高考生物学复习
计算题问题
110页非常全面
高中生物教材内容中多处涉及计算性问题，在高考考查考生的分析与综合能力中，很重要的一条就是：能否“定量描述自然科学的现象和规律。”因此，在高考的生物试题当中，也必然要进行与计算相关的考查。
所以总结和归纳生物学计算中的原理、方法和规律是十分必要的。
如蛋白质、细胞分裂、光合作用、呼吸作用、植物的个体发育、DNA和RNA的结构、中心法则、遗传基本规律、基因频率、生态系统的能量流动等内容均涉及到了计算问题。
一、有关蛋白质分子结构中的计算
有关蛋白质分子结构中的计算问题主要涉及蛋白质平均分子量的计算、多肽链合成过程中脱水数目及形成肽键数目的计算、蛋白质水解所需水分子的数目计算、蛋白质分子中氨基和羧基数目的计算等。
在蛋白质的脱水缩合形成过程中：
脱去的水分子数＝形成的肽键数＝氨基酸总数－肽链数
计算依据的知识是：
例 胰岛素是由A链和B链两条肽链共51个氨基酸组成的蛋白质，设氨基酸平均相对分子质量为128，该蛋白质分子中的肽键数目和相对分子质量数分别是
A．50、5646 B．49、5646
C．50、5628 D．49、5628
答案：B
解析：若m个氨基酸构成的蛋白质是一条肽链，那么该蛋白质分子中的肽键数目显然是m-1个。A链有21个氨基酸，应脱去20个水，形成20个肽键；B链有30个氨基酸，应脱去29个水，形成29个肽键，共有肽键20＋29＝49。因为此种蛋白质是由2条肽链组成的，另一条思路是，因为胰岛素有2条肽链共51个氨基酸组成，肽键数为m－2个，即分子中的肽键数目为：51-2=49。51个氨基酸相对分子质量之和为51×128＝6528，共脱去的水分子的相对分子质量之和是49×18＝882，所以胰岛素的相对分子质量是：6528－882＝5646。
例 胰岛素分子结构模式图如下：

其中，α链含有21个氨基酸，β链含有30个氨基酸。
（1）胰岛素的两条肽链是在细胞的______上，以______为模板，通过氨基酸之间的______作用合成的，这个过程在分子遗传学上称作_____；这两条肽链还得经______的再加工，形成具有一定______的有生理活性的胰岛素分子。
例 胰岛素分子结构模式图如下：

其中，α链含有21个氨基酸，β链含有30个氨基酸。
（1）胰岛素的两条肽链是在细胞的核糖体上，以信使RNA 为模板，通过氨基酸之间的脱水缩合作用合成的，这个过程在分子遗传学上称作翻译；这两条肽链还得经高尔基体和内质网的再加工，形成具有一定空间结构的有生理活性的胰岛素分子。
（2）这51个氨基酸，在形成胰岛素分子后，其相对分子质量比原来的51个氨基酸分子之和减少了______。
888（计算时要考虑脱水，还要考虑图中指出的形成3个二硫键时产生的6个H，49×18＋6×1＝888）
（3）从图中可以看出，胰岛素分子的元素组成，至少应包含____________ 等元素。
C、H、O、N、S
例 （02年上海高考试题）由n个碱基组成的基因，控制合成1条多肽链组成的蛋白质，氨基酸的平均分子量为a，则该蛋白质的分子量最大为
A．na/6 B．na/3-18(n/3 -1)
C．na-18(n-1) D．na/6-18(n/6 -1)
答案：D
解析：本题主要考查的知识点有基因的结构、蛋白质的分子组成、中心法则，以及相关的计算能力。因为基因是双链结构，1条单链的碱基数目是n/2，通过转录，mRNA的碱基数目也是n/2。mRNA上的3个相邻的碱基为1个密码子，1个密码子决定1个氨基酸，所以组成这条多肽链的氨基酸数目最多是n/2×1/3＝n/6，合成此多肽链要脱掉n/6 -1个水分子。该蛋白质的分子量最大为：na/6 -18(n/6 -1) 。
例 下面是某化合物的分子结构图解，请据图回答问题：

