在高中生物教材的遺傳基本定律、有絲分裂、減數(shù)分裂、基因的本質(zhì)、基因的表達(dá)等章節(jié)中，存在著許多的數(shù)量關(guān)系?，F(xiàn)將它們進(jìn)行整理、比較、總結(jié)和歸納，找出各自的內(nèi)在聯(lián)系，類比發(fā)現(xiàn)規(guī)律。這樣有利于加強(qiáng)學(xué)生對一些重要的生物學(xué)知識的理解，培養(yǎng)學(xué)生分析問題、快速靈活解決問題的思維能力，從而提高生物學(xué)習(xí)的效率。
1． 11規(guī)律
在綠色植物進(jìn)行光合作用過程中，吸收CO2的摩爾數(shù)與釋放O2的摩爾數(shù)之比為1：1。
在進(jìn)行有氧呼吸過程中，吸收O2的摩爾數(shù)與釋放CO2的摩爾數(shù)之比為1：1。
一個卵母細(xì)胞通過減數(shù)分裂產(chǎn)生一個卵細(xì)胞，所以卵母細(xì)胞數(shù)與卵細(xì)胞數(shù)的比例為1：1。一個初級卵母細(xì)胞通過減數(shù)第一次分裂產(chǎn)生一個次級卵母細(xì)胞，再通過減數(shù)第二次分裂產(chǎn)生一個卵細(xì)胞。
具有一對等位基因的生物個體，通過減數(shù)分裂產(chǎn)生的配子類型有2種，比例為1：1。具有兩對等位基因的生物個體，通過減數(shù)分裂產(chǎn)生的配子類型有4[22＝4]種，比例為1：1：1：1[（1：1）2＝（1：1）（1：1）＝1：1：1：1。
在整個雙鏈DNA分子中，腺嘌呤脫氧核苷酸的數(shù)目等于胸腺嘧啶脫氧核苷酸的數(shù)目，鳥嘌呤脫氧核苷酸的數(shù)目等于胞嘧啶脫氧核苷酸的數(shù)目，即A：T＝1：1，C：G＝1：1。
在孟德爾利用豌豆進(jìn)行一對相對性狀的雜交試驗(yàn)中，雜種產(chǎn)生配子種類的比例、雜種測交后代的表現(xiàn)型比例、雜種測交后代的基因型比例均為1∶1。
XY型性別決定的生物，由于雄配子中含X的配子與含Y的配子之比為1：1，決定了群體中的性別比例接近于1：1。
例1．基因型為Aa的動物產(chǎn)生的雌雄配子的數(shù)量比是（ ）
A．雌雄配子的數(shù)目相等 B．雌配子：雄配子為3：1
C．雌配子：雄配子為1：1 D．雌配子A：雌配子a為1：1
解析：Aa的植物產(chǎn)生雌配子的類型A：a＝1：1，雄配子的類型A：a＝1：1。但是對于生物界中同種生物來說，一般產(chǎn)生的雄配子數(shù)量多，而雌配子數(shù)量少，只有這樣才能保證受精作用順利地完成。
答案：D
例2．在哺乳動物睪丸中發(fā)現(xiàn)某些細(xì)胞中的染色體數(shù)目與精原細(xì)胞相同，染色體數(shù)與DNA分子數(shù)之比為1：1。這些細(xì)胞可能是 （ ?。?/span>
A．初級精母細(xì)胞 B．次級精母細(xì)胞 C．精細(xì)胞 D．精子
解析：在減數(shù)分裂過程中，減數(shù)第二次分裂后期由于姐妹染色單體分開，染色體可以恢復(fù)到精原細(xì)胞中的數(shù)目，一條染色體上有一個DNA分子。
答案：B
例3．某一生物有四對染色體，假設(shè)一個初級精母細(xì)胞在產(chǎn)生精細(xì)胞的過程中，其中一個次級精母細(xì)胞在分裂后期有一對姐妹染色單體移向了同一極，則這個初級精母細(xì)胞產(chǎn)生正常精細(xì)胞和異常精細(xì)胞的比例為 ?。ā 。?/span>
