生物学中的计算Word格式.docx
- 文档编号:16721761
- 上传时间:2022-11-25
- 格式:DOCX
- 页数:34
- 大小:274.25KB
生物学中的计算Word格式.docx
《生物学中的计算Word格式.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《生物学中的计算Word格式.docx(34页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
⑤真核细胞基因:
外显子碱基对占整个基因中比例=编码的氨基酸数×
3÷
该基因总碱基数×
100%;
编码的氨基酸数×
6≤真核细胞基因中外显子碱基数≤(编码的氨基酸数+1)×
6。
3.有关双链DNA(1、2链)与mRNA(3链)的碱基计算:
①DNA单、双链配对碱基关系:
A1=T2,T1=A2;
A=T=A1+A2=T1+T2,C=G=C1+C2=G1+G2。
A+C=G+T=A+G=C+T=1/2(A+G+C+T);
(A+G)%=(C+T)%=(A+C)%=(G+T)%=50%;
(双链DNA两个特征:
嘌呤碱基总数=嘧啶碱基总数)DNA单、双链碱基含量计算:
(A+T)%+(C+G)%=1;
(C+G)%=1―(A+T)%=2C%=2G%=1―2A%=1―2T%;
(A1+T1)%=1―(C1+G1)%;
(A2+T2)%=1―(C2+G2)%。
②DNA单链之间碱基数目关系:
A1+T1+C1+G1=T2+A2+G2+C2=1/2(A+G+C+T);
A1+T1=A2+T2=A3+U3=1/2(A+T);
C1+G1=C2+G2=C3+G3=1/2(G+C);
③a.DNA单、双链配对碱基之和比((A+T)/(C+G)表示DNA分子的特异性):
若(A1+T1)/(C1+G1)=M,则(A2+T2)/(C2+G2)=M,(A+T)/(C+G)=Mb.DNA单、双链非配对碱基之和比:
若(A1+G1)/(C1+T1)=N,则(A2+G2)/(C2+T2)=1/N;
(A+G)/(C+T)=1;
若(A1+C1)/(G1+T1)=N,则(A2+C2)/(G2+T2)=1/N;
(A+C)/(G+T)=1。
④两条单链、双链间碱基含量的关系:
2A%=2T%=(A+T)%=(A1+T1)%=(A2+T2)%=(A3+U3)%=T1%+T2%=A1%+A2%;
2C%=2G%=(G+C)%=(C1+G1)%=(C2+G2)%=(C3+G3)%=C1%+C2%=G1%+G2%。
4.有关细胞分裂、集体发育与DNA、染色单体、染色体、同源染色体、四分体等计算:
①DNA储存遗传信息品种:
4n种(n为DNA的n对碱基对)。
②细胞分裂:
染色体数目=着丝点数目;
1/2有丝分裂前期染色体数(N)=体细胞染色体数(2N)=减Ⅰ分裂前期染色体数(2N)=减Ⅱ分裂前期染色体数(2N)。
精子或卵细胞或极核染色体数(N)=1/2体细胞染色体数(2N)=1/2受精卵(2N)=1/2减数分裂发生生殖细胞数目:
一个卵原细胞构成一个卵细胞和三个极体;
一个精原细胞构成四个精子。
配子(精子或卵细胞)DNA数为M,则体细胞中DNA数=2M;
性原细胞DNA数=2M(DNA复制前)或4M(DNA复制后);
初级性母细胞DNA数=4M;
次级性母细胞DNA数2M。
1个染色体=1个DNA分子=0个染色单体(无染色单体);
1个染色体=2个DNA分子=2个染色单体(有染色单体)。
四分体数=同源染色体对数(联会和减Ⅰ中期),四分体数=0(减Ⅰ前期及当前)。
