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類型一:與顯微鏡放大倍數(shù)有關的數(shù)學計算題
例1:求放大倍數(shù)
某同學在觀察洋蔥根尖分生區(qū)細胞有絲分裂時,使用的目鏡是5×,物鏡是10×。
則,該同學所觀察的細胞被放大了多少倍?
解題依據(jù):放大倍數(shù) = 目鏡放大倍數(shù)×物鏡放大倍數(shù)
所以,細胞被放大了5×10 = 50倍
例2:求放大倍數(shù)、視野中細胞數(shù)
某同學在觀察洋蔥根尖分生區(qū)細胞有絲分裂時,所使用的顯微鏡的目鏡頭有5×、
10×、12.5×,物鏡頭有10×、40×。則,
⑴、采用怎樣的鏡頭組合視野中的細胞數(shù)量最多?
⑵、采用怎樣的鏡頭組合視野中的細胞最大?
解題依據(jù):放大倍數(shù)與視野中細胞數(shù)量成反比;放大倍數(shù)與視野中細胞邊長成正比。
所以:⑴、采用5×的目鏡頭與10×的物鏡頭組合時,視野中的細胞數(shù)量最多。
⑵、采用12.5×的目鏡頭與40×的物鏡頭組合時,視野中的細胞最大。
例3:求視野中細胞數(shù)
顯微鏡的放大倍數(shù)為K1時,視野中央有M個細胞排成一列。
求:顯微鏡的放大倍數(shù)為K2時,視野中央的細胞數(shù)目。
解題依據(jù):放大倍數(shù)與視野中細胞數(shù)量成反比。
設:顯微鏡的放大倍數(shù)為K2時,視野中央的細胞數(shù)目為N,
則: K1 / K2 = N / M 。 N= M K1 / K2
例4:求視野中細胞數(shù)
顯微鏡的放大倍數(shù)為K1時,視野中央被M個細胞充滿。
求:顯微鏡的放大倍數(shù)為K2時,視野中的細胞數(shù)目。
解題依據(jù):放大倍數(shù)與視野中細胞數(shù)量成反比;顯微鏡放大的實質(zhì)是線性放大;
不同放大倍數(shù)下視野中細胞數(shù)量比等于放大倍數(shù)比的平方的倒數(shù)。
設:顯微鏡的放大倍數(shù)為K2時,視野中的細胞數(shù)目為N,
則:( K1 / K2 )2 = N / M 。 N= M( K1 / K2 )2
類型二:有關脫水縮合的數(shù)學計算
例1:求肽鍵數(shù)、脫水數(shù)、氨基數(shù)、羧基數(shù)、蛋白質(zhì)相對分子量
假若20種氨基酸的相對平均分子量為a,某蛋白質(zhì)分子由M個氨基酸分子組成的N條
多肽鏈構成的。則:
⑴、該蛋白質(zhì)分子中所含肽鍵數(shù)是多少?
⑵、形成該蛋白質(zhì)分子過程中,脫掉的水分子數(shù)是多少?
⑶、該蛋白質(zhì)分子中至少含有多少個氨基?
⑷、該蛋白質(zhì)分子中至少含有多少個羧基?
⑸、該蛋白質(zhì)分子的相對分子量是多少?
解題依據(jù):脫水縮合形成的一條肽鏈中,肽鍵數(shù)比氨基酸數(shù)少1;
每條肽鏈上的肽鍵數(shù) = 脫掉的水分子數(shù) = 氨基酸數(shù)–肽鏈數(shù)
每個基酸分子上至少含有1個氨基和1個羧基。
氨基或羧基總數(shù) = R基中氨基或羧基數(shù) + 肽鏈數(shù)
注:氨基或羧基數(shù)至少等于肽鏈數(shù)(即R基中無氨基或羧基)
蛋白質(zhì)相對分子質(zhì)量 = 氨基酸相對分子質(zhì)量總和–失去水分子的相對分子質(zhì)量總和。
⑴、該蛋白質(zhì)分子中所含肽鍵數(shù) = M – N
⑵、形成該蛋白質(zhì)分子過程中,脫掉的水分子數(shù) = M – N
⑶、該蛋白質(zhì)分子中至少含有N個氨基。
⑷、該蛋白質(zhì)分子中至少含有N個羧基。
⑸、該蛋白質(zhì)分子的相對分子量 = Ma – 18(M - N)
例2:求氨基數(shù)、羧基數(shù)
某蛋白質(zhì)分子含有100個氨基酸,108個氨基,110個羧基,兩條肽鏈。則:
⑴、該蛋白質(zhì)分子中所含氨基數(shù)至少是多少?
⑵、該蛋白質(zhì)分子中所含羧基數(shù)至少是多少?
解題依據(jù):每個基酸分子上至少含有1個氨基和1個羧基。
氨基或羧基總數(shù) = R基中氨基或羧基數(shù) + 肽鏈數(shù)
注:氨基或羧基數(shù)至少等于肽鏈數(shù)(即R基中無氨基或羧基)
⑴、該蛋白質(zhì)分子中所含氨基數(shù)至少 = 108 – 100 + 2 = 10 個
⑵、該蛋白質(zhì)分子中所含羧基數(shù)至少 = 110 – 100 + 2 = 12 個
例3:求脫水數(shù)
由m個氨基酸構成的一個蛋白質(zhì)分子,含n條肽鏈,其中z條是環(huán)狀多肽,這個蛋白質(zhì)
分子完全水解共需水分子個數(shù)是多少?
