逍遥学能 2014-06-09 11:58
在高中生物教材的遗传基本定律、有丝分裂、减数分裂、基因的本质、基因的表达等章节中，存在着许多的数量关系。现将它们进行整理、比较、总结和归纳，找出各自的内在联系，类比发现规律。这样有利于加强学生对一些重要的生物学知识的理解，培养学生分析问题、快速灵活解决问题的思维能力，从而提高生物学习的效率。
1． 11规律
在绿色植物进行光合作用过程中，吸收CO2的摩尔数与释放O2的摩尔数之比为1：1。
在进行有氧呼吸过程中，吸收O2的摩尔数与释放CO2的摩尔数之比为1：1。
一个卵母细胞通过减数分裂产生一个卵细胞，所以卵母细胞数与卵细胞数的比例为1：1。一个初级卵母细胞通过减数第一次分裂产生一个次级卵母细胞，再通过减数第二次分裂产生一个卵细胞。
具有一对等位基因的生物个体，通过减数分裂产生的配子类型有2种，比例为1：1。具有两对等位基因的生物个体，通过减数分裂产生的配子类型有4[22＝4]种，比例为1：1：1：1[（1：1）2＝（1：1）（1：1）＝1：1：1：1。
在整个双链DNA分子中，腺嘌呤脱氧核苷酸的数目等于胸腺嘧啶脱氧核苷酸的数目，鸟嘌呤脱氧核苷酸的数目等于胞嘧啶脱氧核苷酸的数目，即A：T＝1：1，C：G＝1：1。
在孟德尔利用豌豆进行一对相对性状的杂交试验中，杂种产生配子种类的比例、杂种测交后代的表现型比例、杂种测交后代的基因型比例均为1∶1。
XY型性别决定的生物，由于雄配子中含X的配子与含Y的配子之比为1：1，决定了群体中的性别比例接近于1：1。
例1．基因型为Aa的动物产生的雌雄配子的数量比是（ ）
A．雌雄配子的数目相等 B．雌配子：雄配子为3：1
C．雌配子：雄配子为1：1 D．雌配子A：雌配子a为1：1
解析：Aa的植物产生雌配子的类型A：a＝1：1，雄配子的类型A：a＝1：1。但是对于生物界中同种生物来说，一般产生的雄配子数量多，而雌配子数量少，只有这样才能保证受精作用顺利地完成。
答案：D
例2．在哺乳动物睾丸中发现某些细胞中的染色体数目与精原细胞相同，染色体数与DNA分子数之比为1：1。这些细胞可能是 （ ）
A．初级精母细胞 B．次级精母细胞 C．精细胞 D．精子
解析：在减数分裂过程中，减数第二次分裂后期由于姐妹染色单体分开，染色体可以恢复到精原细胞中的数目，一条染色体上有一个DNA分子。
答案：B
例3．某一生物有四对染色体，假设一个初级精母细胞在产生精细胞的过程中，其中一个次级精母细胞在分裂后期有一对姐妹染色单体移向了同一极，则这个初级精母细胞产生正常精细胞和异常精细胞的比例为 （ ）
A．1∶1 B．1∶2 C．1∶3 D．1∶4
解析：一个初级精母细胞通过减数第一次分裂后产生两个次级精母细胞，次级精母细胞通过减数第二次分裂后产生四个精细胞。由于一个次级精母细胞在减数第二次分裂的后期有一对姐妹染色单体移向了同一极，那么这个次级精母细胞所产生的两个精细胞异常。另一个次级精母细胞通过正常的减数分裂产生了两个正常的精细胞，所以正常精细胞和异常精细胞的比例为1：1。
答案：A
例4．某一生物有四对染色体。假设一个初级精母细胞在产生精细胞的过程中，其中一个次级精母细胞在分裂后期有一对姐妹染色单体移向了同一极，则这个初级精母细胞产生正常精细胞和异常精细胞的比例为 （ ）
A．1：1 B．1：2 C．1：3 D．0：4
