高中生物學(xué)疑難題簡析

郝紅勝

(山西省翼城中學(xué)校 043500)

1 光合作用過程中C3和C5化合物的動態(tài)平衡

影響光合作用的因素中，光照強(qiáng)度、CO2濃度、溫度等，任意一種環(huán)境因素的改變都會引起光合作用的中間產(chǎn)物C3、C5、[H]、ATP及(CH2O)合成量的相應(yīng)變化。如果某種環(huán)境因素改變后成為一個定值，那么光合作用各中間產(chǎn)物含量的相應(yīng)變化是否仍然繼續(xù)？

例1：圖1是春季晴朗的一天中午，某綠色盆栽植物由室內(nèi)轉(zhuǎn)移到室外后，植物體內(nèi)C3和C5化合物相對含量的變化。問：①植物在長期的室內(nèi)環(huán)境中，C3化合物的含量是C5化合物2倍，原因是什么？②將植物所處的環(huán)境由室內(nèi)轉(zhuǎn)移到室外后，C5化合物含量升高的原因是什么？③若使該植物繼續(xù)處于室外環(huán)境中，C3化合物的含量是否會高于C5化合物？

圖1 綠色植物由室內(nèi)移到室外后C3

分析：①根據(jù)卡爾文循環(huán)可知，一分子C5化合物與一分子CO2結(jié)合，生成兩分子C3化合物，當(dāng)光反應(yīng)和暗反應(yīng)處于平衡狀態(tài)時，C3化合物的相對值便是C5化合物相對值的2倍。由于該植物長期處于室內(nèi)環(huán)境，光反應(yīng)和暗反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，所以C3化合物是C5化合物相對值的2倍。②植物由室內(nèi)轉(zhuǎn)移到室外后，光反應(yīng)增強(qiáng)，[H]和ATP含量升高，C3化合物還原加快，而CO2固定速度不變，所以C3化合物會減少，C5化合物會增多。③光合作用過程中各物質(zhì)含量的變化總是處于動態(tài)平衡狀態(tài)，當(dāng)某一環(huán)境條件改變以后，原有的平衡被打破，各種中間產(chǎn)物的含量也會發(fā)生相應(yīng)的變化，但這種變化只是暫時的。如果長期維持改變后的條件，植物的光合作用就會在動態(tài)變化過程中逐漸趨向新條件下的平衡，即C3化合物又會逐漸變?yōu)镃5化合物相對值的2倍。所以，若實(shí)驗繼續(xù)進(jìn)行，上圖的演變過程則如圖2所示。

2 遺傳題中哈迪-溫伯格定律的應(yīng)用

有些遺傳題明確告知某基因的基因頻率，就暗示著能用哈迪-溫伯格定律來解此題。

例2(2013年重慶高考題)：某一單基因遺傳病家庭，女兒患病，其父母和弟弟的表現(xiàn)型均正常。若弟弟與人群中表現(xiàn)正常的女性結(jié)婚，其子女患該病的概率為多少？(基因用A、a表示；假設(shè)人群中致病基因頻率為1/10，結(jié)果用分?jǐn)?shù)表示)。

圖2 植物的光合作用趨向新條件下的平衡

分析：由于女兒患病父母正常，首先確定該病的遺傳方式為常染色體隱性遺傳病，然后確定表現(xiàn)型正常的弟弟為雜合體(Aa)的概率為2/3，再由人群中致病基因(a)頻率為1/10的已知條件，按哈迪-溫伯格定律推出人群中正常(AA)的基因頻率為(9/10)2，雜合體(Aa)的基因頻率為2×9/10×1/10。

最后確定正常人群中雜合體(Aa)比例為(2×9/10×1/10)÷[(9/10)2+2×9/10×1/10]=2/11。至此，該題則迎刃而解，其子女患該病的概率為2/3Aa×2/11Aa→1/4×2/3×2/11aa，即1/33。

3 伴性遺傳中基因頻率的計算

伴性遺傳習(xí)題中基因頻率計算的難點(diǎn)在于，雌雄個體性染色體組成不同，使雌雄個體性染色體上相應(yīng)基因數(shù)目有所不同。只要抓住性染色體組成相同的個體(如XY型性別決定中的雌性)計算基因數(shù)目時要乘以2，而性染色體組成不同的個體(如XY型性別決定中的雄性)計算基因數(shù)目時不需乘以2就可以。

例3：調(diào)查某校學(xué)生中關(guān)于某種性狀的各種基因型及比例為：XBXB(42.32%)，XBXb(7.36%)，XbXb(0.32%)，XBY(46%)，XbY(4%)，則該校學(xué)生中XB和Xb的基因頻率分別是多少？

Xb基因頻率=(7.36%+0.32%×2+4%)÷(42.32%×2+7.36%×2+0.32%×2+46%+4%)=8%；XB基因頻率=1-8%=92%。

4 生態(tài)系統(tǒng)能量流動中流動比例改變的有關(guān)問題

例4：某島嶼上，人們以谷物和家畜家禽為食，能量供應(yīng)比例為1∶1。由于人口增長，食物不足，想將谷物與肉類能量供應(yīng)比例改為3∶1。按10%的傳遞效率計算，調(diào)整后人們得到的能量是原來的多少倍？

分析：解此類題時，一是不能順著能量流動方向推算，即從谷物供能開始，一定要從人類獲得的能量比例改變?nèi)胧郑茨婺芰苛鲃臃较蛴嬎?；二是人類獲得的能量比例調(diào)整前后，谷物流入第二營養(yǎng)級的能量值不變，一定要抓住此等量關(guān)系為切入點(diǎn)來解題。

圖3 調(diào)整前的食物網(wǎng)

設(shè)：調(diào)整前人們獲得的能量為x(圖3)，調(diào)整后人們獲得的能量為y(圖4)。則：1/2x÷10%+1/2x÷(10%)2=3/4y÷10%+1/4y÷(10%)2，最終得出：y/x=1.7。

圖4 調(diào)整后的食物網(wǎng)