解題依據(jù):脫水縮合形成的一條肽鏈中,肽鍵數(shù)比氨基酸數(shù)少1;
脫水縮合形成的環(huán)狀肽中,肽鍵數(shù) = 氨基酸數(shù)。
這個蛋白質(zhì)分子完全水解共需水分子個數(shù) = m-n + z
例4:求蛋白質(zhì)分子中某種氨基酸數(shù)
有一條多肽鏈由12個氨基酸組成,分子式為CxHyNzOwS(z>12,w>13),這條多肽鏈
經(jīng)過水解后的產(chǎn)物中有5種氨基酸:半胱氨酸(C3H7NO2S)、丙氨酸(C3H7NO2)、天冬
氨酸(C4H7NO4)、賴氨酸(C6H14N2O2)、苯丙氨酸(C9H11NO2)。水解產(chǎn)物中天冬氨
酸的數(shù)目是多少?
解題依據(jù):蛋白質(zhì)中N原子數(shù) = 各氨基酸中N原子的總數(shù);
蛋白質(zhì)中O原子數(shù) = 各氨基酸中O原子的總數(shù) – 脫水數(shù)。
天冬氨酸的數(shù)目 = (w-13) / 2個
例5:判斷蛋白質(zhì)分子中某種氨基酸的化學式
谷胱甘肽(C10H17O6N3S)是存在于動植物和微生物細胞中的一種重要三肽,它是由谷氨
酸(C5H9O4N)、甘氨酸(C2H5O2N)和半胱氨酸縮合而成的,則半胱氨酸可能的分子式
應該是?
解題依據(jù):質(zhì)量守恒定律
分析:三種氨基酸縮合成三肽過程中要脫去兩分子H2O,根據(jù)質(zhì)量守恒定律,另一氨基酸
的元素組成為:C10H17O6N3S + 2H2O -C5H9O4N -C2H5O2N =C3H7O2NS。
類型三:物質(zhì)跨膜層數(shù)的計算
例1:求O2跨膜層數(shù)
環(huán)境中的O2參與人體細胞有氧呼吸至少需要穿過多少層生物膜?
解題依據(jù):O2→肺泡壁→毛細血管壁→紅細胞膜→紅細胞膜→毛細血管壁→細胞膜→線粒體膜;
肺泡壁、毛細血管壁由單層上皮細胞構成,物質(zhì)通過這些壁要穿透2層膜;
細胞膜為單層膜;線粒體為雙層膜。
環(huán)境中的O2參與細胞有氧呼吸需要穿過2 + 2 + 1 + 1 + 2 + 1 + 2 = 11層生物膜
例2:求O2跨膜層數(shù)
人體內(nèi)產(chǎn)生的CO2離開人體到達環(huán)境至少要通過幾層生物膜?
參照例1,要穿過2 + 2 + 1 + 1 + 2 + 1 + 2 = 11層生物膜膜。
例3:求O2跨膜層數(shù)
環(huán)境中的O2參與人體細胞有氧呼吸至少需要穿過多少層磷脂雙分子層?
解題依據(jù):生物膜是由磷脂雙分子層構成的。
參照例1,要穿過2 + 2 + 1 + 1 + 2 + 1 + 2 = 11層磷脂雙分子層。
例4:求O2磷脂分子層層數(shù)
環(huán)境中的O2參與人體細胞有氧呼吸至少需要穿過多少層磷脂分子層?
解題依據(jù):生物膜是由磷脂雙分子層構成的。
參照例1,要穿過(2 + 2 + 1 + 1 + 2 + 1 + 2)×2 = 11×2 = 22層磷脂分子層。
例5:求葡萄糖跨膜層數(shù)
淀粉在消化道被消化成葡萄糖后被吸收,直到在細胞內(nèi)經(jīng)有氧呼吸分解,至少需要通過
幾層生物膜?
解題依據(jù):葡萄糖→小腸絨毛壁→毛細血管壁→毛細血管壁→細胞膜;
毛細血管壁、小腸絨毛壁由單層上皮細胞構成,物質(zhì)通過這些壁要穿透2層膜。
腸道中的葡萄糖參與細胞有氧呼吸需要穿過2 + 2 + 2 + 1 = 7層生物膜
例6:求葡萄糖跨膜層數(shù)
腎小管中葡萄糖被重吸收,直到在細胞內(nèi)經(jīng)有氧呼吸分解,至少需要通過幾層生物膜?
解題依據(jù):葡萄糖→腎小管壁→毛細血管壁→毛細血管壁→細胞膜;
毛細血管壁、小腎小管壁由單層上皮細胞構成,物質(zhì)通過這些壁要穿透2層膜。
腎小管中的葡萄糖參與細胞有氧呼吸需要穿過2 + 2 + 2 + 1 = 7層生物膜
例7:求胰島素分子跨膜層數(shù)
胰島B細胞合成分泌胰島素的過程中,胰島素分子需要通過幾層生物膜?
解題依據(jù):高爾基體包裝胰島素→高爾基體囊泡→細胞外;
胞吞、胞吐、形成具膜小泡要借助膜融合,并不是通過膜結構,即穿透膜層數(shù)為0;
胰島素分子需要通過0層生物膜。
例8:求mRNA跨膜層數(shù)
在基因表達的過程中,mRNA分子從細胞核到達細胞質(zhì)中核糖體需要通過幾層生物膜?
解題依據(jù):mRNA等出入,通過核孔不通過膜結構,穿透膜層數(shù)為0。
mRNA分子從細胞核到達細胞質(zhì)中核糖體需要通過0層生物膜
例9:求O2跨膜層數(shù)
葉綠體光合作用產(chǎn)生的O2參與有氧呼吸,最少要通過多少層生物膜?
解題依據(jù):O2→類囊體膜→葉綠體膜→線粒體魔;
類囊體為單層膜;線粒體、葉綠體為雙層膜。
葉綠體光合作用產(chǎn)生的O2參與細胞有氧呼吸需要穿過1 + 2 + 2 = 5層生物膜
類型四:細胞分裂方面的計算
例1:求染色體組數(shù)、染色體數(shù)
在顯微鏡下發(fā)現(xiàn)一個處于分裂后期的動物次級卵細胞中,有形態(tài)、大小兩兩相同的染色體14對,
則該動物體細胞中的染色體組數(shù)、體細胞和卵細胞中的染色體數(shù)目分別是多少?