③被子植物集体发育:
胚细胞染色体数(2N)=1/3受精极核(3N)=1/3胚乳细胞染色体数(3N)(同种杂交);
胚细胞染色体数=受精卵染色体数=精子染色体数+卵细胞染色体数(远缘杂交);
胚乳细胞染色体数=受精极核染色体数=精子染色体数+卵细胞染色体数+极核染色体数;
1个胚珠(双受精)=1个卵细胞+2个极核+2个精子=1粒种子;
1个子房=1个果实。
④DNA复制:
2n个DNA分子;
标志的DNA分子每一代都只要2个;
标志的DNA分子占:
2/2n=1/2n-1;
标志的DNA链:
占1/2n。
DNA复制n次需求原料:
X(2n-1);
第n次DNA复制需求原料:
(2n-2n-1)X=2n-1X。
[注:
X代表碱基在DNA中个数,n代表复制次数]。
(二)有关生物膜层数的计算:
双层膜=2层细胞膜;
1层单层膜=1层细胞膜=1层磷脂双分子层=2层磷脂分子层。
(三)有关光协作用与呼吸作用的计算:
1.实践(真正)光合速率=净(表观)光合速率+呼吸速率(黑暗测定):
①实践光协作用CO2吸收量=实侧CO2吸收量+呼吸作用CO2释放量;
②光协作用实践O2释放量=实侧(表观光协作用)O2释放量+呼吸作用O2吸收量;
③光协作用葡萄糖净消费量=光协作用实践葡萄消费量—呼吸作用葡萄糖耗费量。
④净无机物(积聚)量=实践无机物消费量(光协作用)—无机物耗费量(呼吸作用)。
2.有氧呼吸和无氧呼吸的混算计算:
在氧气充足条件下,完全停止有氧呼吸,吸收O2和释放CO2量是相等。
在相对无氧条件下,只能停止无氧呼吸。
但若在低氧条件下,既停止有氧呼吸又停止无氧呼吸;
吸收O2和释放CO2就不一定相等。
解题时,首先要正确书写和配平反响式,其主要分清CO2来源再行计算(有氧呼吸和无氧呼吸各发生多少CO2)。
(四)遗传定律概率计算:
遗传题分为因果题和系谱题两大类。
因果题分为以因求果和由果推因两品种型。
以因求果题解题思绪:
亲代基因型→双亲配子型及其概率→子代基因型及其概率→子代表现型及其概率。
由果推因题解题思绪:
子代表现型比例→双亲交配方式→双亲基因型。
系谱题要明白:
系谱符号的含义,依据系谱判别显隐性遗传病次要根据和推知亲代基因型与预测将来后代表现型及其概率办法。
1.基因待定法:
由子代表现型推导亲代基因型。
解题四步曲:
a。
断定显隐性或显隐遗传病和基因地位;
b。
写出表型根:
aa、A_、XbXb、XBX_、XbY、XBY;
IA_、IB_、ii、IAIB。
c。
视不同情形选择待定法:
①性状打破法;
②性别打破法;
③显隐比例法;
④配子比例法。
d。
综合写出:
完好的基因型。
2.独自相乘法(集合交并法):
求①亲代发生配子品种及概率;
②子代基因型和表现型品种;
③某种基因型或表现型在后代呈现概率。
解法:
①先断定:
必需契合基因的自在组合规律。
②再分解:
逐对独自用别离定律(伴性遗传)研讨。
③再相乘:
按需采集停止组合相乘。
留意:
多组亲本杂交(无论何种遗传病),务必抢先找出能发生aa和XbXb+XbY的亲本杂交组来计算aa和XbXb+XbY概率,再求出全部A_,XBX_+XBY概率。
留意区分(两组概念):
求患病男孩概率与求患病男孩概率的子代孩子(男孩、女孩和全部)范围界定;
求基因型概率与求表现型概率的子代显隐(正常、患病和和全部)范围界定。
3.有关遗传定律计算:
Aa延续逐代自交育种纯化:
杂合子(1/2)n;
纯合子各1―(1/2)n。
每对均为杂合的F1配子品种和结合方式:
2n;
4n;
F2基因型和表现型:
