高中生物學疑難題簡析

郝紅勝

(山西省翼城中學校 043500)

1 光合作用過程中C3和C5化合物的動態平衡

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

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

圖1 綠色植物由室內移到室外后C3

分析：①根據卡爾文循環可知，一分子C5化合物與一分子CO2結合，生成兩分子C3化合物，當光反應和暗反應處于平衡狀態時，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環境，光反應和暗反應已經達到平衡狀態，所以C3化合物是C5化合物相對值的2倍。②植物由室內轉移到室外后，光反應增強，[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含量的變化總是處于動態平衡狀態，當某一環境條件改變以后，原有的平衡被打破，各種中間產物的含量也會發生相應的變化，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化合物又會逐漸變為C5化合物相對值的2倍。所以，若實驗繼續進行，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型均正常。若弟弟與人群中表現正常的女性結婚，其子女患該病的概率為多少？(基因用A、a表示；假設人群中致病基因頻率為1/10，結果用分數表示)。

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

伴性遺傳習題中基因頻率計算的難點在于，雌雄個體性染色體組成不同，使雌雄個體性染色體上相應基因數目有所不同。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)計算基因數目時不需乘以2就可以。

例3：調查某校學生中關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 生態系統能量流動中流動比例改變的有關問題

例4：某島嶼上，人們以谷物和家畜家禽為食，能量供應比例為1∶1。由于人口增長，食物不足，想將谷物與肉類能量供應比例改為3∶1。按10%的傳遞效率計算，調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入手，即逆能量流動方向計算；二是人類獲得的能量比例調整前后，谷物流入第二營養級的能量值不變，一定要抓住此等量關系為切入點來解題。

圖3 調整前的食物網

設：調整前人們獲得的能量為x(圖3)，調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 調整后的食物網