解題依據(jù):次級細胞后期著絲點已經(jīng)分裂,細胞中形態(tài)大小相同的染色體成對,是兩個染色體組;
次級細胞中形態(tài)大小相同的染色體成對,分裂形成的子細胞(配子)中只有一個染色體組;
次級細胞中形態(tài)大小相同的染色體的對數(shù),就是配子中染色體數(shù);
體細胞中染色體數(shù)是配子染色體數(shù)的2倍;
體細胞中染色體組數(shù)是配子染色體組數(shù)的2倍;
則:該動物體細胞中的染色體組數(shù)是2;
體細胞染色體數(shù)目是28;
卵細胞中的染色體數(shù)目14
例2:求四分體數(shù)、染色單體數(shù)
人的體細胞中含有46條染色體,則,減數(shù)分裂過程中出現(xiàn)的四分體、染色單體數(shù)分別是多少?
解題依據(jù):四分體數(shù)就是同源染色體對數(shù);
每條染色體上最多有兩條染色單體。
則:減數(shù)分裂過程中出現(xiàn)的四分體數(shù)是23個;
染色單體數(shù)是92個
常用到的規(guī)律還有:
①、染色體數(shù) = 著絲點數(shù);
②、染色單體數(shù) = 染色體數(shù)×2或0;
③、核DNA分子數(shù) = 染色體數(shù)或染色單體數(shù)(兩者共存時,與后者相等)。
例3:求精子數(shù)
某動物的精巢中有40個精原細胞,經(jīng)過減數(shù)分裂可形成多少個精子?
解題依據(jù):1個精原細胞→1個初級精母細胞→2個次級精母細胞→4個精細胞→4個精子;
則:40個精原細胞,經(jīng)過減數(shù)分裂可形成160個精子。
例4:求卵細胞數(shù)、極體數(shù)
某動物的精巢中有40個卵原細胞,經(jīng)過減數(shù)分裂可形成多少個卵細胞,多少個極體?
解題依據(jù):1個卵細胞→1個初級卵母細胞→1個次級卵細胞+1個極體→1個卵細胞+3個極體(消失);
則:40個卵原細胞,經(jīng)過減數(shù)分裂可形成40個卵細胞,120個極體。
例5:求精子種類數(shù)
某動物體細胞中有n對等位基因,不考慮交叉互換,經(jīng)過減數(shù)分裂可形成多少種精子?
解題依據(jù):一對等位基因按照分離定律,能產(chǎn)生2種精子,n對(自由組合)產(chǎn)生2n種精子。
則:有n對等位基因,不考慮交叉互換,經(jīng)過減數(shù)分裂可形成2n種精子
例6:求精子種類數(shù)
某動物體細胞中有n對等位基因,不考慮交叉互換,一個精原細胞經(jīng)過減數(shù)分裂可形成多少
種精子?
解題依據(jù):按照分離定律, n對等位基因(自由組合)產(chǎn)生2n種精子。
一個精原細胞能產(chǎn)生4個精子,共2種。
則:有n對等位基因,不考慮交叉互換,一個精原細胞經(jīng)過減數(shù)分裂可形成2種精子。
例7:求精原細胞數(shù)
某動物體細胞中有n對等位基因,不考慮交叉互換,減數(shù)分裂形成2n種精子至少需要多少
個精原細胞?
解題依據(jù):按照分離定律, n對等位基因(自由組合)產(chǎn)生2n種精子。
一個精原細胞能產(chǎn)生4個精子,共2種。
則:有n對等位基因,不考慮交叉互換,形成2n種精子至少需要2n-1個精原細胞。
例8:求卵細胞種類數(shù)
某動物體細胞中有n對等位基因,不考慮交叉互換,一個卵原細胞經(jīng)過減數(shù)分裂可形成多少
種卵細胞?
解題依據(jù):按照分離定律, n對等位基因(自由組合)產(chǎn)生2n種卵細胞。
一個卵原細胞能產(chǎn)生1個卵細胞,共1種。
則:有n對等位基因,不考慮交叉互換,一個精原細胞經(jīng)過減數(shù)分裂可形成2種精子。
例9:求卵原細胞數(shù)
某動物體細胞有n對等位基因,不考慮交叉互換,減數(shù)分裂形成2n種卵細胞至少需要多少
個卵原細胞?
解題依據(jù):按照分離定律, n對等位基因(自由組合)產(chǎn)生2n種卵細胞。
一個卵原細胞能產(chǎn)生1個卵細胞,共1種。
則:有n對等位基因,不考慮交叉互換,形成2n種卵細胞至少需要2n個卵原細胞。
例10:求比例數(shù)
將精原細胞的染色體DNA用32P標記后,放在只含31P的原料中完成減數(shù)分裂。則含32P和
含31P標記的精子所占的比例各是多少?
解題依據(jù):減數(shù)分裂過程中,核DNA只復制一次;
半保留式復制——每個子代DNA分子都保留親代的一條鏈;
則:含32P和含31P標記的精子所占的比例都是100%
類型五:DNA和RNA方面的計算
例1:求DNA分子相對分子量
某DNA片段的相對分子量為A,4種脫氧核苷酸的相對平均分子量為a,則,該DNA片段中含有的
堿基數(shù)是多少?
解題依據(jù):DNA片段是由脫氧核苷酸經(jīng)脫水縮合形成的兩條鏈。
設:該DNA片段中含有的堿基數(shù)X,則有:
aX – 18(X – 2) = A X = [A + 18(X – 2)] / a
例2:求DNA分子某條鏈上某種堿基數(shù)
在一個雙鏈DNA分子中,G占堿基總數(shù)的18%,其中一條鏈中G占20%。那么,此鏈中C應為多少?
