高考生物計(jì)算類知識(shí)歸類與分析
一、細(xì)胞呼吸與光合作用的有關(guān)計(jì)算
(1)有光時(shí),植物同時(shí)進(jìn)行光合作用和呼吸作用,真正光合速率=表觀光合速率+呼吸速率;黑暗時(shí),植物不進(jìn)行光合作用只進(jìn)行呼吸作用,所以呼吸速率=外界環(huán)境中O2減少量或CO2增加量。只要溫度相等,有光照和無(wú)光照情況下,植物的呼吸作用強(qiáng)度就默認(rèn)為相等。
(2)酵母菌既能進(jìn)行有氧呼吸,又能進(jìn)行無(wú)氧呼吸,且兩種呼吸都能產(chǎn)生CO2。若放出的CO2的體積與吸收的O2的體積比為1∶1,則只進(jìn)行有氧呼吸;若放出的CO2的體積與吸收的O2的體積比大于1,則有氧呼吸和無(wú)氧呼吸共存;若只有CO2的放出而無(wú)O2的吸收,則只進(jìn)行無(wú)氧呼吸。
二、蛋白質(zhì)及核酸的有關(guān)計(jì)算
(1)蛋白質(zhì)的肽鍵數(shù)=脫去的水分子數(shù)=氨基酸的總數(shù)-肽鏈條數(shù)。
(2)蛋白質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量=氨基酸總數(shù)×氨基酸平均相對(duì)分子質(zhì)量-水的相對(duì)分子質(zhì)量(18)×脫去的水分子數(shù),若還有其他基團(tuán)也能縮合則視情況而定,比如二硫鍵(-S-S-)。
(3)氨基酸脫水縮合形成多肽時(shí),游離的—NH2和—COOH分別位于肽鏈的兩端,考慮到可變的R基上有可能含有兩種基團(tuán),所以游離的—NH2和—COOH數(shù)至少等于肽鏈條數(shù)。
(4)病毒含有一種核酸、四種堿基、四種核苷酸;細(xì)胞與半自主性細(xì)胞器(線粒體與葉綠體)含有兩種核酸、五種堿基、八種核苷酸。
三、堿基及DNA復(fù)制的有關(guān)計(jì)算
(1)一個(gè)雙鏈DNA分子中,A=T,G=C,A+G=C+T,即嘌呤堿基總數(shù)=嘧啶堿基總數(shù)。
(2)DNA復(fù)制所需的某種堿基(或游離的脫氧核苷酸)數(shù)=m·(2n-1),m代表所求的該種堿基(或脫氧核苷酸)在已知DNA分子中的數(shù)量,n代表復(fù)制次數(shù)。
(3)若用同位素標(biāo)記模板,復(fù)制n次后,標(biāo)記分子所占比例為2/2n,標(biāo)記鏈所占的比例為1/2n;若用同位素標(biāo)記原料,復(fù)制n次后,標(biāo)記分子所占比例為1,標(biāo)記鏈所占比例為1-1/2n。
(4)DNA(基因)中堿基數(shù):信使RNA中堿基數(shù):蛋白質(zhì)中氨基酸數(shù)=6∶3∶1,考慮基因中有非編碼序列,實(shí)際上堿基數(shù)目要大于6n,或氨基酸的數(shù)目小于n,因此一般命題中帶有“至少”或“最多”字樣。
四、遺傳概率的有關(guān)計(jì)算
(1)某生物體含有n對(duì)等位基因(獨(dú)立遺傳情況下),則自交后代基因型有3n種,表現(xiàn)型種類在完全顯性的情況下有2n種。
(2)含一對(duì)等位基因如Aa的生物,連續(xù)自交n次產(chǎn)生的后代中Aa占(1/2)n,AA和aa各占1/2×[1-(1/2)n]
(3)常染色體遺傳與性別無(wú)關(guān)(在自然情況下,男女所占的比例為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:性別在前,可理解為在男孩(或女孩)中求患病孩子的概率;患病男孩(或女孩)概率:性別在后,可理解為在所有后代中求患病男孩(或女孩)的概率。
(4)設(shè)某對(duì)夫婦后代患甲病的概率為a,后代患乙病的概率為b,則后代完全正常的概率=(1-a)(1-b)=1-a-b+ab,只患一種病的概率=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;同時(shí)患兩種病的概率=ab。