A．1∶1 B．1∶2 C．1∶3 D．1∶4
解析：一個初級精母細(xì)胞通過減數(shù)第一次分裂后產(chǎn)生兩個次級精母細(xì)胞，次級精母細(xì)胞通過減數(shù)第二次分裂后產(chǎn)生四個精細(xì)胞。由于一個次級精母細(xì)胞在減數(shù)第二次分裂的后期有一對姐妹染色單體移向了同一極，那么這個次級精母細(xì)胞所產(chǎn)生的兩個精細(xì)胞異常。另一個次級精母細(xì)胞通過正常的減數(shù)分裂產(chǎn)生了兩個正常的精細(xì)胞，所以正常精細(xì)胞和異常精細(xì)胞的比例為1：1。
答案：A
例4．某一生物有四對染色體。假設(shè)一個初級精母細(xì)胞在產(chǎn)生精細(xì)胞的過程中，其中一個次級精母細(xì)胞在分裂后期有一對姐妹染色單體移向了同一極，則這個初級精母細(xì)胞產(chǎn)生正常精細(xì)胞和異常精細(xì)胞的比例為 （ ）
A．1：1 B．1：2 C．1：3 D．0：4
解析：原始生殖細(xì)胞（精原細(xì)胞）經(jīng)復(fù)制形成初級精母細(xì)胞；初級精母細(xì)胞經(jīng)減數(shù)第一次分裂形成二個次級精母細(xì)胞；二個次級精母細(xì)胞經(jīng)減數(shù)第二次分裂分別形成2個精細(xì)胞。若其中一個次級精母細(xì)胞在分裂后期有一對姐妹染色單體移向了同一極，則產(chǎn)生了二個異常精細(xì)胞，而另一個次級精母細(xì)胞正常分裂形成二個正常精細(xì)胞，因此一個初級精母細(xì)胞可產(chǎn)生正常精細(xì)胞和異常精細(xì)胞的比例為1：1。
答案：A
例5．豌豆的高莖對矮莖是顯性，現(xiàn)進(jìn)行兩株高莖豌豆間的雜交，后代F1中既有高莖豌豆又有矮莖豌豆，若F1中的全部高莖進(jìn)行自交，則所有自交后代F2中的表現(xiàn)型之比理論上應(yīng)為 ?。ā 。?/span>
A．3：1：5 B．5：1 C．9：6 D．1：1
解析：根據(jù)題目可說明高莖親本為雜合子，設(shè)顯性基因?yàn)?span>A，隱性基因?yàn)?span>a，則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。故顯性性狀個體的比例為1/3＋1/6＋1/3＝5/6，隱性性狀個體的比例為1/6。
答案：B
例6．已知某一動物種群中僅有Aabb和AAbb兩種類型個體（aa的個體在胚胎期致死），兩對性狀遵循基因自由組合定律，Aabb：AAbb＝1：1，且該種群中雄雌個體比例為1：1，個體間可以自由交配，則該種群自由交配產(chǎn)生的成活子代中能穩(wěn)定遺傳的個體所占比例是 （ ?。?/span>
A．5/8 B．3/5 C．1/4 D．3/4
解析：本題可利用遺傳平衡定律進(jìn)行計算。在自由交配的情況下，上下代之間種群的基因頻率不變。由Aabb：AAbb＝1：1可得A的基因頻率為3/4，a的基因頻率為1/4。根據(jù)遺傳平衡定律，子代中AA的基因型頻率是A的基因頻率的平方，為9/16，子代中aa的基因型頻率是a的基因頻率的平方，為1/16，Aa的基因型頻率為6/16，由于aa的個體在胚胎期致死，所以能溫度遺傳的個體AA所占的比例是9/16÷（9/16＋6/16）＝3/5。
答案：B
2 12345規(guī)律
對DNA分子結(jié)構(gòu)的小結(jié)：
一種結(jié)構(gòu)：DNA分子具有一種獨(dú)特的雙螺旋結(jié)構(gòu)