解題依據(jù):DNA分子的兩條鏈的堿基數(shù)一定是相等;
已知:G占堿基總量的18%,則C+G=2×18%=36%,這個比例在任何一條鏈中都相等。
已知:其中一條鏈中G占20%,則這條鏈中的C=36%-20%=16%。
例3:求DNA分子中堿基數(shù)
某雙螺旋DNA中含腺嘌呤5個,腺嘌呤與鳥嘌呤之比為1∶3,則該DNA片段模型中含有脫氧核糖
的數(shù)目是多少?
解題依據(jù):堿基互補配對原則,即A=T,G=C。
則:因A=5,A∶G=1∶3,所以G=15?A=T,G=C。所以A+T+G+C=40(個)?
例4:堿基比值計算
一個標準的雙鏈DNA分子的一條鏈上(A+T) / (C+G)=a,其互補鏈中(C+G) / (A+T)
的比值是多少?互補鏈上(A+T) / (C+G)比值是多少?
解題依據(jù):堿基互補配對原則,即A=T,G=C;
雙鏈DNA分子互補鏈上不互補堿基之和的比互為倒數(shù)。
則:互補鏈中(C+G) / (A+T)= a
互補鏈上(A+T) / (C+G)= 1 / a
例5:求脫氧核苷酸原料數(shù);求復制后子代DNA分子數(shù)。
用15N標記含有100個堿基對的DNA分子,其中有胞嘧啶60個。該DNA分子在14N的培養(yǎng)基中連續(xù)
復制4次,則含有15N的DNA分子占多少?含有14N的DNA分子占多少?復制過程中需腺嘌呤脫氧
核苷酸多少個?復制結果共產(chǎn)生多少個DNA分子?
解題依據(jù):半保留式復制——每個子代DNA分子都保留親代的一條鏈;
堿基互補配對原則,即A=T,G=C;A+T+G+C = 堿基總數(shù)
DNA分子復制為幾何級數(shù)增加,即子代DNA數(shù) = 2n個(n為復制次數(shù))。
所需原料數(shù)按照 2n – 1個 DNA分子計算
則:含有15N的DNA分子占 1 / 8;所有子代DNA分子都含有14N;
復制過程中需腺嘌呤脫氧核苷酸=40×(24 – 1)= 600個
復制結果共產(chǎn)生16個DNA分子。
例6:同位素標記后的復制,求子代DNA分子質(zhì)量的平均數(shù)
假定某大腸桿菌含14N的DNA的相對分子質(zhì)量為a,若將其長期培養(yǎng)在含15N的培養(yǎng)基中,便
得到含15N的DNA,其相對分子質(zhì)量為b。現(xiàn)將含15N的DNA的大腸桿菌再培養(yǎng)在含14N的培養(yǎng)
基中,那么,培養(yǎng)二代后的DNA的相對分子質(zhì)量平均是多少?
解題依據(jù):半保留式復制——每個子代DNA分子都保留親代的一條鏈;
DNA一條鏈為14N另一條鏈為15N時,對分子量 = (a + b)/ 2;
培養(yǎng)兩代,就是復制兩次,共有子代DNA分子4個,2個只含14N,兩個既含15N又含14N。
則:二代后的DNA相對分子質(zhì)量平均 ={ 2a + [(a + b)/ 2]×2} / 4 =(3a + b)/ 4
例7:求脫氧核苷酸原料數(shù)
已知某DNA分子共含有1000個堿基對,其中一條鏈上A:G:T:C = 1:2:3:4。該DNA分子
連續(xù)復制2次,共需要鳥嘌呤脫氧核苷酸分子多少個?
解題依據(jù):堿基互補配對原則,即A=T,G=C。
則:一條鏈上A:G:T:C = 1:2:3:4,知:G占該鏈20%;
互補鏈上T:C:A:G = 1:2:3:4,知:G占該鏈40%;
知:G占堿基總數(shù)30%;
該DNA分子中G的數(shù)量=1000×2×30%=600
該DNA分子連續(xù)復制2次,共需要鳥嘌呤脫氧核苷酸分子數(shù)=600×(22–1)=1800
例8:求復制次數(shù)
已知一個完全標記上15N的DNA分子復制后,子代DNA分子中不含15N的DNA分子總數(shù)與含15N的
DNA分子總數(shù)的比是7:1,則,該DNA分子復制了幾次?
解題依據(jù):半保留式復制——每個子代DNA分子都保留親代的一條鏈;
DNA分子復制為幾何級數(shù)增加,即子代DNA數(shù) = 2n個(n為復制次數(shù))。
則:親代DNA分子為含15N的DNA分子,說明子代含15N的DNA分子必有2個,而不含15N的DNA分
子總數(shù)與含15N的DNA分子總數(shù)的比是7:1,說明子代DNA分子總數(shù)為16個;
2n=16,n=4
例9:求蛋白質(zhì)分子量
某基因的相對分子量為a,4種脫氧核苷酸的平均相對分子量為b,20種氨基酸的平均相對分子
質(zhì)量為c。若該基因控制合成了一個有n條肽鏈組成的蛋白質(zhì),則該蛋白質(zhì)的相對分子質(zhì)量約為?
解題依據(jù):DNA是由4中脫氧核苷酸經(jīng)脫水縮合形成的兩條鏈
堿基互補配對原則;
轉(zhuǎn)錄以DNA的一條鏈做模板;
mRNA上三個相鄰的堿基構成一個密碼,編碼一種氨基酸。
設:基因中堿基數(shù)為X,編碼的蛋白質(zhì)分子中氨基酸數(shù)為Y,蛋白質(zhì)分子量為Z
則:a = bX -18 ( X -2 ) …………① X個脫氧核苷酸脫水縮合形成兩條脫氧核苷酸鏈
Y = X / 6 ……………………② 氨基酸數(shù)最多為基因中堿基數(shù)的1 / 6
Z = cY -18 (Y -n ) …………③ Y個氨基酸脫水縮合形成n條肽鏈。
例10:已知一個完全標記上15N的DNA分子復制3次后,子代DNA分子的平均相對分子量減少了多少?