（1）图中有_____个游离的氨基,编号是_____。
答案： 1 ①
例 下面是某化合物的分子结构图解，请据图回答问题：

（2）图中有____个游离的羧基,编号是_____。
答案： 2 ⑦、⑧
例 下面是某化合物的分子结构图解，请据图回答问题：

（3）参与该化合物形成的有____种氨基酸,决定氨基酸种类的Ｒ基的编号分别是__________。
答案： 3 ②、④、⑥
例 下面是某化合物的分子结构图解，请据图回答问题：
（4）参与该化合物形成的有____个氨基酸,有肽键____个,脱去了____个水分子。
答案： 3 2 2
例 下面是某化合物的分子结构图解，请据图回答问题：

（5）该化合物的分子式是_______________。
答案： Ｃ１２Ｈ１９Ｏ７Ｎ３
例 狼体内有a种蛋白质，20种氨基酸；兔体内有b种蛋白质，20种氨基酸。狼捕食兔后狼体内的一个细胞中含有蛋白质种类和氨基酸种类最可能是
A．a+b，40 B．a，20
C．大于a，小于20 D．小于a，20
答案：D
解析：狼体内有a种蛋白质，并不是每个细胞都有a种蛋白质，后者肯定要小于前者。
有关生物膜计算的解题策略.doc
二、细胞分裂中的计算
1．有丝分裂过程中染色体、染色单体和DNA数目的变化规律，并能够绘出相关图表，这是有关知识的应用和加深理解的过程。
染色体数目变化曲线 DNA分子数目变化曲线
例 洋葱体细胞内有16条染色体，根尖分生区处于分裂中期和后期的细胞中，各有多少条染色体和染色单体？
中期有16条染色体32条染色单体；后期有32条染色体，没有染色单体。
解析：本题考核的知识点是，有丝分裂过程中染色体与染色单体在不同时期的数量关系。洋葱体细胞有16条染色体，进入分裂期之前，虽然经过了复制，在前期和中期，由于着丝点未分开，所以染色体数并未增加，增加的只是染色单体数；后期着丝点断开，每个染色体的两个姐妹染色单体分开各成为一条染色体，从概念上看，已不存在染色单体了，但此时的染色体数目增加一倍。
例 下图所示为某动物细胞有丝分裂过程中染色体的移动状况。

（1）图中的曲线A表示染色体的着丝点与相应的极之间的平均距离。从图中分析分裂期的后期应开始于
A．0分钟 B．0分钟和10分钟之间
C．10分钟 D．10分钟和20分钟之间
答案：C
本题考核的知识点是，在有丝分裂过程中后期的主要特点。从曲线A的变化可以看出，第10分钟以后染色体上的着丝点与相应细胞两极的距离逐渐缩小。这不正是后期的特点吗。
例 下图所示为某动物细胞有丝分裂过程中染色体的移动状况。




（2）图中的曲线B代表的是
A．两个中心体之间的距离 B．同源染色体之间的距离
C．纺锤丝的长度变化 D．姐妹染色单体分开后的距离
答案：D
本题考核的知识点还是在有丝分裂过程中后期的主要特点。 由于着丝点的断开，姐妹染色单体各成为一条染色体分别移向两极，而且距离渐渐加大，使染色体平均分成两组，可见曲线B应代表姐妹染色单体分开后的距离。
例 下图为动物细胞有丝分裂的某个时期，请据图回答：

（1）此细胞有______条染色体、______条染色单体、______个DNA分子、______对同源染色体。
答案：8 0 8 4
例 下图为动物细胞有丝分裂的某个时期，请据图回答：

（2）它在进入分裂期之前，染色体已复制的间期细胞中有____条染色体、____条染色单体、_____个DNA分子、_____对同源染色体。
答案：4 8 8 2
例 下图为动物细胞有丝分裂的某个时期，请据图回答：