解析：原始生殖细胞（精原细胞）经复制形成初级精母细胞；初级精母细胞经减数第一次分裂形成二个次级精母细胞；二个次级精母细胞经减数第二次分裂分别形成2个精细胞。若其中一个次级精母细胞在分裂后期有一对姐妹染色单体移向了同一极，则产生了二个异常精细胞，而另一个次级精母细胞正常分裂形成二个正常精细胞，因此一个初级精母细胞可产生正常精细胞和异常精细胞的比例为1：1。
答案：A
例5．豌豆的高茎对矮茎是显性，现进行两株高茎豌豆间的杂交，后代F1中既有高茎豌豆又有矮茎豌豆，若F1中的全部高茎进行自交，则所有自交后代F2中的表现型之比理论上应为 （ ）
A．3：1：5 B．5：1 C．9：6 D．1：1
解析：根据题目可说明高茎亲本为杂合子，设显性基因为A，隐性基因为a，则Aa×Aa→1/3AA、2/3 Aa，而1/3AA×AA→1/3AA，2/3 Aa×Aa→2/3×（1/4 AA、2/4 Aa、1/4aa）→1/6 AA、1/3 Aa、1/6 aa。故显性性状个体的比例为1/3＋1/6＋1/3＝5/6，隐性性状个体的比例为1/6。
答案：B
例6．已知某一动物种群中仅有Aabb和AAbb两种类型个体（aa的个体在胚胎期致死），两对性状遵循基因自由组合定律，Aabb：AAbb＝1：1，且该种群中雄雌个体比例为1：1，个体间可以自由交配，则该种群自由交配产生的成活子代中能稳定遗传的个体所占比例是 （ ）
A．5/8 B．3/5 C．1/4 D．3/4
解析：本题可利用遗传平衡定律进行计算。在自由交配的情况下，上下代之间种群的基因频率不变。由Aabb：AAbb＝1：1可得A的基因频率为3/4，a的基因频率为1/4。根据遗传平衡定律，子代中AA的基因型频率是A的基因频率的平方，为9/16，子代中aa的基因型频率是a的基因频率的平方，为1/16，Aa的基因型频率为6/16，由于aa的个体在胚胎期致死，所以能温度遗传的个体AA所占的比例是9/16÷（9/16＋6/16）＝3/5。
答案：B
2 12345规律
对DNA分子结构的小结：
一种结构：DNA分子具有一种独特的双螺旋结构
两条单链：两条脱氧核苷酸长链
三种物质：磷酸、脱氧核糖、碱基
四种单位：腺嘌呤脱氧核苷酸、鸟嘌呤脱氧核苷酸、胞嘧啶脱氧核苷酸、胸腺嘧啶脱氧核苷酸
五种元素：C、H、O、N、P
3 121规律
用高茎（DD）和矮茎（dd）豌豆杂交，F1植株自花传粉所得到的F2中，F2中有4种组合方式，3种基因型，2种表现型。其中3种基因型中，DD：Dd：dd为1：2：1。因此本人把这一结论称为“121”规律”。符合“121”规律的还有“一对同源染色体，两条染色体，一个四分体”、“一个细胞，一个中心体，两个中心粒”等。通过染色体的复制，一个染色体，一个着丝点，两个姐妹染色单体，两个DNA分子。
其他的数字规律：
一个四分体＝一对同源染色体＝两条染色体＝四条姐妹染色单体＝四个DNA分子
染色体的特点：染色体上没有姐妹染色单体时，染色体：姐妹染色单体：DNA＝1：0：1；染色体上有姐妹染色单体时，染色体：姐妹染色单体：DNA＝1：2：2
在有丝分裂过程中，染色体和DNA的关系是：间期、前期、中期因同源染色体存在，染色体：DNA＝1：2，后期染色体分开，染色体：DNA＝1：1。
在减数分裂过程中染色体与DNA的关系是：减数第一次分裂过程中前期、中期、后期的染色体：DNA＝1：2；减数第二次分裂过程中前期、中期的染色体：DNA＝1：2，后期和末期的染色体：DNA＝1：1。