解題依據(jù):半保留式復制——每個子代DNA分子都保留親代的一條鏈;
DNA分子復制為幾何級數(shù)增加,即子代DNA數(shù) = 2n個(n為復制次數(shù))。
含15N脫氧核苷酸的相對質(zhì)量-含14N脫氧核苷酸的相對質(zhì)量 = 1
設:親代含15N的DNA分子有n對脫氧核苷酸,平均每個脫氧核苷酸相對分子量為P,則:
親代DNA分子單鏈相對分子量 = nP;
再設:含14N的脫氧核苷酸均每個脫氧核苷酸相對分子量為Q,
含14N 的DNA分子單鏈有n個脫氧核苷酸,則:
含14N 的DNA分子單鏈相對分子量 = nQ;
又:親代DNA復制3次,子代DNA分子數(shù)= 2n= 23=8個;
這8個DNA共有16條鏈,其中含15N的單鏈有2條,含14N的單鏈有14條;
則:子代DNA分子的平均相對分子量減少2nP - (14nQ +2nP)/ 8
類型六:光合作用和呼吸作用方面的計算
例1:求光合產(chǎn)量、呼吸量、凈光合產(chǎn)量
將某一綠色植物置于密閉的玻璃容器內(nèi),在一定條件下不給光照,CO2的含量每小時增加8mg,
給予充足光照后,容器內(nèi)CO2的含量每小時減少36mg,若上述光照條件下光合作用每小時能產(chǎn)
生葡萄糖30mg,請回答:
⑴、比較在上述條件下,光照時呼吸作用的強度與黑暗時呼吸作用的強度差是 mg。
⑵、在光照時,該植物每小時葡萄糖凈生產(chǎn)量是 mg。
⑶、若一晝夜中先光照4小時,接著放置在黑暗情況下20小時,該植物體內(nèi)有機物含量變化是
(填增加或減少) 。
解題依據(jù):光合作用反應式:6CO2 + 12H2O → C6H12O6 + 6O2 + 6H2O
呼吸作用反應式:有氧:C6H12O6 + 6O2 + 6H2O → 6CO2 + 12H2O
無氧:C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2
光合作用實際產(chǎn)O2量 = 實測O2釋放量 + 呼吸作用耗O2量
光合作用實際CO2消耗量 =實測CO2消耗量 + 呼吸作用CO2釋放量
光合作用C6H12O6凈生產(chǎn)量 =光合作用實際C6H12O6生產(chǎn)量 - 呼吸作用C6H12O6消耗量
細胞呼吸的強度,與光照無關。
則:⑴、比較在上述條件下,光照時呼吸作用的強度與黑暗時呼吸作用的強度差是0mg。
⑵、在光照時,該植物每小時葡萄糖凈生產(chǎn)量是24.5mg。
6CO2 + 12H2O → C6H12O6 + 6O2 + 6H2O
6 1
36÷44 X÷180
X =36÷44×1×180÷6 =24.5
或:C6H12O6 + 6O2 + 6H2O → 6CO2 + 12H2O
1 6
X÷180 8÷44
X =8×180÷6×44 =5.5
該植物每小時葡萄糖凈生產(chǎn)量 = 30-X = 30-5.5 = 24.5
⑶、若一晝夜中先光照4小時,接著放置在黑暗情況下20小時,該植物體內(nèi)有機物含量
變化是(填增加或減少) 。
4 × 30-5.5 × 20 =120 -110 = 10 > 0 所以,增加。
例2:求光合作用積累量(凈光合產(chǎn)量)
在一定的CO2 濃度和適宜溫度下,把某植物葉片置于5Klux(光合作用速度44mgCO2/100cm2
葉·小時)光照下14小時,其余時間置于黑暗中(呼吸作用速度6.6mg CO2 /100cm2葉·小
時),則一天內(nèi)該植物每25cm2葉片葡萄糖積累量是多少?
解題依據(jù):光合作用實際CO2消耗量 =實測CO2消耗量 + 呼吸作用CO2釋放量
光合作用C6H12O6凈生產(chǎn)量=光合作用實際C6H12O6生產(chǎn)量 - 呼吸作用C6H12O6消耗量
葡萄糖積累量 = 光合作用凈產(chǎn)量
植物只在有光時光合作用,時刻都在呼吸作用。
則:一天內(nèi)該植物每25cm2葉片葡萄糖積累量 =(44×14-6.6×24)÷ 44÷ 6 × 180÷4 =78
類型七:遺傳變異及育種方面的計算
遺傳概率題基本上包括兩個類別——文字表述題和遺傳系譜題。解此類遺傳題包括順次的四個環(huán)節(jié)。
即:首先判斷性狀的顯隱;然后判斷基因所在染色體;再判斷相關個體的基因型;最后是概率計算。
例1:求子代基因型概率、表現(xiàn)型概率
人的膚色正常(A)對白化(a)為顯性,基因型為AA或Aa的個體,其表現(xiàn)型為正常人。若一對
夫婦的基因型都是Aa,則他們孩子的基因型,則:
⑴、可能是AA,Aa,aa其概率分別是多少?
⑵、這對夫婦生育一個正常孩子的概率多少?
解題依據(jù):分離規(guī)律F2的基因型比為1:2:1;表現(xiàn)型的比為3:1。
乘法定理:兩個獨立事件同時或相繼出現(xiàn)的概率為它們各自概率的乘積。
加法定理:多種互斥事件出現(xiàn)的概率就是它們各自概率的和。
則:⑴、可能是AA,Aa,aa其概率分別是1/4、1/2、1/4。
⑵、這對夫婦生育一個正常孩子的概率是1/4(AA)+1/2(Aa)=3/4(AA或Aa)。
例2:求子代某種表現(xiàn)型連續(xù)發(fā)生的概率
某對夫婦家有5朵金花的概率是?
