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1高中生物计算专题生物学作为科学的重要分支学科，科学的严密性与定量化是其重要特征。利用数学思想方法定量地研究生物学问题，是生物科学深入发展的标志之一。在高中生物教材中许多知识都可以量化，涉及到一些计算。因此，在教学中理顺这些数量关系，不仅有利于对有关知识的理解和掌握，同时还能培养学生运用数学知识解决生物学问题的综合能力。现将高中生物常见计算题归类解析：一.有关蛋白质方面的计算：1.一个氨基酸中各原子数目的计算：(1)C原子数＝R基团中的C原子数＋2(2)H原子数＝R基团中的H原子数＋4(3)O原子数＝R基团中的O原子数＋2(4)N原子数＝R基团中的N原子数＋12.蛋白质中各原子数目的计算：（1）C原子数＝R基中C原子数+氨基酸个数×2（2）H原子数＝各氨基酸中H原子的总数-脱水水分子数×2＝R基中H原子数+（氨基酸个数+肽链数）×2（3）O原子数＝各氨基酸中O原子的总数-脱水水分子数＝R基上的O原子数+氨基酸个数+肽链数（4）N原子数＝各氨基酸中N原子的总数＝R基上的N原子数+肽键数+肽链数3.蛋白质（肽链）中肽键数目(脱水数)的计算：肽键数＝脱水数＝氨基酸数－肽链数注：（1）环状肽：脱水数＝肽键数＝氨基酸的分子数（一般不考虑）（2）蛋白质分子完全水解时需水数＝蛋白质形成过程中脱水数4.－NH2数和－COOH数的计算：（1）至少含有－NH2数或－COOH数=肽链数（2）含有－NH2或－COOH数=肽链数＋R基中含有的－NH2或－COOH数5.蛋白质的相对分子质量的计算：蛋白质相对分子质量＝氨基酸相对分子质量×氨基酸分子数－18×失水数注：有时还要考虑一些其他化学变化过程，如：二硫键（—S—S）的形成等。（题干给出）6.（DNA）基因中碱基数(至少)：mRNA碱基数（至少）：氨基酸分子数=6：3：17.氨基酸的排列与多肽的种类计算：假若有n种氨基酸，由这n种氨基酸组成多肽的情况，可分如下两种情形分析:（1）每种氨基酸数目无限的情况下，可形成m肽的种类为nm种（2）每种氨基酸数目只有一个的情况下，可形成m肽的种类为n×（n－1）×（n－2）……×1种m巩固练习：1．现有一种“十五肽”，分子式CxHyNzOdSe（z＞15，d＞16）。已知其彻底水解后得到下列几种AA：问：将一个“十五肽”彻底水解，可生成______个半胱氨酸、______个天门冬氨酸和_____个赖氨酸。答案：e（d－16）/2z－152.现有一分子式为C63H103O45N17S2的多肽化合物，已知形成该化合物的氨基酸中有一个含2个氨基，另一个含3个氨基，则该多肽化合物水解时最多消耗多少个水分子？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。经分析知道组成该多肽的氨基酸平均相对分子质量为100。问该多肽是多少肽？23.某细菌环状双链DNA分子相对质量为b，而构成该细菌的脱氧核苷酸分子相对分子质量为a。若每个蛋白质分子平均由100个氨基酸缩合而成，而编码蛋白质的基因占全部DNA的10%，则该细菌共有蛋白质分子数。二.有关核酸方面的计算：1.双链DNA及单链RNA脱水数的计算：双链DNA脱水数＝脱氧核苷酸总数—2单链RNA脱水数＝核糖核苷酸总数—12.DNA相对分子质量的计算：DNA相对分子质量＝脱氧核苷酸相对分子质量×脱氧核苷酸数－18×（脱氧核苷酸分子数—2）mRNA相对分子质量＝核糖核苷酸相对分子质量×核糖核苷酸数－18×（核糖核苷酸分子数—1）3.真核细胞基因中外显子碱基对占整个基因中比例计算：＝编码的氨基酸数×3÷该基因总碱基数×100%4．DNA分子种类：4n（n代表碱基对数）5.DNA复制的有关计算：（1）有关半保留复制的应用：经过n次复制：●DNA分子数为2n。其中，含有母链的DNA分子数为2。