生物学中的计算

专题目标导引

生物学中的计算几乎涉及高中生物所有章节的内容，它是一些重要原理以数据形式体现出来，如果原理理解不透彻，计算就会有困难。每一份试卷中此类题虽然不多，由于它的区分度大，往往成为高考题中的拉分题。

本专题包括5个小专题，针对代谢、遗传变异和细胞分裂等设计出了形式多样的计算题型，目的是考查考生对原理的理解及应用能力，同时对培养考生的综合分析问题能力也有所帮助。

对光合作用和呼吸作用中计算的考查，突出了光合作用和呼吸作用过程原理以及二者之

间物质和能量变化知识的综合考查。

对遗传物质基础中计算的考查，以碱基互补配对原则为依据，突出了DNA分子中碱基计算以及转录、翻译中的计算。 对遗传概率计算的考查，关注了基因分离定律、基因自由组合定律和遗传病等知识中的计算问题。

对生态学中的计算考查，以能量传递效率为依据，突出了食物链（网）中物质和能量传递中的计算考查。

此外，本专题还对细胞分裂、生物进化及生命活动调节中的计算也进行了整合。 高考范题精讲

【例1】 (2006上海高考) 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24 mL，CO2增加48 mL，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

解析：酵母菌进行有氧呼吸消耗的氧气量与产生的CO2相等，1小时后容器中O2减少24 mL，说明有氧呼吸产生CO2也是24 mL，则无氧呼吸产生的CO2也为24 mL。有氧呼吸和无氧呼吸产生的CO2量相等，有氧呼吸一分子葡萄糖彻底分解可产生6分子的CO2，而无氧呼吸一分子葡萄糖分解只产生2分子的CO2，因此，1小时内酒精发酵所消耗的葡萄糖量是有氧呼吸的3倍。 答案：D

评注：本题考查酵母菌进行有氧呼吸和无氧呼吸的原理，对有氧呼吸和无氧呼吸反应式掌握不好是造成本题失分的主要原因。

【例2】 (2006上海高考) 让杂合体Aa连续自交三代，则第四代中杂合体所占比例为( ) A.1/4 B.1/8 C.1/16 D.1/32

解析：杂合体Aa自交一代的后代（第2代）的杂合体为1/2，第2代自交一代的后代（第3代）杂合体为1/2×1/2=1/4，则第3代自交的后代（第4代）杂合体所占比例为1/4×1/2=1/8。 答案：B

评注：解答本题时要注意Aa是作为第一代，到第四代是自交了三次，如果认为自交四次就会错选C。根据第二、三代杂合体的比例，可以表示成，杂交n代后，杂合体占（1/2）n。 【例3】 (2006上海高考，29) 棕色鸟与棕色鸟杂交，子代有23只白色，26只褐色，53只棕色；棕色鸟和白色鸟杂交，其后代中白色个体所占比例是（ ） A.100％ B.75％ C.50％ D.25％

解析：棕色鸟与棕色鸟杂交后代出现了白色、褐色和棕色个体，说明该鸟体色是一种不完全显性，棕色鸟的基因型是Aa。由题意可知白色和褐色都可能是隐性性状。但如果褐色是隐性性状，则白色个体应该是显性纯合子，这样棕色鸟（Aa）与白色鸟（AA）杂交后代中有两种基因型，分别是AA和Aa，白色（AA）占1/2。如果白色是隐性性状，则棕色（Aa）与白色（aa）杂交后代中有两种基因，分别为Aa和aa，白色个体（aa）占1/2。 答案：C

评注：本题考查了基因分离定律的基本原理的应用，不能正确判断相对性状中哪个是显性性状是失分的主要原因。

1

【例4】 (2005天津高考，5) 人类的卷发对直发为显性性状，基因位于常染色体上。遗传性慢性肾炎是X染色体显性遗传病。有一个卷发患遗传性慢性肾炎的女人与直发患遗传性慢性肾炎的男人婚配，生育一个直发无肾炎的儿子。这对夫妻再生育一个卷发患遗传性慢性肾炎的孩子的概率是（ ）

A.1/4 B.3/4  C.1/8 D.3/8

解析：设卷发基因为A，直发基因为a，遗传性慢性肾炎的致病基因为B。卷发患遗传性慢性肾炎的女人基因型可以表示为A_XbX上标-，直发患遗传性肾炎男人的基因型可以表示为aaXY，他们的儿子直发无肾炎，基因型为aaXY，可以据此判断母亲基因型为AaXX。所以，这对夫妻再生育一个卷发的患遗传性慢性肾炎的孩子的概率是3/4×1/2=3/8。 答案：D

评注：本题考查概率的计算，涉及基因自由组合定律，要求学生能准确写出基因型，利用分枝法求解概率。

【例5】 (2005上海高考，28) 显微镜目镜为10×，物镜为10×，视野中被相连的64个分生组织细胞所充满。若物镜转换为40×后，则在视野中可检测到的分生组织细胞数为（ ） A.2个 B.4个 C.8个 D.16个

