专题生物中的计算问题

(1)蛋白质中氨基数(或羧基数)=肽链数+R基上的氨基数(或羧基数)=各氨基酸中氨基的总数(或羧基数)-肽键数。

(2)在不考虑R基上的氨基数(或羧基数)时,氨基酸脱水缩合形成的一条多肽链中,至少含有的氨基数(或羧基数)为1,蛋白质分子由多条肽链构成,则至少含有的氨基数(或羧基数)等于肽链数。

(3)环状肽的计算:缩合时失去的水分子数=肽键数=氨基酸的分子数。

2.蛋白质中肽键数及相对分子质量的计算:

(1)蛋白质中的肽键数=脱去的水分子数=水解消耗水分子数=氨基酸分子个数-肽链数。

(2)蛋白质的相对分子质量=氨基酸总质量(氨基酸分子个数×氨基酸平均相对分子质量)-失水量(18×脱去的水分子数)。

注意:有时还要考虑其他化学变化过程,如:二硫键(—S—S—)的形成等,在肽链上出现二硫键时,与二硫键结合的部位要脱去两个H。

3.有关蛋白质中各原子数的计算:

(1)C原子数=(肽链数+肽键数)×2+R基上的C原子数;

(2)H原子数=(氨基酸分子个数+肽链数)×2+R基上的H原子数=各氨基酸中H原子的总数-脱去的水分子数×2;

(3)O原子数=肽链数×2+肽键数+R基上的O原子数=各氨基酸中O原子的总数-脱去的水分子数;

(4)N原子数=肽链数+肽键数+R基上的N原子数=各氨基酸中N原子的总数。

注意:一个氨基酸中的各原子的数目计算:

①C原子数=R基团中的C原子数+2;②H原子数=R基团中的H原子数+4;

③O原子数=R基团中的O原子数+2;④N原子数=R基团中的N原子数+1。

4.有关多肽种类的计算:

假设有n(0<n≤20)种、m个氨基酸,任意排列构成多肽(这里m≤n):

(1)若每种氨基酸数目无限(允许重复)的情况下,可形成肽类化合物的种类:有nm种;N种氨基酸最多可以形成M肽的种类=NM。

(2)若每种氨基酸只有一个(不允许重复)的情况下,可形成肽类化合物的种类:有n×(n-1)×(n-2)…×(n-m+2)×(n-m+1)=Amn种。

假如有A、B、C三种氨基酸,由这三种氨基酸组成多肽的情况可分为两种情况分析:

第一种:A、B、C三种氨基酸,每种氨基酸的数目无限的情况下,可形成肽类化合物的种类为:形成二肽的种类3×3=32=9,形成三肽的种类3×3×3=33=27,……形成n肽的种类3n。

第二种:A、B、C三种氨基酸,且每种氨基酸只有一个的情况下,可形成肽类化合物的种类为:形成二肽的种类3×2=6,形成三肽的种类3×2×1=6。

碱基互补配对的计算

双链DNA分之中的碱基是互补配对的,即:A与T配对、C与G配对的。可推知:(可用左图进行模式推理)

规律一:互补的碱基相等;即:A=TC=GA/T=C/G=1。

规律二:不互补的两种碱基之和与另两种碱基之和相等;即:(A+G)/(T+C)=(A+C)/(T+G)=1。

规律三:能够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:(DNA)(A+T)/(G+C)=(甲)(A+T)/(G+C)=(乙)(A+T)/(G+C)。

规律四:能够互补的两种碱基之和所有碱基之和的比同两条互补链中的该比值相等;即:(DNA)(A+T)/(A+T+G+C)=(甲)(A+T)/(A+T+G+C)=(乙)(A+T)/(A+T+G+C)。

规律五:(甲)(A+C)/(T+G)=a;(乙)(A+C)/(T+G)=1/a。

规律六: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:(甲)A﹪+(乙)A﹪=(DNA)A﹪×2

转录与翻译的计算

1.(DNA)基因的碱基数(至少)︰mRNA的碱基数(至少)︰氨基酸的数目=6︰3︰1;

2.肽键数(得失水数)+肽链数=氨基酸数=(DNA)基因碱基数/6=mRNA碱基数/3。

DNA复制的计算

DNA复制的特点是以母链为模板,按照碱基配对原则,进行半保留复制。据此,可得出如下一系列关系式:

A.若以32P标记某DNA分子,再将其转移到不含32P的环境中,该DNA分子经连续n代复制后:

B.若某DNA分子中含某种碱基X个,则该DNA分子进行n次复制,需含该碱基的脱氧核苷酸分子数=(X+2X+4X+......+2n-1)个=[(2n-1)]X个。

基因频率的计算

1.理想状态下种群基因频率的计算:

理想状态下的种群就是处于遗传平衡状况下的种群,遵循“哈迪──温伯格平衡定律”。遗传平衡指在一个极大的随机自由交配的种群中,在没有突变发生,没有自然选择和迁移的条件下,种群的基因频率和基因型频率在代代相传中稳定不变,保持平衡。

