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生物学中的计算 【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≠T A≠U G=C G≠C G≠C G≠C =k(k≠1) =k(k≠1) =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 2N 2N 4N 4N 2N 同源染色体对数 N N N 2N 2N N 染色单体数 0或4N 4N 4N 0 0 0 DNA含量 2a→4a 4a 4a 4a 4a 2a 表 13-4 减数分裂时期 间期 第一次分裂 第二次分裂 生殖细胞 前期 中期 后期 前期 中期 后期 染色体数目 2N 2N 2N 2N N N 2N N 同源染色体对数 N N N N 0 0 0 0 染色单体数 0或4N 4N 4N 4N 2N 2N 0 0