解析：由低倍镜（100倍）转为高倍镜下，放大倍数为400倍，单位面积中的细胞数量缩小为1/16。 答案：B

评注：本题是考查显微镜放大倍数的计算，要注意的是面积放大倍数计算而不是直线放大倍数的计算。

【例6】 (2006上海高考) 下图食物网中的猫头鹰体重每增加20 g，至少需要消耗植物( )

b

b

b

b

A.200 g B.250 g C.500 g D.1000 g

解析：能量在不同营养级之间的传递效率是10%～20%，“至少”应该按20%传递效率来计算。第一营养级（植物）具有的能量按20%传递到第二营养级（兔和鼠），第二营养级具有的能量按20%传递到猫头鹰体内。设植物具有能量为X，则X×20%×20%=20，X=500。即至少要消耗500克植物。 答案：C

评注：本题考查能量沿食物链流动知识，对题目中“至少”不能确定是10%还是20%是造成失分的主要原因。

【例7】 (2004上海高考，22) 某海滩黄泥螺种群现存量约3 000吨。正常状况下，每年该种群最多可增加300吨，为充分利用黄泥螺资源，又不影响可持续发展，理论上每年最多捕捞黄泥螺的量为（ ）

A.3 000吨 B.1 650吨 C.1 500吨 D.不超过300吨

解析：由于该种群每年最多可增加300吨，所以每年最多捕捞量不能超过300吨，否则黄泥螺的数量会越来越少，直至灭绝。 答案：D

评注：本题考查了种群数量变化规律知识的应用，对题目中两个“最多”的含义的理解程度是准确作答的关键。

【例8】 (2006上海高考，34) 图甲、乙是两个家族系谱图，乙家族患色盲（B-b）。请据图回答。

2

（1）图甲中的遗传病，其致病基因位于_________染色体上，是_________性遗传。 （2）图甲中Ⅲ-8与Ⅲ-7为异卵双生（由不同的受精卵发育而来），则Ⅲ-8表现型是否一定正常?_________，原因是__________________________________。

（3）图乙中Ⅰ-1的基因型是_________，Ⅰ-2的基因型是_________。

（4）若图甲中的Ⅲ-8与图乙中的Ⅲ-5结婚，则他们生下两病兼患男孩的概率是_________。

（5）若图甲中Ⅲ-9是先天愚型，则其可能是由染色体组成为_________的卵细胞和_________的精子受精发育而来，这种可遗传的变异称为_________。 解析：（1）因为甲图谱中两个遗传病患者的后代出现没有患病的个体，因此这种遗传病是显性遗传病。由于1号的女儿没有病，可以排除是X染色体显性遗传病，是常染色体显性遗传病。（2）图甲中Ⅲ-7和Ⅲ-8不是同一个受精卵发育来的，Ⅱ-3基因型为aa，Ⅱ-4基因型为Aa，因此Ⅲ-8表现型可能正常（基因型为aa）也可能有病（基因型Aa）。（3）图乙中因为Ⅲ-5的基因型是XbXb，其中的一个基因来自Ⅱ-4，而Ⅱ-4的Xb来自Ⅰ-1。因此Ⅰ-1的基

bbbb

因型是XX，Ⅰ-2的基因型是XY。（4）图甲中Ⅲ-8的基因型是AaXY的概率是1/2，而图乙中Ⅲ-5的基因型是aaXbXb，则他们结婚生下两病兼患男孩的概率是1/2×1/2×1/2=1/8。（5）先天愚型的患者第21号染色体是3条，常染色体是45条，因此她是由22条常染色体和一条X染色体的卵与23条常染色体和一条X染色体的精子结合成的受精卵发育来，也可以是由23条常染色体和一条X染色体的卵与22条常染色体和一条X染色体的精子结合成的受精卵发育成的。

答案：（1）常 显 （2）不一定 基因型有两种可能 （3）XbXb XbY （4）1/8 （5）22A+X 23A+X（或23A+X 22A+X） 染色体畸变

评注：判断哪种性状是显性性状或隐性性状是答好本题的基础，此外对“异卵双生”的理解也是答好第（2）题的关键。第（4）题中注意“两病兼患的男孩”而不是“男孩中两病兼患”。此外，掌握“先天愚型”患者的染色体组成以及与减数分裂的关系对答好第（5）题是至关重要的。

【例9】 (2005广东高考，35) 家禽鸡冠的形状由两对基因（ A和a，B和b）控制，这两对基因按自由组合定律遗传，与性别无关。据下表回答问题：

基因组项合 目 鸡冠形状 杂交组合 A、B同时存在（A_B_型） 核桃状 A存在，B不存在（A_bb型） 玫瑰状 B存在，A不存在（aaB_型） 豌豆状 A和B都不存在（aabb型） 单片状 甲：核桃状×单片状→F1：核桃状、玫瑰状、豌豆状、单片状 乙：玫瑰状×玫瑰状→F1：玫瑰状、单片状 丙：豌豆状×玫瑰状→F1：全是核桃状 （1）甲组杂交方式在遗传学上称为_________,甲组杂交F1代四种表现型比例是__________________。