五、基因頻率的有關(guān)計(jì)算
(1)假設(shè)只考慮一對(duì)等位基因A、a,在自然狀態(tài)下的一個(gè)種群中:A的基因頻率=A的數(shù)目/(種群個(gè)體數(shù)×2)=A的數(shù)目/(A的數(shù)目+a的數(shù)目);a的基因頻率=a的數(shù)目/(種群個(gè)體數(shù)×2)=1-A的數(shù)目/(A的數(shù)目+a的數(shù)目)。
(2)已知種群中每種基因型的頻率,可以通過(guò)基因型頻率計(jì)算,一對(duì)等位基因中的一個(gè)基因頻率=純合子基因型頻率+1/2×雜合子基因型頻率。
(3)X染色體上隱性基因的基因頻率=(雌性個(gè)體隱性純合子的個(gè)體數(shù)×2+雄性個(gè)體隱性個(gè)體的個(gè)體數(shù)+雌性個(gè)體雜合子的個(gè)體數(shù))/(雌性個(gè)體的個(gè)體數(shù)×2+雄性個(gè)體的個(gè)體數(shù))。顯性基因的基因型頻率=1-隱性基因的基因頻率。
(4)一個(gè)處于平衡狀態(tài)的群體,符合“哈代—溫伯格定律”,設(shè)某種群中,A的基因頻率為p,a的基因頻率為q,則AA、Aa、aa的基因型頻率的計(jì)算方法為:p+q=1,(p+q)2=1,p2+2pq+q2=1,即AA+2Aa+aa=1,所以AA%=p2,Aa%=2pq,aa%=q2。此定律需要以下條件:①群體是極大的;②群體中個(gè)體間的交配是隨機(jī)的;③沒(méi)有突變產(chǎn)生;④沒(méi)有種群間個(gè)體的遷移或基因交流;⑤沒(méi)有自然選擇。因此,這個(gè)群體中各基因頻率和基因型頻率就可一代代穩(wěn)定不變,保持平衡。
六、生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)的有關(guān)計(jì)算
(1)能量沿食物鏈傳遞過(guò)程中,相鄰兩個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間的傳遞效率為10%~20%。已知低營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物的能量值為A,求高營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物能量的獲得值X,應(yīng)該用乘法計(jì)算,X的最大值為A×(20%)n(即1/5nA),最小值為A×(10%)n(即1/10nA),n為高低營(yíng)養(yǎng)級(jí)數(shù)的差值或兩者之間的箭頭數(shù)。已知高營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物能量的增加值為B,求低營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物的能量值X,應(yīng)該用除法計(jì)算,X的最大值為B÷(10%)n(即10nB),最小值為B÷(20%)n(即5nB)。
(2)在食物網(wǎng)中求某一營(yíng)養(yǎng)級(jí)能量的最值,相對(duì)要復(fù)雜一些。若相關(guān)營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物(生產(chǎn)者或最高營(yíng)養(yǎng)級(jí))提供能量的比例或獲取能量的比例未知時(shí),則需要選取具體的食物鏈,即選食物網(wǎng)中最長(zhǎng)的食物鏈或最短的食物鏈來(lái)求得能量的最值;若相關(guān)營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物(生產(chǎn)者或最高營(yíng)養(yǎng)級(jí))提供能量的比例或獲取能量的比例已知時(shí),則需要用乘法或除法計(jì)算每一條食物鏈的能量值,然后求和。