生物数据处理算法(生物数据有哪些类型)

生物数据计算类知识归类与分析

湖南省耒阳市第一中学　周　伟

　一、蛋白质及核酸的有关计算

（1）蛋白质的肽键数=脱去的水分子数=氨基酸的总数-肽链条数。

（2）蛋白质的相对分子质量=氨基酸总数×氨基酸平均相对分子质量－水的相对分子质量（18）×脱去的水分子数，若还有其他基团也能缩合则视情况而定，比如二硫键（-S-S-）。

（3）氨基酸脱水缩合形成多肽时，游离的—NH2和—COOH分别位于肽链的两端，考虑到可变的R基上有可能含有两种基团，所以游离的—NH2和—COOH数至少等于肽链条数。

（4）病毒含有一种核酸、四种碱基、四种核苷酸；细胞与半自主性细胞器（线粒体与叶绿体）含有两种核酸、五种碱基、八种核苷酸。

　二、细胞呼吸与光合作用的有关计算

（1）有光时，植物同时进行光合作用和呼吸作用，真正光合速率=表观光合速率+呼吸速率；黑暗时，植物不进行光合作用只进行呼吸作用，所以呼吸速率=外界环境中O2减少量或CO2增加量。只要温度相等，有光照和无光照情况下，植物的呼吸作用强度就默认为相等。

（2）酵母菌既能进行有氧呼吸，又能进行无氧呼吸，且两种呼吸都能产生CO2。若放出的CO2的体积与吸收的O2的体积比为1∶1，则只进行有氧呼吸；若放出的CO2的体积与吸收的O2的体积比大于1，则有氧呼吸和无氧呼吸共存；若只有CO2的放出而无O2的吸收，则只进行无氧呼吸。

　三、碱基及DNA复制的有关计算

（1）一个双链DNA分子中，A=T，G=C，A+G=C+T，即嘌呤碱基总数=嘧啶碱基总数。

（2）DNA复制所需的某种碱基（或游离的脱氧核苷酸）数=m·（2n-1），m代表所求的该种碱基（或脱氧核苷酸）在已知DNA分子中的数量，n代表复制次数。

（3）若用同位素标记模板，复制n次后，标记分子所占比例为2/2n，标记链所占的比例为1/2n；若用同位素标记原料，复制n次后，标记分子所占比例为1，标记链所占比例为1-1/2n。

（4）DNA（基因）中碱基数：信使RNA中碱基数：蛋白质中氨基酸数=6∶3∶1，考虑基因中有非编码序列,实际上碱基数目要大于6n,或氨基酸的数目小于n,因此一般命题中带有“至少”或“最多”字样。

　四、遗传概率的有关计算

（1）某生物体含有n对等位基因（独立遗传情况下），则自交后代基因型有3n种，表现型种类在完全显性的情况下有2n种。

（2）含一对等位基因如Aa的生物，连续自交n次产生的后代中Aa占（1/2）n，AA和aa各占1/2×［1-（1/2）n］

（3）常染色体遗传与性别无关（在自然情况下，男女所占的比例为1/2）。男孩患病概率=女孩患病概率=患病孩子的概率；患病男孩概率=患病女孩概率=患病概率×1/2。男孩（或女孩）患病概率:性别在前，可理解为在男孩（或女孩）中求患病孩子的概率；患病男孩（或女孩）概率:性别在后，可理解为在所有后代中求患病男孩（或女孩）的概率。

（4）设某对夫妇后代患甲病的概率为a，后代患乙病的概率为b，则后代完全正常的概率=（1-a）（1-b）=1-a-b+ab，只患一种病的概率=a（1-b）+（1-a）b=a+b-2ab；只患甲病的概率=a（1-b）=a-ab，只患乙病的概率=（1-a）b=b-ab；同时患两种病的概率=ab。

　五、基因频率的有关计算

（1）假设只考虑一对等位基因A、a，在自然状态下的一个种群中：A的基因频率=A的数目/（种群个体数×2）=A的数目/（A的数目+a的数目）；a的基因频率=a的数目/（种群个体数×2）=1-A的数目/（A的数目+a的数目）。

（2）已知种群中每种基因型的频率，可以通过基因型频率计算，一对等位基因中的一个基因频率＝纯合子基因型频率＋1/2×杂合子基因型频率。

（3）X染色体上隐性基因的基因频率＝（雌性个体隐性纯合子的个体数×2＋雄性个体隐性个体的个体数＋雌性个体杂合子的个体数）/（雌性个体的个体数×2＋雄性个体的个体数）。显性基因的基因型频率＝1－隐性基因的基因频率。

（4）一个处于平衡状态的群体，符合“哈代—温伯格定律”，设某种群中，A的基因频率为p，a的基因频率为q，则AA、Aa、aa的基因型频率的计算方法为：p+q＝1，（p+q）2＝1，p2+2pq+q2=1，即AA+2Aa+aa＝1，所以AA%=p2，Aa%=2pq，aa%=q2。此定律需要以下条件：①群体是极大的；②群体中个体间的交配是随机的；③没有突变产生；④没有种群间个体的迁移或基因交流；⑤没有自然选择。因此，这个群体中各基因频率和基因型频率就可一代代稳定不变，保持平衡。

　六、生态系统能量流动的有关计算

（1）能量沿食物链传递过程中，相邻两个营养级之间的传递效率为10%～20%。已知低营养级生物的能量值为A，求高营养级生物能量的获得值X，应该用乘法计算，X的最大值为A×（20%）n(即1/5nA)，最小值为A×（10%）n（即1/10nA），n为高低营养级数的差值或两者之间的箭头数。已知高营养级生物能量的增加值为B，求低营养级生物的能量值X，应该用除法计算，X的最大值为B÷（10%）n（即10nB），最小值为B÷（20%）n（即5nB）。

（2）在食物网中求某一营养级能量的最值，相对要复杂一些。若相关营养级生物（生产者或最高营养级）提供能量的比例或获取能量的比例未知时，则需要选取具体的食物链，即选食物网中最长的食物链或最短的食物链来求得能量的最值；若相关营养级生物（生产者或最高营养级）提供能量的比例或获取能量的比例已知时，则需要用乘法或除法计算每一条食物链的能量值，然后求和。

　　作者简介：周伟，生物奥赛主教练。主要从事生物教学与奥赛培训研究，近年来在《生物学教学》、《中学生物教学》、《吉首大学学报》、《新高考》、《考试报》、《素质教育报》、《中学生理化报》、《中学生学习报》、《当代中学生报》等报刊上发表文章60多篇。

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