兩條單鏈：兩條脫氧核苷酸長鏈
三種物質(zhì)：磷酸、脫氧核糖、堿基
四種單位：腺嘌呤脫氧核苷酸、鳥嘌呤脫氧核苷酸、胞嘧啶脫氧核苷酸、胸腺嘧啶脫氧核苷酸
五種元素：C、H、O、N、P
3 121規(guī)律
用高莖（DD）和矮莖（dd）豌豆雜交，F1植株自花傳粉所得到的F2中，F2中有4種組合方式，3種基因型，2種表現(xiàn)型。其中3種基因型中，DD：Dd：dd為1：2：1。因此本人把這一結(jié)論稱為“121”規(guī)律”。符合“121”規(guī)律的還有“一對同源染色體，兩條染色體，一個四分體”、“一個細(xì)胞，一個中心體，兩個中心?！钡?。通過染色體的復(fù)制，一個染色體，一個著絲點(diǎn)，兩個姐妹染色單體，兩個DNA分子。
其他的數(shù)字規(guī)律：
一個四分體＝一對同源染色體＝兩條染色體＝四條姐妹染色單體＝四個DNA分子
染色體的特點(diǎn)：染色體上沒有姐妹染色單體時，染色體：姐妹染色單體：DNA＝1：0：1；染色體上有姐妹染色單體時，染色體：姐妹染色單體：DNA＝1：2：2
在有絲分裂過程中，染色體和DNA的關(guān)系是：間期、前期、中期因同源染色體存在，染色體：DNA＝1：2，后期染色體分開，染色體：DNA＝1：1。
在減數(shù)分裂過程中染色體與DNA的關(guān)系是：減數(shù)第一次分裂過程中前期、中期、后期的染色體：DNA＝1：2；減數(shù)第二次分裂過程中前期、中期的染色體：DNA＝1：2，后期和末期的染色體：DNA＝1：1。
4 631規(guī)律
在DNA控制蛋白質(zhì)合成的過程中，要經(jīng)過轉(zhuǎn)錄和翻譯兩個過程。mRNA上決定一個氨基酸的三個相鄰堿基稱為一個密碼子，決定一個氨基酸，mRNA是以DNA（基因）一條鏈為模板轉(zhuǎn)錄生成的。所以，DNA分子堿基數(shù)：RNA分子堿基數(shù)：氨基酸數(shù)＝6：3：1。本人把這一結(jié)論稱做“631”規(guī)律。但要注意的是此比例是在不考慮基因的非編碼區(qū)及內(nèi)含子等因素時才成立的，在進(jìn)行翻譯時，mRNA上的終止密碼子不決定氨基酸，因此準(zhǔn)確地說，mRNA上的堿基數(shù)目比蛋白質(zhì)中的氨基酸數(shù)目的3倍還要多一些?；蚧?span>DNA上的堿基數(shù)目比對應(yīng)的蛋白質(zhì)中的氨基酸數(shù)目的6倍還要多一些。
例7．某蛋白質(zhì)由兩條多肽鏈組成含50個肽鍵，則控制合成此肽鏈的基因片斷中至少有多少個堿基 （ ?。?/span>
A．50個 B．100個 C．300個 D．312個
解析：兩條多肽鏈中有49個肽鍵，可知氨基酸數(shù)目為52個，根據(jù)“631”規(guī)律，基因片斷含堿基為52×6＝312個。
答案：D
例8．某基因片斷中含有5400個堿基，則由它控制合成的蛋白質(zhì)中最多含氨基酸多少種，肽鍵多少個（ ?。?/span>
A．20種、899個 B．900種、900個
C．20種、900個 D．20種、1800個
解析：基因片斷含堿基5400個，根據(jù)“631”規(guī)律，由它控制合成的蛋白質(zhì)最多含氨基酸數(shù)目為900個，已知構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸為20種，900多于20，因此組成該蛋白質(zhì)的氨基酸最多為20種；題中要求最多含肽鍵多少個，應(yīng)考慮為形成一條多肽鏈，因此有肽鍵900－1＝899個。