解題依據(jù):男女性別的理論比為1:1;
女性兩條X染色體父母各提供一條,男性的X染色體一定由母親提供,Y染色體一定由父親提供。
乘法定理:兩個獨立事件同時或相繼出現(xiàn)的概率為它們各自概率的乘積。
生男生女的概率都是1/2。每一胎的性別都是獨立事件,概率都是1/2。
則:家有5朵金花的概率=1/2×1/2×1/2×1/2×1/2=1/32。
例3:求子代某種性狀的個體數(shù)
黃色圓粒與綠色皺粒豌豆雜交,F1全為黃色圓粒,F2中有雜合黃色皺粒3998顆,問純合綠色圓粒
豌豆有多少?
解題依據(jù):自由組合規(guī)律;
兩對相對性狀F2表現(xiàn)型的比為9:3:3:1。
一種重組類型中純合體占該重組類型1/3,雜合體占2/3,純合體數(shù):雜合體數(shù)=1:2
則:純合綠色圓粒豌豆有3998×1/2=1999
例4:求子代表現(xiàn)型比例
一個多指男性與正常女性生育的子女,表現(xiàn)多指和正常的比例是多少?
解題依據(jù):分離規(guī)律;
測交后代基因型的比和表現(xiàn)型的比均為1:1。
常染色體顯性遺傳病如:多指癥等。
男女患病的機會相等;幾乎代代出現(xiàn)患者;患者的雙親至少有一方是患者。
則:表現(xiàn)多指:正常=1:1
例5:求子代表現(xiàn)型、基因型比例
將純合黃色圓粒豌豆(YYRR)與綠色皺粒豌豆(yyrr)雜交的子代再與綠色皺粒豌豆雜交,
子代表現(xiàn)型、基因型的比例分別是多少?
解題依據(jù):自由組合規(guī)律;
測交后代基因型的比和表現(xiàn)型的比均為1:1:1:1。
則:子代表現(xiàn)型比例: 黃色圓粒:黃色皺粒:綠色圓粒:綠色皺粒=1:1:1:1
子代基因型比例: YyRr:yYrr:yyRr:yyrr=1:1:1:1
例6:求子代某種表現(xiàn)型概率
一對表現(xiàn)型正常的夫婦生了一個白化病的孩子,他們再生一個正常或白化病孩子的概率是多少?
解題依據(jù):分離規(guī)律;
常染色體隱性遺傳如:白化病、先天性聾啞等。
男女患病的機會相等,不一定代代出現(xiàn)患者;
患者的雙親不一定是患者,但一定是隱性致病基因的攜帶者,符合“無中生有”。
則:參照例1,他們再生一個正常孩子的概率=3/4。
他們再生一個白化病孩子的概率=1/4。
例7:求子代某種表現(xiàn)型概率
一對夫婦生了一個抗維生素D的孩子,他們再生一個正?;蚧疾〔『⒆拥母怕适嵌嗌??
解題依據(jù):分離規(guī)律;
伴X顯性遺傳如:抗維生素D佝僂病等。
XDXD的女性患者的后代中有全部是患者,XDXd的女性患者的后代中有一半是患者;
男性患者的女兒都是患者,而兒子不患此病;
女性患者一般是男性患者的二倍;
患者的雙親至少一方是患者。
則:⑴、若患病孩子的父親是患者
他們再生的兒子都正常,正常孩子概率=1/2;
他們再生的女兒都患病,患病孩子概率=1/2。
⑵、若患病孩子的母親是(XDXD)患者
他們再生的兒子都患病,患病孩子概率=1/2;
他們再生的女兒都正常,正常孩子概率=1/2。
⑶、若患病孩子的母親是(XDXd)患者
他們再生的兒子有1/2患病,1/2正常,患病孩子概率=1/4;
他們再生的女兒都正常,正常孩子概率=3/4。
例8:求子代某種表現(xiàn)型概率
一對夫婦生了一個患紅綠色盲的孩子,他們再生一個正?;蚧疾〔『⒆拥母怕适嵌嗌??
解題依據(jù):分離規(guī)律;
伴X隱性遺傳如:紅綠色盲、血友病、果蠅的白眼等。
母親患病,兒子一定患病;
男性患者多于女性患者;
男性患者的隱性致病基因通過女兒傳給外孫的一半(交叉遺傳,他的女兒肯定的攜帶者)。
則:⑴、若患病孩子是男孩,其父母親都正常
他們再生的兒子有1/2患病,1/2正常,患病孩子概率=1/4;
他們再生的女兒都正常,正常孩子概率=3/4。
⑵、若患病孩子是男孩,其母親是患者,父親正常
他們再生的兒子都患病,患病孩子概率=1/2;
他們再生的女兒都正常,正常孩子概率=1/2。
⑶、若患病孩子是女孩,其母親正常
他們再生的兒子有1/2患病,1/2正常;
他們再生的女兒有1/2患病,1/2正常;
正常孩子概率=1/2,患病孩子概率=1/2。
⑷、若父母都患病
他們再生的孩子都患病
正常孩子概率=0,患病孩子概率=100%。
注:伴Y遺傳(限雄遺傳)如:外耳道多毛癥、刺猬皮病等。患者只在男性中出現(xiàn)。
例9:求連續(xù)自交子代中村合體、雜合體所占比例
讓雜合體Aa連續(xù)自交三代,則第四代中雜合體所占比例是多少,純合體所占比例是多少?
顯性(或隱性)純合體所占比例是多少?
解題依據(jù):雜合體Aa連續(xù)自交,子代中雜合體Aa占1/2n。
雜合體Aa連續(xù)自交,子代中除了雜合體就是純合體,顯性純合體數(shù)與隱性純合體數(shù)相同。
則:第四代中雜合體所占比例 = 1 / 2n = 1 / 23 = 1 / 8
第四代中純合體所占比例 =1-1 / 2n = 1-1 / 23 = 1 -1 / 8 = 7 / 8
第四代中顯性(或隱性)純合體所占比例 = 7 / 16
例10:求子代中性狀表現(xiàn)概率
一對表現(xiàn)正常的夫婦生了一個白化病且色盲的孩子,該夫婦再生育一個孩子,則這個孩子
⑴、只患色盲的概率是多少?