（3）在其刚形成的子细胞中有_______条染色体、______条染色单体、______个DNA分子、______对同源染色体。
答案：4 0 4 2
解析：本题主要考查的知识点是，细胞的有丝分裂过程，其中包括染色体、染色单体和DNA的行为和数量变化规律。以及推理能力、分析综合能力和一定的计算能力。
解题时，首先要判断出该细胞是处于有丝分裂后期的细胞，此时染色体暂时加倍，处于对称位置的染色体是姐妹染色单体分开后各自形成的染色体，它们携带的基因完全相同。
此期形成的两组染色体，每组都有成对的同源染色体，这与减数分裂第二次分裂时期是不同的，后者没有同源染色体。
2．减数分裂是一种特殊的有丝分裂，特殊在分裂前染色体复制一次，细胞连续分裂两次，产生的子细胞与母细胞相比，染色体和DNA数目均减少一半。归纳减数分裂过程中染色体、染色单体和DNA数目的变化规律如下图： 减数第一次分裂：
减数第二次分裂：四分体数？
染色体数目曲线 DNA分子数目曲线
在减数分裂过程中，要注意同源染色体和四分体的概念；1个精原细胞形成4个精子细胞，变形后形成4个精子；1个卵原细胞形成1个卵细胞和3个极体，没有变形阶段。
例 人的体细胞中有46条染色体，在四分体时期的1个细胞内有同源染色体、四分体、姐妹染色单体和DNA分子的数目，依次为
A．23对、46条、92条、46个 　　
B．23对、23个、92条、92个
C．46对、46条、92条、46个　　
D. 46对、23条、46条、92个
答案：B
本题主要考查减数分裂过程中同源染色体、四分体、姐妹染色单体和DNA分子的数量关系，以及在此基础上的计算能力。
例 （2000年上海高考试题）在兔子的精子细胞核中，DNA重量为4×10－12 g，那么在有丝分裂前期时其骨髓细胞核中DNA重量为
A．4×10－12 g B．8×10－12 g
C．1.6×10－11 g D．3.2×10－11 g
答案：C
解析：本题考查的主要知识点是，细胞在减数分裂过程不同时期DNA的数量关系，以及相关的推理能力、分析能力和计算能力。体细胞核中的DNA含量是其精细胞核中DNA的二倍，骨髓细胞是体细胞的一种，在间期经过复制，虽然染色体的数量没有增加，但DNA的数量增加一倍。所以骨髓细胞核中DNA重量为：
2×2×4×10－12 g＝16×10－12 g（1.6×10－11 g）
例 向日葵某细胞在形成花粉时，减数第二次分裂后期有染色体34条。此细胞在减数分裂全过程中曾经产生过四分体数为
A. 17个 B. 34个 C. 68个 D. 136个
答案为A
本题主要考查的知识点有四分体的概念、减数分裂不同时期的染色体数量关系，以及在此基础上的计算能力。减数第二次分裂后期有染色体34条，本物种的染色体数目是34条，所以可产生四分体17个。。
三、有关光合作用和呼吸作用的计算
有关光合作用和呼吸作用的计算会涉及葡萄糖的生成量、消耗量和积累量，氧气的生成量、消耗量，二氧化碳的同化量、生成量，以及能量等计算问题。
计算依据的知识是：
光合作用的总反应式：（注意：为了便于计算要把反应式两边的水约掉。）
有氧呼吸的总反应式：