答案：A
例9．一段原核生物的mRNA通過翻譯可合成一條含有11個肽鍵的多肽，則此mRNA分子至少含有的堿基個數(shù)及合成這段多肽需要的tRNA個數(shù)，依次為（ ?。?/span>
A．33 11 B．36 12 C．12 36 D．11 36
解析：一條含有11個肽鍵的多肽是由12個氨基酸縮合形成的。mRNA上三個堿基決定一個氨基酸，則此mRNA分子至少含有的堿基36個，一個氨基酸需要一個tRNA轉(zhuǎn)運(yùn)，共需要12個tRNA。
答案：B
例10．一段ｍRNA有300個堿基，其中A和G有120個，那么轉(zhuǎn)錄該mRNA的一段DNA分子中C和T的個數(shù)以及翻譯合成一條多肽時脫去的水分子數(shù)分別是（ ?。?/span>
A．129個、100個 B．180個、99個
C．300個、99個 D．300個、100個
解析：該段mRNA上的300個堿基中，A和G有120個，C和U就有180個。轉(zhuǎn)錄出該mRNA的一段DNA中的模板鏈中C和T有120個，互補(bǔ)鏈中的C和T就有180個。該mRNA翻譯的蛋白質(zhì)中有300÷3＝100個氨基酸，此過程脫水縮合失去100－1＝99個水分子。
答案：C
5 9331規(guī)律
用黃色圓粒（YYRR）和綠色皺粒（yyrr）豌豆雜交，F1植株自花傳粉所得到的F2中，F2中有16種組合方式，9種基因型，4種表現(xiàn)型。其中4種表現(xiàn)型中，黃色圓粒：黃色皺粒：綠色圓粒：綠色皺粒為9：3：3：1。因此本人把這一結(jié)論稱為“9331”規(guī)律”。
另外，在利用孟德爾的遺傳定律推理生物個體基因型的過程中，要解除學(xué)生的定式思維，解讀好題干中給出的信息點(diǎn)，注意有時出現(xiàn)的不完全顯性、累加效應(yīng)和某一基因型致死等現(xiàn)象，對于具有兩對等位基因的個體雜交產(chǎn)生后代表現(xiàn)型比例不是9：3：3：1，而可能出現(xiàn)為12：3：1或9：6：1或9：3：4或9：7等比例關(guān)系，來尋找突破口。要合理利用孟德爾的遺傳定律，化繁為簡，進(jìn)行變式計算。
例11．具有兩對相對性狀（常染色體獨(dú)立遺傳）的純合體雜交得F1，F1自交得到 F2，F2中能穩(wěn)定遺傳的新個體占 F2中新類型的比例為 ?。ā 。?/span>
A．1/5 B．1/3 C．1/3或1/5 D．9/16
解析：具有兩對相對性狀（獨(dú)立遺傳）的純合體基因型可分別為AABB和aabb或aaBB和AAbb。當(dāng)兩純合體基因型可為AABB和aabb時，根據(jù)“9331”規(guī)律，F2中新類型為單顯性（3＋3），其中能穩(wěn)定遺傳的為（1＋1），故此題答案為1/3；當(dāng)兩純合體基因型為aaBB（單顯）和AAbb（單顯）時，F2中新類型應(yīng)為雙顯性（9）和雙隱性（1），所以能穩(wěn)定遺傳的新個體占F2新類型的比例為2/10。
答案：C
例12．假定基因A是視網(wǎng)膜正常所必需的，基因B是視神經(jīng)正常所必需的。現(xiàn)有基因型為AaBb的雙親，他們生育視覺正常的孩子的可能性是 ?。ā 。?/span>
A．3/16 B．4/16 C．7/16 D．9/16