3n;
2n;
F2纯合子和杂合子:
(1/2)n1—(1/2)n。
4.基因频率计算:
①定义法(基因型)计算:
(常染色体遗传)基因频率(A或a)%=某种(A或a)基因总数/种群等位基因(A和a)总数=(纯合子集体数×
2+杂合子集体数)÷
总人数×
2。
(伴性遗传)X染色体上显性基因频率=雌性集体显性纯合子的基因型频率+雄性集体显性集体的基因型频率+1/2×
雌性集体杂合子的基因型频率=(雌性集体显性纯合子集体数×
2+雄性集体显性集体集体数+雌性集体杂合子集体数)÷
雌性集体集体数×
2+雄性集体集体数)。
注:
伴性遗传不算Y,Y上没有等位基因。
②基因型频率(基因型频率=特定基因型的集体数/总集体数)公式:
A%=AA%+1/2Aa%;
a%=aa%+1/2Aa%;
③哈迪-温伯格定律:
A%=p,a%=q;
p+q=1;
(p+q)2=p2+2pq+q2=1;
AA%=p2,Aa%=2pq,aa%=q2。
(复等位基因)可调整公式为:
(p+q+r)2=p2+q2+r2+2pq+2pr+2qr=1,p+q+r=1。
p、q、r各复等位基因的基因频率。
例如:
在一个大种群中,基因型aa的比例为1/10000,则a基因的频率为1/100,Aa的频率约为1/50。
5.有关染色体变异计算:
①m倍体生物(2n=mX):
体细胞染色体数(2n)=染色体组基数(X)×
染色体组数(m);
(正常细胞染色体数=染色体组数×
每个染色体组染色体数)。
②单倍体体细胞染色体数=本物种配子染色体数=本物种体细胞染色体数(2n=mX)÷
6.基因渐变有关计算:
一个种群基因渐变数=该种群中一个集体的基因数×
每个基因的渐变率×
该种群内的集体数。
(五)种群数量、物质循环和能量活动的计算:
1.种群数量的计算:
①标志重捕法:
种群数量[N]=第一次捕捉数×
第二次捕捉数÷
第二捕捉数中的标志数②J型曲线种群增长率计算:
设种群起始数量为N0,年增长率为λ(坚持不变),t年后该种群数量为Nt,则种群数量Nt=N0λt。
S型曲线的最大增长率计算:
种群最大容量为K,则种群最大增长率为K/2。
2.能量传递效率的计算:
①能量传递效率=下一个养分级的异化量÷
上一个养分级的异化量×
100%②异化量=摄入量-粪尿量;
净消费量=异化量-呼吸量;
③消费者固定全部太阳能X千焦,则第n养分级生物体内能量≤(20%)n-1X千焦,能被第n养分级生物应用的能量≤(20%)n-1(1161/2870)X千焦。
④欲使第n养分级生物添加Ykg,需第m养分级(m<n)生物≥Y(20%)n-mKg。
⑤若某生态零碎被某中在生物体内有积聚作用的有毒物质净化,设第m养分级生物体内该物质浓度为Zppm,则第n养分级(m<n)生物体内该物质浓度≥Z/(20%)n-mppm。
⑥食物网中一定要搞清养分分配关系和顺序,按顺序推进列式:
由前往后;
由后往前。
【知识联系框架】
【重点知识联系与剖析】
一、光合作用和呼吸作用中的计算
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,这类题目的难度不大。
如果将光合作用和呼吸作用结合起来设计计算题,题目的难度就大大增加了。
正确理解净光合作用、总光合作用和呼吸消耗之间的关系是解题的关键,详见专题五。
在关于呼吸作用的计算中,在氧气充足的条件下,完全进行有氧呼吸,在绝对无氧的条件下,只能进行无氧呼吸。
设计在这两种极端条件下进行的有关呼吸作用的计算,是比较简单的。