（2）让乙组后代F1中玫瑰状冠的家禽与另一纯合豌豆状冠的家禽杂交，杂交后代表现型及比例在理论上是__________________。

3

（3）让丙组F1中的雌雄个体交配，后代表现为玫瑰状冠的有120只，那么表现为豌豆状冠的杂合子理论上有_________只。

（4）基因型为AaBb与Aabb的个体杂交，它们的后代基因型的种类有_________种，后代中纯合子比例占_________。

解析：从甲组杂交组合看，亲代的核桃状（A_B_）×单片状（aabb）的后代中有单片状aabb出现，亲代的核桃状基因型为AaBb，甲组符合测交，测交后代表现型比例为1∶1∶1∶1。乙组的玫瑰状（A_bb）×玫瑰状（A_bb）后代出现单片状aabb，说明亲代的基因型都是Aabb，F1中玫瑰状中基因型Aabb比例为2/3，基因型AAbb比例为1/3。当F1玫瑰状与一纯合的豌豆状冠（aaBB）杂交，后代的基因型为A_Bb（2/3）、aaBb（1/3），表现型为核桃状和豌豆状，比例为2∶1。丙组的杂交是豌豆状（aaB_）×玫瑰状（A_bb），后代全是核桃状A_B_，说明亲代的基因型豌豆状是aaBB，玫瑰状是AAbb，则后代核桃状基因型为AaBb。基因型为AaBb个体相互交配，后代中玫瑰状（A_bb）比例为3/16。后代中豌豆状杂合子aaBb比例为2/16，则豌豆状杂合子在后代中数量为120÷3/16×2/16=80个。基因型为AaBb与Aabb的个体杂交，它们的后代基因型的种类有3×2=6种，基因型为AABB，比例为1/8；aabb，比例为1/8，后代中纯合子比例为1/8+1/8=1/4。 答案：（l）测交 1∶1∶1∶1 （2）核桃状∶豌豆状＝2∶1 （3）80 （4）6 1/4 评注：本题考查了基因自由组合定律原理的应用。理解测交的概念是答好第（1）题的关键，掌握自由组合定律基本解题思路、方法对解答本题很重要。

【例10】 (2006上海高考，36) 请回答下列有关光合作用的问题。

在一定浓度的CO2和适当的温度条件下，测定某双子叶植物叶片在不同光照条件下的光合作用速度，结果如下表。表中负值表示二氧化碳释放量，正值表示二氧化碳吸收量。

光照强度（千勒克司） 1.0 3.0 5.0 7.0 8.0 10.0 光合作用速度（CO2 mg/100 cm2叶·小时） -2.0 +2.0 +6.0 +10.0 +12.0 +12.0 （1）在下侧坐标系上绘出光照强度与该植物叶片光合作用速度的关系图。

（2）该植物叶片的呼吸速度是_________（CO2mg/100 cm叶·小时）。

（3）在光照强度为_________千勒克司时，该植物叶片光合成量和呼吸消耗量相等。 （4）在一天中，将该植物叶片置于10千勒克司光照下10小时，其余时间置于黑暗中，则每100 cm2叶片产生的葡萄糖中有_________mg将转化为淀粉。（取小数点后一位）

2

（5）据图分析，在0～8千勒克司范围内，光合作用速度受_________因素影响；超过8千勒克司时，光合作用速度受_________因素影响。

解析：（2）（3）在光照强度为零时，该植物叶片只进行呼吸作用，从光照强度是1千勒克司，

2

CO2释放量为2CO2 mg/100 cm叶·小时，当光照强度为2千勒克司时，光合作用速率与呼吸作用速率相等，当光照强度由1千勒克司降为零可以看出呼吸强度应该为4 CO2 mg/100 cm2叶·小时。（4）10千勒克司光照下植物光合作用净剩量为12 CO2 mg，则10小时积累CO2为120 mg。其余14小时呼吸作用以CO2计应该是14×4=56 mg。则一天中净剩CO2为120-56=64 mg/100 cm2叶·小时，按照关系式：C6H12O6→6CO2，换算成葡萄糖应该是（180×64）/（6

4

×44）=43.6 mg。（5）在光照强度为0～8千勒克司范围内，可以看出，随着光照的增强，光合作用速率随之增加，此时光照强度是影响光合作用速率的主要因素。超过8千勒克司时，光照强度再增加光合速率也不再增加。这时影响光合作用速率的因素主要是CO2浓度和温度。

答案：（1）见下图

（2）4 （3）2 （4）43.6 （5）光照强度 温度和CO2浓度

评注：本题容易失分的地方是计算，识图是基础，通过识图可以得到一些准确的数字，光合作用和呼吸作用的关系，以及光合作用和有氧呼吸的反应式就是决定计算是否成功的关键。 

5