解析：據(jù)題意可知，視網(wǎng)膜、視神經(jīng)必須都正常，視覺才正常。也就是說，只有同時存在基因A和B時，所對應(yīng)的性狀才為視覺正常，其基因型為A B 。根據(jù)“9331”規(guī)律，“9”表示雙顯性，占9/16。
答案：D
例13．2003年10月發(fā)射的“神舟五號”在航天搭載實(shí)驗(yàn)中，有一批基因型為BbCc的實(shí)驗(yàn)鼠，已知B決定黑色毛，b決定褐色毛，C決定毛色存在，c決定毛色不存在（即白色）。則實(shí)驗(yàn)鼠繁殖后，子代表現(xiàn)型黑色∶褐色∶白色的理論比值為 ?。ā 。?/span>
A．9：3：4 B．9：4：3 C． 3：4：9 D．4：9：3
解析：由題意可知，后代B C 類型毛色為黑色，占9/16；bb C 類型毛色為褐色，占3/16；B cc和bbcc類型毛色為白色，占4/16（3/16＋1/16＝4/16）。
答案：A
例14．牡丹的花色種類多種多樣，其中白色的是不含花青素，深紅色的含花青素最多，花青素含量的多少決定著花瓣顏色的深淺，由兩對獨(dú)立遺傳的基因（A和a，B和b）所控制；顯性基因A和B可以使花青素含量增加，兩者增加的量相等，并且可以累加。若一深紅色牡丹同一白色牡丹雜交，得到中等紅色的個體。若這些個體自交，其子代將出現(xiàn)花色的種類和比例分別是 （ ?。?/span>
A．3種；9∶6∶１ B．4種；9∶3∶3∶1
C．5種；1∶4∶6∶4∶1 D．6種；1∶4∶3∶3∶4∶1
解析：本題考查基因的自由組合定律，側(cè)重考查子代個體的基因型和表現(xiàn)型，解題時要注意理解題干中“顯性基因A和B可以使花青素含量增加，兩者增加的量相等，并且可以累加?！边@一句話的含義，否則就很容易出錯。關(guān)于子代的表現(xiàn)型可以這樣來理解：AABB、AaBB、AaBb、Aabb、aabb這五個個體花瓣顏色越來越淺。根據(jù)題中條件可知，純種深紅色牡丹同純種白色牡丹雜交后，后代的表現(xiàn)型為中等紅色、基因型為AaBb，那么讓其自交，在其后代中，基因型有9種，分別為1/16 AABB、2/16AABb、2/16 AaBB、4/16 AaBb、1/16AAbb、2/16Aabb、1/16aaBB、2/16aaBb、1/16aabb。根據(jù)題中顯隱性關(guān)系，表現(xiàn)型有5種，分別為1/16 AABB ，2/16AABb與2/16 AaBB，1/16AAbb、1/16aaBB與4/16 AaBb，2/16Aabb與2/16aaBb，1/16aabb。因此子代5種表現(xiàn)型的比例為1：4：6：4：1。
答案：C
例15．一種觀賞植物，純合的藍(lán)色品種與純合的紅色品種雜交，F1全為藍(lán)色，F1自交，F2為9藍(lán)：6紫：1紅。若將F2中的紫色植株用紅色植株授粉，則后代表現(xiàn)型及比例為（ ?。?/span>
A．2紅：1藍(lán) B．2紫：1紅 C．1紅：1紫 D．3紫：1紅
解析：題中雖然只有花色這一相對性狀，但給出的分離比為9：6：1，顯然是兩對性狀的分離比，即花色由非同源染色體上兩對等位基因控制。根據(jù)自由組合定律的結(jié)論，藍(lán)色是雙顯性性狀，紫色是一顯一隱的性狀，紅色是雙隱性性狀。設(shè)這兩對等位基因?yàn)?span>A與a，B與b，那么紅色植株基因型必然是aabb，花粉的基因型是ab。故F2中的紫色植株為1/6AAbb、2/6Aabb、1/6aaBB、2/6aaBb。若將F2中的紫色植株用鮮紅色植株授粉，則后代表現(xiàn)型為紫色植株的占4/6（2/6Aabb＋2/6aaBb），后代表現(xiàn)型為鮮紅植株的占2/6aabb。