一个具有Aa基因型的大群体(处于遗传平衡状态的零世代或某一世代),A基因的频率P(A)=p,a基因的频率P(a)=q,显性基因A的基因频率与隐性基因a的基因频率之和p+q=1,其雌雄个体向后代传递基因A型配子的频率为p,与其相对应的传递隐性基因a型配子的频率为q,则可用下表1来表示各类配子的组合类型、子代基因型及其出现的概率:

雌配子↓雄配子→:

A(p)

a(q)

AA(p2)

Aa(pq)

aa(q2)

由上表可知该种群后代中出现三种基因型AA、Aa、aa,三种基因型出现的频率分别为:

P(AA)=p×p=p2=D;P(Aa)=2p×q=2pq=H;P(aa)=q×q=q2=R。

且它们的频率之和为p2+2pq+q2=(p+q)2=1。

其基因频率为A基因的频率P(A)=D+1/2H=p2+pq=p(p+q)=p;

a基因的频率P(a)=R+1/2H=q2+pq=q(p+q)=q。可见子代基因频率与亲代基因频率一样。

2.自然状态下种群基因频率的计算:

对于生活在自然界中的种群来说,理想状态下的条件是不可能同时存在,种群基因频率不可能保持平衡,而是处于不断变动和发展的。这种非平衡群体常采用抽样调查的方法获得的数据来计算其基因频率,根据基因所在位置可分为两种类型。

(1)关于常染色体遗传基因频率的计算

由定义可知,某基因频率=某基因的数目/该基因的等位基因总数×100﹪。若某二倍体生物的常染色体的某一基因位点上有一对等位基因A、a,他们的基因频率分别为p、q,可组成三种基因型AA、Aa、aa,基因型频率分别为D、H、R。那么:

基因A的频率P(A)=D+1/2H=p;基因a的频率P(a)=R+1/2H=q。

①常染色体基因频率的基本计算式:

某基因频率=(2×该基因纯合子个数+1×杂合子个数)/2×种群调查个体总数

②常染色体基因频率的推导计算式:某基因频率=某种基因的纯合子频率+1/2杂合子频率

能量流动的计算

(1)流经生态系统的总能量等于生产者通过光合作用固定的太阳能。

(2)生态系统中能量的流动从生产者开始,以营养级为单位,顺着食物链进行。

(3)能量流动的特点:单向、逐级递减。

(4)能量的传递效率=下一营养级的同化量÷上一营养级的同化量(相邻两个营养级),为10-20﹪。

(5)根据题目要求画出食物链和食物网

2.根据题目要求确定能量的传递效率(10—20%):

关于能量的传递效率,有很多题目会直接告诉,这样题目的难度会适当降低,如果没有直接说出,可以遵循以下规律去确定:

生产

最多传递能量

20﹪

最高

营养级

获得最多能量

消耗生产者最多

最少传递能量

10﹪

获得最少能量

消耗生产者最少

3.确定各营养级能量的分配比例:

在具体计算过程中,除非题目中特别说明,否则绝对不能按比例平均分配能量。所以在计算过程中,必须确定两个比例,即:

(1)某一生物给不同生物提供能量的比例;

(2)某一生物从不同食物链中获得能量的比例。

在计算过程中,只要确定了能量的传递效率和营养级能量的分配比例,计算就变得简单多了。

4.“顺”和“逆”的思维方法总结公式,更符合学生的思维特点。

(1)顺算法:已知低营养级生物同化的能量,计算高营养级生物获得的能量。

公式:m×(1/10)n(最少)~m×(1/5)n(最多),其中m为低营养级生物同化能量数,n为能量传递的次数(n可通过计算食物链中的箭头数得出)。如初级消费者同化了1000Kg有机物,则三级消费者最少可获得的能量为1000×(1/10)2=10kg,最多可获得的能量为1000×(1/5)2=40kg。

(2)逆算法:已知高营养级生物同化的能量,计算低营养级生物需同化的能量。

公式:m×(1/10)-n(最多)~m×(1/5)-n(最少),m、n含义同上。如次级消费者同化了1kg有机物,则生产者需要同化的有机物最少为1×(1/5)-2=25kg,最多为1×(1/10)-2=100kg。逆算公式虽然在计算时增加了转化的步骤,但符合学生的思维习惯,能尽量减少计算的错误

顺算:最少(最长食物链、最低效率1/10)、最多(最短食物链、最高效率1/5)。

逆算:最多(最长食物链、最低效率1/10)、最少(最短食物链、最高效率1/5)。

5.未给出传递效率但给出传递条件的食物网能流的计算:

试题中除有“最多”、“最少”等字样外,还有其它条件的限定。

逆算:这类题目常常会给出如“后一营养级的能量有1/3来自a生物,2/3来自b生物”、“一种生物摄食不同食物的能量传递相等”等条件。

THE END
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