4 631规律
在DNA控制蛋白质合成的过程中，要经过转录和翻译两个过程。mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻碱基称为一个密码子，决定一个氨基酸，mRNA是以DNA（基因）一条链为模板转录生成的。所以，DNA分子碱基数：RNA分子碱基数：氨基酸数＝6：3：1。本人把这一结论称做“631”规律。但要注意的是此比例是在不考虑基因的非编码区及内含子等因素时才成立的，在进行翻译时，mRNA上的终止密码子不决定氨基酸，因此准确地说，mRNA上的碱基数目比蛋白质中的氨基酸数目的3倍还要多一些。基因或DNA上的碱基数目比对应的蛋白质中的氨基酸数目的6倍还要多一些。
例7．某蛋白质由两条多肽链组成含50个肽键，则控制合成此肽链的基因片断中至少有多少个碱基 （ ）
A．50个 B．100个 C．300个 D．312个
解析：两条多肽链中有49个肽键，可知氨基酸数目为52个，根据“631”规律，基因片断含碱基为52×6＝312个。
答案：D
例8．某基因片断中含有5400个碱基，则由它控制合成的蛋白质中最多含氨基酸多少种，肽键多少个（ ）
A．20种、899个 B．900种、900个
C．20种、900个 D．20种、1800个
解析：基因片断含碱基5400个，根据“631”规律，由它控制合成的蛋白质最多含氨基酸数目为900个，已知构成蛋白质的氨基酸为20种，900多于20，因此组成该蛋白质的氨基酸最多为20种；题中要求最多含肽键多少个，应考虑为形成一条多肽链，因此有肽键900－1＝899个。
答案：A
例9．一段原核生物的mRNA通过翻译可合成一条含有11个肽键的多肽，则此mRNA分子至少含有的碱基个数及合成这段多肽需要的tRNA个数，依次为（ ）
A．33 11 B．36 12 C．12 36 D．11 36
解析：一条含有11个肽键的多肽是由12个氨基酸缩合形成的。mRNA上三个碱基决定一个氨基酸，则此mRNA分子至少含有的碱基36个，一个氨基酸需要一个tRNA转运，共需要12个tRNA。
答案：B
例10．一段ｍRNA有300个碱基，其中A和G有120个，那么转录该mRNA的一段DNA分子中C和T的个数以及翻译合成一条多肽时脱去的水分子数分别是（ ）
A．129个、100个 B．180个、99个
C．300个、99个 D．300个、100个
解析：该段mRNA上的300个碱基中，A和G有120个，C和U就有180个。转录出该mRNA的一段DNA中的模板链中C和T有120个，互补链中的C和T就有180个。该mRNA翻译的蛋白质中有300÷3＝100个氨基酸，此过程脱水缩合失去100－1＝99个水分子。
答案：C
5 9331规律
用黄色圆粒（YYRR）和绿色皱粒（yyrr）豌豆杂交，F1植株自花传粉所得到的F2中，F2中有16种组合方式，9种基因型，4种表现型。其中4种表现型中，黄色圆粒：黄色皱粒：绿色圆粒：绿色皱粒为9：3：3：1。因此本人把这一结论称为“9331”规律”。
另外，在利用孟德尔的遗传定律推理生物个体基因型的过程中，要解除学生的定式思维，解读好题干中给出的信息点，注意有时出现的不完全显性、累加效应和某一基因型致死等现象，对于具有两对等位基因的个体杂交产生后代表现型比例不是9：3：3：1，而可能出现为12：3：1或9：6：1或9：3：4或9：7等比例关系，来寻找突破口。要合理利用孟德尔的遗传定律，化繁为简，进行变式计算。
