高考生物计算类知识归类与分析

2017-03-14

一、细胞呼吸与光合作用的有关计算

(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,植物不进行光合作用只进行呼吸作用,所以呼吸速率=外界环境中O2减少量或CO2增加量。只要温度相等,有光照和无光照情况下,植物的呼吸作用强度就默认为相等。

(2)酵母菌既能进行有氧呼吸,又能进行无氧呼吸,且两种呼吸都能产生CO2。若放出的CO2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。

二、蛋白质及核酸的有关计算

(1)蛋白质的肽键数=脱去的水分子数=氨基酸的总数-肽链条数。

(2)蛋白质的相对分子质量=氨基酸总数×氨基酸平均相对分子质量-水的相对分子质量(18)×脱去的水分子数,若还有其他基团也能缩合则视情况而定,比如二硫键(-S-S-)。

(3)氨基酸脱水缩合形成多肽时,游离的—NH2和—COOH分别位于肽链的两端,考虑到可变的R基上有可能含有两种基团,所以游离的—NH2和—COOH数至少等于肽链条数。

(4)病毒含有一种核酸、四种碱基、四种核苷酸;细胞与半自主性细胞器(线粒体与叶绿体)含有两种核酸、五种碱基、八种核苷酸。

三、碱基及DNA复制的有关计算

(1)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。

(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)若用同位素标记模板,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;若用同位素标记原料,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。

(4)DNA(基因)中碱基数:信使RNA中碱基数:蛋白质中氨基酸数=6∶3∶1,考虑基因中有非编码序列,实际上碱基数目要大于6n,或氨基酸的数目小于n,因此一般命题中带有“至少”或“最多”字样。

四、遗传概率的有关计算

(1)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。

(2)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1/2×[1-(1/2)n]

(3)常染色体遗传与性别无关(在自然情况下,男女所占的比例为1/2)。男孩患病概率=女孩患病概率=患病孩子的概率;患病男孩概率=患病女孩概率=患病概率×1/2。男孩(或女孩)患病概率:性别在前,可理解为在男孩(或女孩)中求患病孩子的概率;患病男孩(或女孩)概率:性别在后,可理解为在所有后代中求患病男孩(或女孩)的概率。

(4)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)=1-a-b+ab,只患一种病的概率=a(1-b)+(1-a)b=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。

五、基因频率的有关计算

(1)假设只考虑一对等位基因A、a,在自然状态下的一个种群中:A的基因频率=A的数目/(种群个体数×2)=A的数目/(A的数目+a的数目);a的基因频率=a的数目/(种群个体数×2)=1-A的数目/(A的数目+a的数目)。

(2)已知种群中每种基因型的频率,可以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。

(3)X染色体上隐性基因的基因频率=(雌性个体隐性纯合子的个体数×2+雄性个体隐性个体的个体数+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)。显性基因的基因型频率=1-隐性基因的基因频率。

(4)一个处于平衡状态的群体,符合“哈代—温伯格定律”,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。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。

六、生态系统能量流动的有关计算

(1)能量沿食物链传递过程中,相邻两个营养级之间的传递效率为10%~20%。已知低营养级生物的能量值为A,求高营养级生物能量的获得值X,应该用乘法计算,X的最大值为A×(20%)n(即1/5nA),最小值为A×(10%)n(即1/10nA),n为高低营养级数的差值或两者之间的箭头数。已知高营养级生物能量的增加值为B,求低营养级生物的能量值X,应该用除法计算,X的最大值为B÷(10%)n(即10nB),最小值为B÷(20%)n(即5nB)。

(2)在食物网中求某一营养级能量的最值,相对要复杂一些。若相关营养级生物(生产者或最高营养级)提供能量的比例或获取能量的比例未知时,则需要选取具体的食物链,即选食物网中最长的食物链或最短的食物链来求得能量的最值;若相关营养级生物(生产者或最高营养级)提供能量的比例或获取能量的比例已知时,则需要用乘法或除法计算每一条食物链的能量值,然后求和。

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