⑵、只患白化病的概率是多少?
⑶、患一種病的概率是多少?
⑷、患兩種病的概率是多少?
⑸、完全正常的概率是多少?
解題依據(jù):分離規(guī)律;自由組合規(guī)律; 加法原理;乘法原理。
則:⑴、只患色盲的概率=1/4×3/4=3/16。
⑵、只患白化病的概率=1/4×3/4=3/16。
⑶、患一種病的概率=1/4×3/4+1/4×3/4=6/16。
⑷、患兩種病的概率=1/4×1/4=1/16。
⑸、完全正常的概率=3/4×3/4=9/16。
例11:判斷種子的胚細胞、胚乳細胞和種皮細胞中染色體數(shù)
對二倍體植物來講,種子的胚細胞、胚乳細胞和種皮細胞中含有來自父本染色體的比值
依次是多少?
解題依據(jù):高等植物子房的結構;
減數(shù)分裂和受精作用;高等植物雙受精現(xiàn)象。
雙受精是指一個精子與卵細胞結合,一個精子與兩個極核結合。
精子、卵細胞、極核均要通過減數(shù)分裂形成,所以與體細胞相比,染色體數(shù)均減少了一半;
受精卵中1/2的染色體來自父本;受精卵發(fā)育成種子的胚;
胚乳是由受精極核發(fā)育來的,受精極核中1/3的染色體來自父本;
種皮是由珠被發(fā)育來的,珠被是由母本的體細胞構成的,以種皮細胞中的染色體全部來
自母本。
則:種子的胚細胞中含有來自父本染色體數(shù)占1/2
種子的胚乳細胞中含有來自父本染色體數(shù)占1/3
種子的種皮細胞中含有來自父本染色體數(shù)占0
例12:判斷體細胞、極核、胚細胞、胚乳細胞染色體數(shù)及基因型
已知水稻的一個染色體組含12條染色體。用秋水仙素處理基因型為Ab的一倍體水稻幼苗的
芽尖,導致細胞染色體加倍。該幼苗發(fā)育成的植株各部分細胞中的染體數(shù)目分別是多少。
解題依據(jù):高等植物子房的結構;
減數(shù)分裂和受精作用;高等植物雙受精現(xiàn)象。
精子、卵細胞、極核均要通過減數(shù)分裂形成,其余細胞都屬于體細胞;
一個精子與卵細胞結合成受精卵,發(fā)育成種子的胚;
一個精子與兩個極核結合受精極核,發(fā)育成胚乳;
種皮是由珠被發(fā)育來的;
秋水仙素只能使受其作用部位的細胞染色體數(shù)目加倍。
則:未受到秋水仙素作用的部位如:
根尖細胞染色體數(shù)目為12;基因型為Ab。
根冠細胞染色體數(shù)目為12;基因型為Ab。
根毛細胞染色體數(shù)目為12;基因型為Ab。
受到秋水仙素作用的芽發(fā)育成的部位如:
葉肉細胞染色體數(shù)目為24;基因型為AAbb。
子房細胞染色體數(shù)目為24;基因型為AAbb。
珠被細胞染色體數(shù)目為24;基因型為AAbb。
花絲細胞染色體數(shù)目為24;基因型為AAbb。
花藥壁細胞染色體數(shù)目為24;基因型為AAbb。
受到秋水仙素作用的芽發(fā)育成的細胞經(jīng)減數(shù)分裂后如:
花粉粒細胞染色體數(shù)目為12;基因型為Ab。
精子細胞染色體數(shù)目為12;2個精子基因型都為Ab。
卵細胞染色體數(shù)目為12;基因型為Ab。
極核細胞染色體數(shù)目為12;2個極核基因型都為Ab。
受精作用后如:
受精極核36;胚乳細胞36;三倍體;基因型為AAAbbb。
受精卵24;胚細胞24;二倍體。基因型為AAbb。
類型八:基因頻率及基因型頻率的計算
例1:求常染色體上等位基因的頻率
在一個種群中,基因型為BB的個體占140個,Bb個體占800個,bb個體占60個。則基因B、b的
頻率分別是多少?
解題依據(jù):種群中某基因頻率 = 種群中該基因總數(shù)÷種群中該對等位基因總數(shù)×100%
一對等位基因的頻率之和為1.
則:該種群全部個體擁有的基因B和b總數(shù) =(140 + 800 + 60)× 2 = 2000
該種群全部個體擁有的基因B總數(shù) = 140 × 2 + 800 = 1080
該種群全部個體擁有的基因b總數(shù) = 800 + 60 × 2 = 920
基因B的頻率 = 1080÷2000×100% = 54%
基因b的頻率 = 920÷2000×100% = 46% 或 1 - 54% = 46%
例2:求常染色體上等位基因的頻率
在一個種群中,隨機抽出一定數(shù)量的個體,其中基因型為BB的個體占14%,Bb個體占80%,bb
個體占6%,則基因B、b的頻率分別是多少?
解題依據(jù):種群中某基因型頻率 = 該基因型個體數(shù)÷該種群的個體數(shù)×100%
一對等位基因組成的三種基因型的頻率之和為1.
則:該種群全部個體擁有的基因B和b總數(shù) = (14% + 80% + 6%)× 2 = 200%
該種群全部個體擁有的基因B總數(shù) = 14% × 2 + 80% = 108%
該種群全部個體擁有的基因b總數(shù) = 80% + 6% × 2 = 92%
基因B的頻率 = 108%÷200%×100% = 54%
基因b的頻率 = 92%÷200%×100% = 46% 或 1 - 54% = 46%
例3:求性染色體X上等位基因的頻率
某學校的學生中某一對相對性狀的各基因型比例為XBXB∶XBXb∶XBY∶XbY=44%∶6%∶42%∶8%,
則該校學生中XB和Xb的基因頻率分別是多少?