全为新链组成的DNA分子数为2n-2。全为母链组成的DNA分子数为0●DNA分子链数为2n+1。其中，母链数为2；新链数为2n+1-2●DNA复制所需的某种碱基（或游离的脱氧核苷酸）数=m·（2n-1）（2）有关碱基互补配对原则的应用：●互补的碱基相等，即A＝T，G＝C●任意两不互补的碱基之和相等，且占碱基总量的50%即：A＋G（A＋C）＝T＋C（T＋G）=1/2●互补的两种碱基之和与另两种碱基之和的比同两条互补链中的该比值相等即：（A+T）/（G+C）=（A1+T1）/（G1+C1）=（A2+T2）/（G2+C2）●不互补的两种碱基之和与另两种碱基之和的比等于1，且在其两条互补链中该比值互为倒数，即：（A+G）/（T+C）=1；（A1+G1）/（T1+C1）=（T2+C2）/（A2+G2）●双链DNA分子中某种碱基的含量等于两条互补链中该碱基含量和的一半即A＝（A1＋A2）/2（G、T、C同理）巩固练习：1．一双链DNA分子中G+A=140，G+C=240，在以该DNA分子为模板的复制过程中共用去140个胸腺嘧啶脱氧核苷酸，则该DNA分子连续复制了几次？A.1次B.2次C.3次D.4次2．某DNA分子中含有1000个碱基对（只含32P）。若将DNA分子放在只含31P的脱氧核苷酸的培养液中让其复制两次，则子代DNA的相对分子质量平均比原来A.减少1500B.增加1500C.增加1000D.减少10003．一个精原细胞内含有两对同源染色体，染色体上的DNA全部用15N进行了标记，该细胞进行减数分裂（DNA复制所用原料均不含15N）形成四个精子，其中一个精子和一个不含15N的卵细胞受精形成一个受精卵，该受精卵连续进行两次有丝分裂，形成的四个子细胞中有含15N标记的细胞数A．只有1个B．2个C．4个D．无法确定三.显微镜放大倍数的有关计算：1．显微镜放大倍数=物镜放大倍数×目镜放大倍数2．显微镜放大的是物体的长度或宽度（而不是面积或体积）视野中的细胞若是满视野排列,则与放大倍数的平方成反比若是排成一行,则与放大倍数成反比巩固练习：1.显微镜的目镜为10倍，物镜为10倍。问：若在视野中看到一行相连的细胞16个，现目镜不变，物镜换成40倍，则能看到的细胞数目有多少个？若在视野中看到被相连的16个细胞充满，现目镜不变，物镜换成40倍，则能看到的细胞数目有多少个？四.物质通过生物膜层数的计算：1.1层生物膜=1层磷脂双分子层=2层磷脂分子层32.在细胞中，双膜：线粒体膜、叶绿体膜和细胞核膜（注：物质从核孔穿透核膜时，穿过的膜层数为0）单膜：细胞膜、液泡膜、内质网膜、高尔基体膜、溶酶体膜无膜：核糖体、中心体、染色体3.肺泡壁、毛细血管壁、毛细淋巴管壁和小肠绒毛壁都是由1层上皮细胞构成，穿过1层细胞需穿过2次生物膜或4层磷脂分子层巩固练习：1.在人体内，分泌抗体时要消耗的能量主要由一种膜结构提供，血红蛋白运载O2到达该结构需经过的磷脂分子层数为A.6层B.12层C.8层D.4层2.植物根成熟区的表皮细胞有氧呼吸产生的一个H2O分子进入成熟区相邻的另一个表皮细胞的大液泡中和导管中分别至少要经过的生物膜层数A.5层和3层B.3层和3层C.10层和4层D.6层和4层3．同位素标记追踪血液中的某葡萄糖分子，若该分子流经肾脏后，又经肾静脉流出，则该分子很可能穿过生物膜层数A．2层B4层C6层D0层或8层答案：D4.胰腺合成分泌的消化酶到十二指肠消化食物需穿过几层膜？A.1层B.4层C.0层D.8层答案：C5.外界空气中的O2进入人体组织细胞中被利用，要通过几层膜？A.5层B.11层C.8层D.9层答案：B五.光合作用与呼吸作用的计算：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，能量等计算问题。1.直接根据光合作用和呼吸作用的有关反应式计算：2．光合作用强度和呼吸作用强度的混合计算：对于绿色植物来说，由于进行光合作用的同时，还在进行呼吸作用。