%,60%,10%,该种群中每种基因型的个体中雌雄比例为11,所有个体自由交配,子代中基因型频率不变 C.某学校的学生中某一相对性状的各基因型比率为XBXBXBXbXbXbXBYXbY=44%5%1%43%7%,则Xb的基因频率约为9.3% D.人的ABO血型决定于3个等位基因IA、IB、i。通过抽样调查发现血型频率(基因型频率):A型(IAIA,IAi)=0.45;B型(IBIb,IBi)=0.13;AB型(IAIB)=0.36;O型(ii)=0.06。IA、IB基因的频率分别是0.3、 0.1,方法领悟:由于细胞铺满整个视野,计算时按照放大倍数的平方计算,因此视野中观察到5个细胞,A项错误;由遗传规律可知,当雌雄比例为11且个体自由交配的条件下,后代中基因型频率改变,但基因频率不变,B项错误;设IA、IB、i的基因频率分别为p,q,r,则IAIA的基因型频率为p2,IAi的基因型频率为2pr;IBIB的基因型频率为q2,IBi的基因型频率为2qr;ii的基因型频率为r2;IAIB的基因型频率为2pq,D项错误;据题意得知C项正确。 答案:C,7.能量流动的计算 有关生态系统中能量流动的计算,在高考中题型变化多样,多以流程示意图为载体,也可直接以文字叙述提供有关信息。计算时应注意以下信息。(1)明确传递效率是10%还是20%。(2)关注示意图中关于能量的术语含义,流入消费者体内的能量是指该级消费者生物的同化量而非摄入量。摄入量和同化量的关系是摄入量=同化量+粪便中的能量。粪便中的能量不属于排出粪便的消费者,而属于上一营养级;另外同化量还可以用保留在体内的能量和呼吸消耗的能量之和来表示。(3)人工生态系统中的能量来源,除生产者固定的能量外,可能有人工添加的能量(饲料),在计算传递效率时应考虑其影响;有关环保的生态系统(污水处理)中,污水中的有机成分也为生态系统提供了能量。,例7：下表是某水生生态系统营养级和能量流动情况的调查结果。表中A、B、C、D分别表示不同的营养级,E为分解者。Pg表示生物同化作用固定能量的总量,Pn表示生物体贮存能量(Pn=Pg-R),R表示生物呼吸消耗的能量。图示该系统中部分生物间的食物关系。,(1)该生态系统中能量从第三营养级传递到第四营养级的效率是 。,(2)图乙中,若鼠和昆虫粪便中的能量为M,呼吸作用消耗的能量为R,用于自身生长、发育和繁殖等生命活动的能量为N,则图中第二营养级的同化量可表示为 。若蛇的食物有4/5来自鼠,1/5来自蛙。则从理论上讲,蛇每增加1 kJ能量,至少消耗植物 kJ,假设传递效率不变,蛇的食物中,鼠的比例变为1/5,消耗相同的植物,蛇同化的能量是原来的 。 方法领悟:(1)因为B营养级含能量最多,贮存的能量和呼吸消耗的能量也最多,故B是生产者;已知E是分解者,按照生态系统中能量逐级递减的特点,食物链则为BDAC;则第三营养级传递到第四营养级的效率是0.9/15.9100%=5.7%。(2)粪便量不属于本种群的同化量,故第二营养级的同化量为N+R;蛇每增加1 kJ能量,由鼠提供4/5,由蛙提供1/5,按照20%传递效率计算,需要消耗植物45 kJ;假设蛇同化的能量为x,则由鼠提供1/5x,由蛙提供4/5x,按照20%效率计算,需要植物105x,根据题意在两种情况下“消耗相同的植物”,105x=45,即x=3/7。 答案:(1)5.7% (2)N+R 45 3/7,
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