答案：B。
6 “一”與“多”規(guī)律
一個細(xì)胞就是一個生物體，這就是單細(xì)胞生物，如細(xì)菌、放線菌、藍(lán)藻、酵母菌、草履蟲、變形蟲、眼蟲、衣藻、硅藻等。
一個生物體由多個細(xì)胞組成，這就是多細(xì)胞生物，如大多數(shù)的動植物、青霉、曲霉、蘑菇、木耳、靈芝等。
大多數(shù)生物體細(xì)胞中都是一個細(xì)胞核；有些特殊的細(xì)胞沒有細(xì)胞核，如哺乳動物成熟的紅細(xì)胞、動物血小板、植物篩管細(xì)胞等；有些特殊的細(xì)胞含有多個細(xì)胞核，如植物個體發(fā)育過程中的多數(shù)胚乳核、脊椎動物的骨骼肌細(xì)胞含有幾十甚至幾百個獨(dú)立的細(xì)胞核。
大多數(shù)細(xì)胞只含有一個或兩個核仁，但也有少數(shù)細(xì)胞含有多個甚至上千個核仁，但也有一些細(xì)胞沒有核仁，如原核生物（細(xì)菌、放線菌、藍(lán)藻、支原體、衣原體等）的細(xì)胞。
肽鏈（鏈狀肽）中氨基酸數(shù)目，肽鏈數(shù)目和肽鍵數(shù)目之間的關(guān)系：縮合時失去的水分子數(shù)＝肽鍵數(shù)＝氨基酸的分子數(shù)－肽鏈數(shù)。一個氨基酸有一個或多個氨基和羧基。
一個DNA上有多個基因，一個基因可以轉(zhuǎn)錄形成多個mRNA，一個mRNA理論上只有一個起始密碼子。一條mRNA可以結(jié)合多個核糖體，合成多條肽鏈。一個性狀可以由一個或多個基因控制，而一個基因也可以控制一個或多個性狀。
一種tRNA只能識別和轉(zhuǎn)運(yùn)一種氨基酸，而一種氨基酸可以由一種或幾種tRNA轉(zhuǎn)運(yùn)。
一種密碼子只能決定一種氨基酸，而一種氨基酸可能有一種或幾種密碼子。
一種B淋巴細(xì)胞能增殖分化成多種效應(yīng)B細(xì)胞（漿細(xì)胞），一種效應(yīng)B細(xì)胞只能分泌一種特異性抗體。一個抗原分子可以有一種或多種不同的抗原決定簇，一種抗原決定簇會刺激產(chǎn)生一種抗體，因此一種抗原對應(yīng)一種或幾種抗體。
基因與性狀之間的復(fù)雜關(guān)系：在基因分離定律和基因自由組合定律中，一般是用一個基因控制一個性狀來說明一些現(xiàn)象的。實(shí)際上，在生物體內(nèi)，性狀和基因的關(guān)系并非一對一的那么簡單，許多情況下存在著十分復(fù)雜的關(guān)系，多因一效現(xiàn)象和一因多效現(xiàn)象就很廣泛地存在于動植物等生物之中。
多因一效：指某一性狀的表現(xiàn)是受多個基因控制的。例如玉米中正常葉綠素的合成就取決于50多個非等位基因，只要這些顯性基因中的任何一個基因發(fā)生變化，就會阻礙葉綠素的正常合成，從而導(dǎo)致白化苗的產(chǎn)生。又如果蠅中，至少有40多個非等位基因與果蠅眼睛色素的形成有關(guān)。
一因多效：指一個基因能夠影響到多個性狀的表現(xiàn)。例如控制豌豆紅花的基因決定著紅色素的產(chǎn)生，但這些色素不僅影響花的顏色，而且還影響托葉的顏色（也呈紅色）只是花的紅色性狀顯得更加突出。又如果蠅中的殘翅基因，不僅能使翅膀變得很小，而且使生殖器官的某些部位變形，甚至還會影響到幼蟲的生活力和成蟲的壽命等。
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