但如果在低氧条件下,既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸,设计的计算题就复杂多了,解题时必须在呼吸作用释放出的CO2中,根据题意确定有多少是无氧呼吸释放的,有多少是有氧呼吸释放的。
如本专题例题1。
呼吸作用的底物一般是葡萄糖,以葡萄糖作为底物进行有氧呼吸时,吸收的O2和释放的CO2的量是相等的,但如以其他有机物作为呼吸底物时,吸收的O2和释放的CO2就不一定相等了,在计算时一定要写出正确反应方程式,并且要正确配平后才进行相关的计算。
二、核酸、蛋白质及基因控制蛋白质合成中的计算
1.核酸
核酸有两种:
DNA和RNA。
有关核酸中的计算主要是碱基比例的计算和DNA复制过程中新旧链比例关系的计算。
设计题目的理论根据是碱基互补配对原则和DNA的半保留复制。
DNA是双螺旋结构,两条链之间的碱基是按照碱基互补配对原则相互配对的,所以计算双链DNA分子中的碱基比例时,必须严格按照碱基互补配对原则进行计算。
在双链DNA分子及转录成RNA分子中,各种碱基及其它们之间的比例关系见表13-1。
表13-1双链DNA分子及转录成RNA分子中碱基比例的各种关系
双链DNA分子
DNA分子的a条链
DNA分子的b条链
如以DNA分子a链为模板转录成的mRNA
A=T
A≠T
A≠U
G=C
G≠C
=k(k≠1)
=k
=1
=a(a≠1)
=
(a≠1)
理解和掌握表13-1中的内容对正确解答碱基比例计算这类题目是必须的。
DNA复制过程中新旧链的比例计算题是根据DNA分子半留复制的特点进行设计的。
即一个新的DNA分子中总有一条链是旧的(即亲代DNA分子的),另一条链是新的(即以旧链为模板合成的)。
一个DNA分子连续复制n次后,第一代DNA分子的两条链彼此分开后一直保留下去,即在所有的子代DNA分子中,总有两个DNA分子中各含一条第一代DNA分子中的一条链。
如果第一代DNA分子用15N标记,则复制n次后,含有15N标记的DNA分子占所有子代DNA分子的比例为
。
理解了这个算式后,对解这类题目就不难了。
2.蛋白质
有关蛋白质中的计算,主要有两个方面:
肽链中氨基酸数目、肽链数目和肽链数目之间的关系和氨基酸的平均分子量与蛋白质的分子量之间的关系。
详见专题二和本专题例题3和4。
3.基因控制蛋白质的生物合成
基因控制蛋白质生物合成中的计算主要是根据中心法则和mRNA上3个碱基决定一个氨基酸的原则来设计题目和进行相关的计算。
假定蛋白质中有n个氨基酸,则基因中的碱基数目、mRNA中的碱基数目和蛋白质中氨基酸数目之间的关系见表13-2。
也可以与蛋白质中的相关计算联系起来命题。
表13-2
基因中的碱基数目
mRNA中的碱基数目
蛋白质中的氨基酸数目
6n
3n
N
三、遗传概率的计算
正确理解基因分离规律的各种比例关系,是正确解答遗传概率计算题的关键。
详见专题八。
四、细胞分裂中的计算
有丝分裂和减数分裂过程中,各时期染色体数量变化和DNA含量的变化规律是设计细胞分裂中相关计算题的基础,理解和掌握其变化规律是正确解答这类计算题的关键。
表13-3是有丝分裂过程中各时期染色体数目和DNA含量的数量关系。
表13-4是减数分裂过程中各时期染色体数目和DNA含量的变化关系。
表13-3
有丝分裂时期
间期
分裂期
子细胞
前期
中期
后期
末期
染色体数目
2N
4N
同源染色体对数
染色单体数
0或4N
DNA含量
2a→4a
4a
2a
表13-4
减数分裂时期
第一次分裂
第二次分裂
生殖细胞
四分体数目
a
五、生态学中有关食物链、物质循环和能量流动中的计算