例11．具有两对相对性状（常染色体独立遗传）的纯合体杂交得F1，F1自交得到 F2，F2中能稳定遗传的新个体占 F2中新类型的比例为 （ ）
A．1/5 B．1/3 C．1/3或1/5 D．9/16
解析：具有两对相对性状（独立遗传）的纯合体基因型可分别为AABB和aabb或aaBB和AAbb。当两纯合体基因型可为AABB和aabb时，根据“9331”规律，F2中新类型为单显性（3＋3），其中能稳定遗传的为（1＋1），故此题答案为1/3；当两纯合体基因型为aaBB（单显）和AAbb（单显）时，F2中新类型应为双显性（9）和双隐性（1），所以能稳定遗传的新个体占F2新类型的比例为2/10。
答案：C
例12．假定基因A是视网膜正常所必需的，基因B是视神经正常所必需的。现有基因型为AaBb的双亲，他们生育视觉正常的孩子的可能性是 （ ）
A．3/16 B．4/16 C．7/16 D．9/16
解析：据题意可知，视网膜、视神经必须都正常，视觉才正常。也就是说，只有同时存在基因A和B时，所对应的性状才为视觉正常，其基因型为A B 。根据“9331”规律，“9”表示双显性，占9/16。
答案：D
例13．2003年10月发射的“神舟五号”在航天搭载实验中，有一批基因型为BbCc的实验鼠，已知B决定黑色毛，b决定褐色毛，C决定毛色存在，c决定毛色不存在（即白色）。则实验鼠繁殖后，子代表现型黑色∶褐色∶白色的理论比值为 （ ）
A．9：3：4 B．9：4：3 C． 3：4：9 D．4：9：3
解析：由题意可知，后代B C 类型毛色为黑色，占9/16；bb C 类型毛色为褐色，占3/16；B cc和bbcc类型毛色为白色，占4/16（3/16＋1/16＝4/16）。
答案：A
例14．牡丹的花色种类多种多样，其中白色的是不含花青素，深红色的含花青素最多，花青素含量的多少决定着花瓣颜色的深浅，由两对独立遗传的基因（A和a，B和b）所控制；显性基因A和B可以使花青素含量增加，两者增加的量相等，并且可以累加。若一深红色牡丹同一白色牡丹杂交，得到中等红色的个体。若这些个体自交，其子代将出现花色的种类和比例分别是 （ ）
A．3种；9∶6∶１ B．4种；9∶3∶3∶1
C．5种；1∶4∶6∶4∶1 D．6种；1∶4∶3∶3∶4∶1
解析：本题考查基因的自由组合定律，侧重考查子代个体的基因型和表现型，解题时要注意理解题干中“显性基因A和B可以使花青素含量增加，两者增加的量相等，并且可以累加。”这一句话的含义，否则就很容易出错。关于子代的表现型可以这样来理解：AABB、AaBB、AaBb、Aabb、aabb这五个个体花瓣颜色越来越浅。根据题中条件可知，纯种深红色牡丹同纯种白色牡丹杂交后，后代的表现型为中等红色、基因型为AaBb，那么让其自交，在其后代中，基因型有9种，分别为1/16 AABB、2/16AABb、2/16 AaBB、4/16 AaBb、1/16AAbb、2/16Aabb、1/16aaBB、2/16aaBb、1/16aabb。根据题中显隐性关系，表现型有5种，分别为1/16 AABB ，2/16AABb与2/16 AaBB，1/16AAbb、1/16aaBB与4/16 AaBb，2/16Aabb与2/16aaBb，1/16aabb。因此子代5种表现型的比例为1：4：6：4：1。
答案：C