解題依據(jù):種群中某基因頻率 = 種群中該基因總數(shù)÷種群中該對等位基因總數(shù)×100%
一對等位基因的頻率之和為1.
性染色體X上的等位基因總數(shù) = 種群雌性個體總數(shù)的2倍 + 雄性個體數(shù)
則:學生中基因XB和Xb的總數(shù) = 44 × 2 + 6 × 2 + 42 + 8 = 150
學生中基因XB的總數(shù) = 44 × 2 + 6 + 42 = 136
學生中基因Xb的總數(shù) = 6 + 8 = 14
學生中基因XB的頻率 = 136 ÷ 150 × 100% ≈ 90.7%
學生中基因Xb的總數(shù) = 14÷150 × 100%≈ 9.3%
例4:求顯性致死基因頻率
某種疾病是由正?;蛲蛔?yōu)轱@性致死基因而引起的,顯性純合子在胚胎時死亡。調(diào)查發(fā)現(xiàn)
15 000個新生兒中有75個嬰兒患有此病,則該群體中致死基因頻率是多少?
解題依據(jù):種群中某基因頻率 = 種群中該基因總數(shù)÷種群中該對等位基因總數(shù)×100%
則:顯性純合子在胚胎時死亡,基因型為AA的個體不存在,75人患者基因型比為Aa,
A的基因頻率 = 75 / (2×15 000)= 2.5×10-3
例5:求基因型頻率
已知某環(huán)境條件下某種動物的AA和Aa個體全部存活,aa個體在出生前會全部死亡。現(xiàn)有該動物
的一個大群體,只有AA、Aa兩種基因型,其比例為1∶2。假設每對親本只交配一次且成功受孕,
均為單胎。在上述環(huán)境條件下,理論上該群體隨機交配產(chǎn)生的第一代中AA和Aa的比例是多少?
解題依據(jù):種群中某基因頻率 = 種群中該基因總數(shù)÷種群中該對等位基因總數(shù)×100%
一對等位基因(p + q = 1)的頻率之和為1.
哈代-溫伯格平衡公式(p + q)2=p2 + 2pq + q2 = 1
則:由AA、Aa兩種基因型比例為1∶2知,AA基因型頻率 = 1/3,Aa基因型頻率 = 2/3?
A的基因頻率p =(1/3 × 2 + 2/3)÷6/3= 2/3; a的基因頻率q = 2/3÷6/3 =1/3?
故:子一代中AA的個體為p2 = 2/3 × 2/3 = 4/9; Aa的個體為2pq = 2×2/3×1/3 = 4/9。
即: AA∶Aa = 4/9∶ 4/9 = 1∶1?
例6:求基因型頻率
在自然狀態(tài)下絕大多數(shù)小麥是綠色的,也偶爾發(fā)現(xiàn)有白化苗。如果白化苗在自然狀態(tài)下出現(xiàn)的
概率是0.01%,則理論上小麥雜合子在群體出現(xiàn)的概率是多少?
解題依據(jù):種群中某基因頻率 = 種群中該基因總數(shù)÷種群中該對等位基因總數(shù)×100%
一對等位基因(p + q = 1)的頻率之和為1.
哈代-溫伯格平衡公式(p + q)2=p2 + 2pq + q2 = 1
則:方法一、白化苗在自然狀態(tài)下出現(xiàn)的概率是0.01%,
白化基因的頻率q = 0.000 1-2 = 0.01 正常基因的頻率p = 1 - 0.01 = 0.99。
種群中雜合子的頻率為2pq = 2×0.01×0.99≈0.02?
方法二、當子代中的隱性個體比例足夠小時(≤0.000 1),
設親本中雜合子的比例為X,根據(jù)基因的分離定律得X2/4 = 0.01%,X = 2% = 1/50?
類型九:食物鏈與能量流動方面的計算
例1:求低營養(yǎng)級生物量
在南極洲的一條食物鏈為:浮游植物→小魚→海豹→虎鯨。若虎鯨增加1KJ能量,從理論上計算
最少要消耗浮游植物的能量是多少?
解題依據(jù):生態(tài)系統(tǒng)各營養(yǎng)級能量傳遞效率10%—20%;
“至少”時,按20%計算; “最多”時,按10%計算。
則: 1÷1 / 5÷1 / 5÷1 / 5=125KJ
類型十:種群密度方面的計算
例1:標志重捕法求種群個體數(shù)
調(diào)查某草原田鼠數(shù)量時,在設置1公頃的調(diào)查區(qū)內(nèi),放置100個捕鼠籠,一夜間捕獲32只鼠,
將捕獲的鼠經(jīng)標記后在原地釋放。一段時期后,在同一地方再放置同樣數(shù)量的捕鼠籠,這
次共捕獲30只鼠,其中有上次標記的個體10只。該地區(qū)田鼠的種群個體數(shù)是多少
解題依據(jù):種群個體數(shù):首次捕獲數(shù) = 再次捕獲數(shù):帶有標記數(shù)。
則:種群個體數(shù)N=32×30÷10=96只
例2:樣方調(diào)查法求種群個體數(shù)
某生物學習小組在調(diào)查面積為10000m2的某草場豚草數(shù)量時,采用了五點取樣法,樣方尺寸
為20m2,獲得的數(shù)據(jù)分別是6、8、5、4、7,則該草場豚草數(shù)量可能是多少?
解題依據(jù):N為某一定面積內(nèi)植物種群數(shù)量,a、b、c、d、e分別為五個形狀、大小一致的小樣方內(nèi)
植物個體數(shù)量,則N=( a+b+c+d+e)/5
則:該草場豚草數(shù)量可能= (6 + 8 + 5 + 4 + 7)÷ 5 ÷ 20×10000 = 3000
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