设计生态学中计算题的理论基础是能量沿食物传递的效率,即10%~20%的平均传递效率是相关计算题运用的基本数据。
对10%~20%的平均传递效率的正确理解,是一个营养级中的能量只有10%~20%的能量被下一个营养级所同化,其余的80%~90%的能量流向包括两个部分:
该营养级生物本身的呼吸消耗和该营养级生物的排泄物、残落物和死亡后的尸体被分解者利用。
在设计这种类型的题目还可以与光合作用和呼吸作用中的相关计算结合起来综合命题。
如本专题的例题8和例题9。
【经典例题解析】
例题1图13-1表示某种植物的非绿色器官在不同氧浓度下O2吸收量和CO2释放量的变化。
请据图回答:
图13-1
(1)外界氧浓度在10%以下时,该器官的呼吸作用方式是___________________。
(2)该器官的CO2释放与O2的吸收两条曲线在P点相交后则重合为一条线,此时该器官的呼吸作用方式是_________,进行此种呼吸方式所用的底物是_________。
(3)当外氧浓度为4%~5%时,该器官CO2释放量的相对值为0.6,而O2吸收量的相对值为0.4。
此时,无氧呼吸消耗葡萄糖的相对值约相当于有氧呼吸的________倍,释放的能量约相当于有氧呼吸的______倍,转移到ATP的能量约相当于有氧呼吸的_______倍。
解析根据图13-1所示曲线,在氧浓度大于10%时,O2的吸收量与CO2的释放量相等,说明该非绿色组织此时进行的是有氧呼吸,呼吸底物主要是葡萄糖。
在氧浓度小于10%时,CO2的释放量大于氧气的吸收量,说明有一部分CO2是通过无氧呼吸释放出来的,所以在氧浓度小于10%时就是无氧呼吸和有氧呼吸并存。
第(3)小题的计算方法是:
在外界氧浓度为4%~5%时,O2的吸收量相对值为0.4,则通过有氧呼吸释放的CO2的相对值也应为0.4,有氧呼吸分解1mol葡萄糖释放6molCO2,所以通过有氧呼吸消耗葡萄糖的相对值应为0.4/6。
无氧呼吸释放的CO2的相对值为0.6-0.4=0.2,按题意该非绿色组织无氧呼吸产物是酒精和CO2,分解1mol葡萄糖释放2molCO2,所以通过无氧呼吸消耗的葡萄糖的相对值为0.2/2。
由此可知,无氧呼吸消耗的葡萄糖约相当于有氧呼吸的倍数是:
(0.2/2)/(0.4/6)=1.5。
释放的能量无氧呼吸约相当于有氧呼吸的倍数是:
[(0.2/2)×
196.65]÷
[(0.4/6)×
2870]=0.1027。
无氧呼吸转移到ATP中的能量约相当于有氧呼吸的倍数是:
61.08]÷
1255]=0.073。
答案
(1)有氧呼吸和无氧呼吸
(2)有氧呼吸葡萄糖(3)1.50.10.07
例题2有一位科学家做了这样一个实验,将10g叶肉细胞中的叶绿体和线粒体分离开来,在离体条件下分别测定其光合作用中CO2的吸收量和呼吸作用中CO2的释放量,图13-2A曲线表示:
分别在15℃和30℃条件下,测定叶绿体在不同光照和不同温度条件下每小时CO2的吸收量;
图13-2B曲线表示:
在不同温度条件下测得的线粒体呼吸作用每小时CO2的释放量。
请仔细分析后回答下列问题:
图13-2
(1)在温度为30℃,光照为8000勒克斯的条件下,离体叶绿体的光合作用强度为___________
g/h/10g;
在温度为15℃,光照为8000勒克斯时,离体叶绿体的光合作用强度为__________
g/h/10g。
在光照强度相同,温度不同的的条件下,光合作用强度不同,是因为受光合作用的__________过程的限制。
(2)离体线粒体在温度为15℃和30℃时的呼吸作用强度分别为_____
g/h/10g和_______
g/h/10g。