无氧呼吸的总反应式：
1mol葡萄糖彻底氧化分解释放的总能量为2870KJ，其中1161KJ左右的能量储存在ATP中；1mol的葡萄糖在分解成乳酸后，释放的总能量为196.65KJ，其中61.08KJ的能量储存在ATP中。
绿色植物光合作用释放的氧可以用于有氧呼吸，有氧呼吸产生的二氧化碳可以用于光合作用。绿色植物积累的有机物（净光合作用积累量）是光合作用制造有机物的总量减去本身呼吸作用消耗的有机物量。
例 将某一绿色植物置于一个大型密封玻璃容器中，在一定条件下给予充足的光照，容器中二氧化碳的含量每小时减少了45mg；放在黑暗条件下，容器中二氧化碳每小时增加了20mg，据实验测定，这棵绿色植物在上述光照条件下，每小时制造葡萄糖45mg。请据此回答下列问题：
（1）在上述光照和黑暗条件下，这棵绿色植物的呼吸强度哪一个强？
（2）若在一昼夜给5h光照，19h黑暗的情况下，这棵植物体消耗葡萄糖__________mg，其有机物含量的变化是增加还是减少？
解析：依据光合作用总反应式,生成1摩尔的葡萄糖需要利用6摩尔的CO2 。葡萄糖的相对分子质量为180，6分子的CO2的相对分子质量为264。所以若X代表在光照条件下，每小时制造45mg葡萄糖所利用的CO2的质量，
则180/264=45/X，X=66mg。
每小时制造45mg葡萄糖所利用的二氧化碳的量为66mg。
根据给出的已知条件：充足的光照，容器中CO2含量每小时减少45mg，用于光合作用。由于每小时制造45mg葡萄糖需要66mg的CO2 ，所以还有21mg的CO2来自自身呼吸作用产生的（66mg-45mg=21mg）。
在黑暗条件下，容器中CO2每小时增加了20mg。此时不能进行光合作用，只能进行呼吸作用。在光照条件下，绿色植物既能进行光合作用，又能进行呼吸作用，每小时呼吸作用产生的CO2为21mg。
相比之下，说明绿色植物在光照条件下呼吸强度大。
在光照条件下，每小时呼吸作用产生21mg CO2 ，可依据有氧呼吸的总反应式推算出每小时消耗葡萄糖多少mg：180/264＝Y/21，消耗葡萄糖约为14.32mg。光照5小时，呼吸作用消耗葡萄糖约为71.6mg(14.32mg×5)。
在黑暗条件下，每小时呼吸作用产生20mg CO2 ，可依据有氧呼吸的总反应式推算出每小时消耗葡萄糖多少mg：180/264＝Z/20，消耗葡萄糖约为13.64mg。黑暗19小时，呼吸作用消耗葡萄糖约为259.16mg(13.64mg×19)。所以这棵物一昼夜共消耗葡萄糖约为330.76mg(71.6mg+259.16mg)。
在光照条件下，每小时制造45mg葡萄糖，5小时共制造225mg葡萄糖。一昼夜共消耗约330.76mg的葡萄糖，所以在此种条件下，有机物的含量在减少。
四、有关被子植物个体发育的计算
有关被子植物个体发育的计算主要涉及双受精，果皮、种皮、胚、胚乳核之间染色体数目关系等问题。
计算依据的知识是：减数分裂产生的生殖细胞与体细胞相比，染色体和DNA分子数均减少一半；被子植物有双受精现象，一个胚珠发育成一粒种子则需要两个精子；果皮是由体细胞构成的子房壁发育来的，种皮是由体细胞构成的珠被发育来的；二倍体和多倍体的概念等。
例 对二倍体植物来讲，种子的胚细胞、胚乳细胞和种皮细胞中含有来自父本染色体的比值依次是
A．1/2、1/3、0 B．1/2、2/3、1
C．1/2、2/3、2/3 D．1/3、1/2、0
答案为：A
解析：二倍体植物的双受精是指一个精子与卵细胞结合，一个精子与两个极核结合。精子、卵细胞、极核均要通过减数分裂形成，所以与体细胞相比，染色体数均减少了一半。受精卵中1/2的染色体当然来自父本。受精卵发育的胚细胞中1/2的染色体当然来自父本。胚乳是由受精极核发育来的，受精极核中1/3的染色体来自父本，所以胚乳细胞中的染色体有1/3来自父本。种皮是由珠被发育来的，珠被是由母本的体细胞构成的，所以种皮细胞中的染色体全部来自母本，没有来自父本的染色体。
例 一颗饱满的花生果实中有两粒种子，则此花生受精作用所需要的精子数目是
A．4个 B．2个 C．8个 D．多个
答案：A
解析：解答此题首先应明确种子是由胚珠发育来的，一个胚珠发生双受精则需要两个精子，所以两个胚珠共需4个精子。
五、有关DNA和RNA的计算
有关DNA和RNA的计算主要涉及碱基互补配对原则，DNA、信使RNA、蛋白质之间的关系，三联体密码等知识。
计算依据的知识基础是：双链DNA分子中A=T，G=C，A+G=T+C，(A+G/T+C＝1)；信使RNA是以DNA（基因）一条链为模板转录生成的，信使RNA上的U与DNA模板链上的A互补配对；密码子仅仅位于信使RNA上，由三个相邻的碱基组成，决定一个特定氨基酸。
例 DNA的一条链中G+T/C+A＝0.5，A+T/C+G＝2，则该DNA分子中另一条互补链上同样的碱基比值分别为
A．0.5和2 B．2和0.5 C．0.5和0.5 D．2和2
答案：D
解析：本题考查的知识是碱基互补配对原则。重点考查灵活应用所学知识的分析和推理能力。DNA一条链上的G、T、C、A与互补链上的C、A、G、T的数目应分别相等。一条链上的G+T等于另一条链上的C+A；一条链上的C+A等于另一条链上的G+T。
已知一条链上的G+T/C+A=0.5，则另一互补链上上的G+T/C+A=2。已知一条链上的A+T/C+G=2，则另一条互补链上的A+T/C+G=2。
例 一条多肽链中有氨基酸1000个，则合成该多肽链模板——信使RNA分子和用来转录该信使RNA的DNA分子分别至少有碱基
A．3000个、3000个 B．2000个、4000个
C．1000个、2000个 D．3000个、6000个
答案为D
解析：此题主要考查DNA、信使RNA、蛋白质之间的关系、碱基互补配对原则、密码子等知识，考查分析和推理能力。翻译过程是以信使RNA为直接模板的，信使RNA上三个相邻的碱基（密码子）决定一个特定的氨基酸，所以信使RNA上至少应有3000个碱基。
信使RNA是以DNA一条链为模板转录生成的，根据碱基互补配对原则，该链至少有碱基3000个。由于DNA为双链，所以该DNA至少有碱基6000个。
例 （08年全国卷理综1）已知某种限制性内切酶在一线性DNA分子上有3个酶切位点，如图中箭头所指，如果该线性DNA分子在3个酶切位点上都被该酶切断，则会产生a、b、c、d四种不同长度的DNA片段。现在多个上述线性DNA分子，若在每个DNA分子上至少有1个酶切位点被该酶切断，则从理论上讲，经该酶切后，这些线性DNA分子最多能产生长度不同的DNA片段种类数是