例15．一种观赏植物，纯合的蓝色品种与纯合的红色品种杂交，F1全为蓝色，F1自交，F2为9蓝：6紫：1红。若将F2中的紫色植株用红色植株授粉，则后代表现型及比例为（ ）
A．2红：1蓝 B．2紫：1红 C．1红：1紫 D．3紫：1红
解析：题中虽然只有花色这一相对性状，但给出的分离比为9：6：1，显然是两对性状的分离比，即花色由非同源染色体上两对等位基因控制。根据自由组合定律的结论，蓝色是双显性性状，紫色是一显一隐的性状，红色是双隐性性状。设这两对等位基因为A与a，B与b，那么红色植株基因型必然是aabb，花粉的基因型是ab。故F2中的紫色植株为1/6AAbb、2/6Aabb、1/6aaBB、2/6aaBb。若将F2中的紫色植株用鲜红色植株授粉，则后代表现型为紫色植株的占4/6（2/6Aabb＋2/6aaBb），后代表现型为鲜红植株的占2/6aabb。
答案：B。
6 “一”与“多”规律
一个细胞就是一个生物体，这就是单细胞生物，如细菌、放线菌、蓝藻、酵母菌、草履虫、变形虫、眼虫、衣藻、硅藻等。
一个生物体由多个细胞组成，这就是多细胞生物，如大多数的动植物、青霉、曲霉、蘑菇、木耳、灵芝等。
大多数生物体细胞中都是一个；有些特殊的细胞没有细胞核，如哺乳动物成熟的红细胞、动物血小板、植物筛管细胞等；有些特殊的细胞含有多个细胞核，如植物个体发育过程中的多数胚乳核、脊椎动物的骨骼肌细胞含有几十甚至几百个独立的细胞核。
大多数细胞只含有一个或两个核仁，但也有少数细胞含有多个甚至上千个核仁，但也有一些细胞没有核仁，如原核生物（细菌、放线菌、蓝藻、支原体、衣原体等）的细胞。
肽链（链状肽）中氨基酸数目，肽链数目和肽键数目之间的关系：缩合时失去的水分子数＝肽键数＝氨基酸的分子数－肽链数。一个氨基酸有一个或多个氨基和羧基。
一个DNA上有多个基因，一个基因可以转录形成多个mRNA，一个mRNA理论上只有一个起始密码子。一条mRNA可以结合多个核糖体，合成多条肽链。一个性状可以由一个或多个基因控制，而一个基因也可以控制一个或多个性状。
一种tRNA只能识别和转运一种氨基酸，而一种氨基酸可以由一种或几种tRNA转运。
一种密码子只能决定一种氨基酸，而一种氨基酸可能有一种或几种密码子。
一种B淋巴细胞能增殖分化成多种效应B细胞（浆细胞），一种效应B细胞只能分泌一种特异性抗体。一个抗原分子可以有一种或多种不同的抗原决定簇，一种抗原决定簇会刺激产生一种抗体，因此一种抗原对应一种或几种抗体。
基因与性状之间的复杂关系：在基因分离定律和基因自由组合定律中，一般是用一个基因控制一个性状来说明一些现象的。实际上，在生物体内，性状和基因的关系并非一对一的那么简单，许多情况下存在着十分复杂的关系，多因一效现象和一因多效现象就很广泛地存在于动植物等生物之中。
多因一效：指某一性状的表现是受多个基因控制的。例如玉米中正常叶绿素的合成就取决于50多个非等位基因，只要这些显性基因中的任何一个基因发生变化，就会阻碍叶绿素的正常合成，从而导致白化苗的产生。又如果蝇中，至少有40多个非等位基因与果蝇眼睛色素的形成有关。
一因多效：指一个基因能够影响到多个性状的表现。例如控制豌豆红花的基因决定着红色素的产生，但这些色素不仅影响花的颜色，而且还影响托叶的颜色（也呈红色）只是花的红色性状显得更加突出。又如果蝇中的残翅基因，不仅能使翅膀变得很小，而且使生殖器官的某些部位变形，甚至还会影响到幼虫的生活力和成虫的寿命等。