因此，光下测定的值为净光合速率。即：实际（真正）光合速率＝净（表观）光合速率＋呼吸速率（黑暗测定）（1）光合作用产生(生成)O2量＝实测的O2释放量+呼吸作用O2吸收量（2）光合作用CO2同化（固定）量＝实测的CO2吸收量+呼吸作用CO2释放量（3）光合作用C6H12O6产生（生成、合成、制造）量＝光合作用C6H12O6积累（净、干物质）量+呼吸作用C6H12O6消耗量3．有关有氧呼吸和无氧呼吸的混合计算：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。巩固练习：1.藻和草履虫在光下生长于同一溶液中，已知草履虫每星期消耗0.10mol葡萄糖，藻每星期消耗0.12mol葡萄糖。现在该溶液中每星期葡萄糖的净产量为0.25mol。这一溶液中每星期氧的净产量是多少？A.0.03molB.0.60molC.1.32molD.0.18mol2.将某一绿色植物置于密闭的玻璃容器中，在一定条件下不给光照，CO2的含量每小时增加8mg。给予充足的光照后，容器内CO2的含量每小时减少36mg。据实验测定上述光照条件下光4合作用每小时能产生葡萄糖30mg。请回答：（1）上述条件下，比较光照时呼吸作用强度与黑暗时呼吸作用强度的大小。（2）在光照时植物每小时葡萄糖的净生产量是_______________mg。（3）若一昼夜中先光照4h，接着放置在黑暗的条件下20h，该植物体内有机物含量的变化是___________________________。答案：（1）光照时呼吸作用强度与黑暗时呼吸作用强度是相等的（2）24.5(3)该植物体内有机物含量减少。3．一密闭容器中加入葡萄糖溶液和酵母菌，1小时后测得该容器中O2减少24mL，CO2增加48mL，则在1小时内酒精发酵所消耗的葡萄糖量是有氧呼吸的A．1/3倍B．1/2倍C．2倍D．3倍答案：D六.生物生殖和发育中的计算：1.细胞分裂各期的染色体、DNA、同源染色体、四分体等数量计算（假设为二倍体生物，染色体数为2N）。如下表：间期有丝分裂减Ⅰ分裂减Ⅱ分裂配子前、中期后期末期前期中期后期前期中期后期染色体（条）2N2N4N2N2N2N2NNN2NNDNA（个）2C→4C4C4C2C4C4C4C2C2C2CC同源染色体（对）NN2NNNNN无无无无四分体（个）无无无无NN无无无无无2.胚体细胞数目与受精卵分裂次数（n）的计算:动物胚胎细胞数目（Q）与受精卵有丝分裂次数（n）的关系为：Q=2n植物胚细胞数目（Q）与受精卵有丝分裂次数（n）的关系为：Q=2n+！3.1个果实数=1个子房数，1个种子数=1个胚珠数=1个花粉粒数=2个精子数=1个卵细胞数=2个极核数对同一果实来说，果皮、种皮细胞中染色体数=母本体细胞染色体数，胚细胞中染色体数=1/2×亲本染色体数之和，胚乳细胞中染色体数=1/2×父本染色体数+母本染色体数。巩固练习：1.1000个基因型为Aa的精原细胞所产生的含有基因A的精子(理论值)与多少个基因型为AaBb(无连锁现象)的卵原细胞所产生的含基因AB的卵细胞数目(理论值)相同？A.1000B.4000C.8000D.160002．某动物减数分裂所产生的一个极体中，染色体数为M个，核DNA分子数为N个，又已知M≠N，则该动物的一个初级卵母细胞中的染色体数和DNA分子数分别是A．M和NB．2M和2NC．2M和4ND．4M和2N3.处于细胞分裂后期的某细胞内含有10个DNA分子。下列绝对不可能出现的情况是A.该细胞可能处于有丝分裂后期B.该细胞可能处于减数第一次分裂后期C.该细胞可能处于减数第二次分裂后期D.产生该细胞的生物体细胞中的染色体可能是5条或10条4.用32P标记了玉米体细胞（含20条染色体）的DNA分子双链，再将这些细胞转入不含32P的培养基中培养，在第二次细胞分裂的中期、后期，一个细胞中的染色体条数和被32P标记的染色体条数分