(3)假定离体叶绿体和线粒体与在叶肉细胞内的生理活性基本一致,在30℃条件下的叶肉细胞内既不吸收CO2也不释放CO2的光照强度为__________勒克斯,此时光合作用正好补偿呼吸作用的消耗,呼吸作用所释放出的CO2正好用于_______。
(4)假定离体叶绿体和线粒体与在叶肉细胞内的生理活性基本一致,在温度为30℃,光照强度为8000勒克斯时,光照10h,然后转入无光条件下,温度也为30℃时,10克叶肉组织一昼夜能积累葡萄糖_______
g。
如果黑暗条件下的温度平均为15℃,则10克叶肉组织积累葡萄糖_______
(5)根据第(4)小题计算的结果,解释种在新疆吐鲁番的哈密瓜比种在江苏的品质要好的原因是_________________________________________________________________。
解析解这一类题目首先要读懂曲线,按题目的条件,由于上述数据是在叶绿体和线粒体离休的条件下测得的,光合作用和呼吸作用都是在独立的条件下进行。
这与对整体叶片或植株的测量不同,对整体植株测得的吸收CO2或释放出O2的数据反应的是净光合作用速率,而真正的(或总的)光合作用速率还应该加上这段时间中的呼吸消耗。
本题目所设条件叶绿体与线粒体已分离,在测定叶绿体的光合作用时不存在呼吸作用的影响。
所以光合作用和呼吸作用速率(或强度)只要直接读取曲线中的有关数据就可以了。
第(3)小题所设条件是叶肉细胞,内有叶绿体和线粒体,在光下既进行光合作用又进行呼吸作用,光合作用释放的O2有一部分被呼吸作用消耗掉,呼吸作用释放的CO2被光合作用吸收掉。
当光合作用吸收的CO2与呼吸作用释放的CO2量相等时的光照强度称为光补偿点。
在图B曲线中查出在30℃时每小时产生CO2量为1.5
g,在图B中查出在30℃时的每小时吸收CO21.5
g时的光照强度为1500勒克斯。
第(4)小题,先算出10g叶内组织在30℃、8000勒克斯光照条件下光合作用10h总共吸收CO2的量为8
×
10=80
g,在此期间10g叶肉组织的呼吸作用消耗为1.5
g×
10=15
g,由此计算出在此条件下10h的净光合作用为80
g-15
g=65
一昼夜余下的14h是在无光条件下,此时只进行呼吸作用而不进行光合作用,在30t条件下14h的呼吸作用消耗为1.5
14=21
所以一昼夜积累有机物
=30(
g);
在15℃条件下14h的呼吸作用消耗为0.75
14=11.5
g,一昼夜积累有机物为
=36.5(
g)。
第5小题主要是考虑光照和温度对光合作用和呼吸作用的影响。
答案
(1)84暗反应
(2)0.751.5(3)1500光合作用(4)3036.5(5)①吐鲁番地区属于高纬度地区,日照时间比江苏长,光合作用时间长;
②吐鲁番地区属于沙漠性气候,日夜温差大,有利有机物质的积累。
例题3称取某多肽415g,在小肠液的作用下完全水解得到氨基酸505g。
经分析知道组成此多肽的氨基酸平均相对分子质量为100,此多肽由甘氨酸、丙氨酸、半胱氨酸3种氨基酸组成,每摩尔此多肽含有S元素51mol。
3种氨基酸的分子结构式如下:
(1)小肠液为多肽的水解提供的物质是____________________________。
(2)组成一分子的此多肽需氨基酸个数为__________________________。
(3)此多肽分子中3种氨基酸的数量比为____________________
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 生物学 中的 计算