A.3 B.4 C.9 D. 12
答案：C
解析：本题考查的是基因工程方面的内容，以及相关的理解和推理计算能力。
每一种限制性内切酶切割DNA后会留下特征性的粘性末端，同时一次切割后，会把DNA分割成两个片段，且不同的内切酶切后的片段不一样，如果将图中的三个切割位点自左至右依次标为甲乙丙，由甲处切，可产生两个片段，即a和右边的b+c+d段，如果只从乙处切，就有a+b和c+d 段，如果只从丙处切，就有a+b+c 和d段，甲乙同时切，就有a、b和c+d段，乙丙同时切，就有a+b和c、d段，甲丙同时切，就可a、b+c、d段三种片段，甲乙丙三者都同时切，就有a、b、c、d三种片断。
注意：“至少”的含义可以分别是1、2、3个切位点。（ab、abc、bc、bcd、cd加上a、b、c、d、共9种长度的片段。）
六、有关遗传基本规律的计算
有关遗传基本规律的概率计算主要涉及基因的分离定律、基因的自由组合定律、伴性遗传、单基因遗传病的类型和遗传特点等知识。
概率的知识在解遗传题时非常重要
在对遗传学的问题进行分析时，常常采用棋盘法或分枝法。这两种方法的主要依据，都是概率中的两个定理：乘法定律和加法定律，在这里借解遗传题的机会，学习一下概率的两个定理。
概率是关于事件的随机性或偶然性的定量概念，就是指某事件发生可能性的大小，可表示为：事件发生的次数、事件发生的机会数。
例如：一个杂合子Aa在形成配子时，等位基因A与a相互分离的机会是均等的，在所得到的配子中，含A的配子和含a的配子各占1/2，即它们出现的概率各为1/2。········
下面先简要介绍一下这两个定理。
（1）加法定理：当一个事件出现时，另一个事件就会被排除，这两个事件就称为互斥事件。多种互斥事件出现的概率就是它们各自概率的和。
例如：人的肤色正常（A）对白化（a）为显性，基因型为AA或Aa的个体，其表现型为正常人。若一对夫妇的基因型都是Aa，则他们孩子的基因型，则可能是AA，Aa，aA，aa其概率都是1/4。
然而这些基因型又都是互斥事件。因为一个孩子的基因型是AA就不可能同时又是其它。因此这对夫妇生育一个正常孩子的概率就是1/4（AA）+1/4（Aa）+1/4（aA）＝3/4（AA或Aa或aA）。
（2）乘法定理：当一个事件的发生不影响另一事件的发生时，我们就称这两个事件为独立事件。两个独立事件同时或相继出现的概率为它们各自概率的乘积。
例如：我们知道生男生女的概率都是1/2。由于无论第一胎是男