《人教版必修一生物思维导图》
一、 细胞的分子组成
1. 无机物
1.1 水 (H₂O)
1.1.1 存在形式
- 自由水：生物体内主要的溶剂，参与多种生化反应，运输营养物质和代谢废物。
- 结合水：细胞结构的组成成分，参与生命活动缓慢。
1.1.2 含量
- 生物体含量最多的化合物。
- 含量与生物种类、组织器官、年龄等因素有关。
1.1.3 功能
- 细胞内良好的溶剂
- 参与生化反应
- 运输营养物质和代谢废物
- 维持细胞形态和渗透压
- 调节生物体温度
1.2 无机盐
1.2.1 存在形式
- 离子形式
1.2.2 种类
- 微量元素：Fe、Zn、Cu、Mn、Mo、B等。
- 大量元素：K、Na、Ca、Mg、P、S、Cl等。
1.2.3 功能
- 维持细胞生命活动
- 构成细胞的组成成分，如骨骼中的钙盐。
- 维持细胞的渗透压、酸碱平衡。
- 参与构成某些复杂化合物，如血红蛋白中的铁。
2. 有机物
2.1 糖类
2.1.1 种类
- 单糖：葡萄糖、果糖、半乳糖、核糖、脱氧核糖。
- 二糖：蔗糖、麦芽糖、乳糖。
- 多糖：淀粉、纤维素、糖原。
2.1.2 功能
- 主要的能源物质：葡萄糖是细胞直接利用的能源物质。
- 构成细胞的结构物质：纤维素是植物细胞壁的主要成分。
- 参与细胞识别。
- 储存能量：淀粉（植物）、糖原（动物）。
2.2 脂质
2.2.1 种类
- 脂肪：
- 由甘油和脂肪酸组成。
- 储能物质。
- 绝热，保护内脏。
- 磷脂：
- 由甘油、脂肪酸、磷酸和胆碱组成。
- 构成细胞膜的重要成分。
- 固醇：
- 胆固醇：构成动物细胞膜的重要成分，参与调节代谢。
- 性激素：促进生殖器官的发育和生殖细胞的形成。
- 维生素D：促进钙、磷的吸收。
2.2.2 功能
- 储能物质
- 构成细胞膜的重要成分
- 参与调节生命活动
2.3 蛋白质
2.3.1 基本组成单位
- 氨基酸：
- 20种氨基酸。
- 结构通式：H₂N-CHR-COOH，R基不同决定氨基酸种类。
- 通过脱水缩合形成肽链。
2.3.2 结构层次
- 一级结构：氨基酸的种类、数目、排列顺序。
- 二级结构：α螺旋、β折叠。
- 三级结构：在二级结构基础上进一步盘曲、折叠。
- 四级结构：多个具有三级结构的亚基组成。
2.3.3 功能
- 结构蛋白：构成细胞和生物体的结构成分。
- 催化功能：酶。
- 运输功能：血红蛋白。
- 免疫功能：抗体。
- 调节功能：胰岛素。
- 信息传递功能：激素。
2.4 核酸
2.4.1 种类
- DNA (脱氧核糖核酸)
- RNA (核糖核酸)
2.4.2 基本组成单位
- 脱氧核苷酸：磷酸、脱氧核糖、含氮碱基(A、T、C、G)。
- 核糖核苷酸：磷酸、核糖、含氮碱基(A、U、C、G)。
2.4.3 功能
- DNA：遗传物质，携带遗传信息，控制生物的性状。
- RNA：参与蛋白质的合成。
二、 细胞的结构
1. 细胞膜
1.1 主要成分
- 磷脂双分子层：构成基本骨架。
- 蛋白质：
- 镶嵌、贯穿、覆盖。
- 决定膜的功能。
- 糖类：与蛋白质结合成糖蛋白，与脂质结合成糖脂。
1.2 功能
- 将细胞与外界环境分隔开。
- 控制物质进出细胞。
- 进行细胞间的信息交流。
2. 细胞质
2.1 细胞质基质
- 液态的基质，含有多种酶、无机盐、糖类、氨基酸等。
- 进行多种代谢反应。
2.2 细胞器
2.2.1 线粒体
- 双层膜结构。
- 进行有氧呼吸的主要场所。
- 含有少量DNA和RNA。
2.2.2 叶绿体
- 双层膜结构。
- 进行光合作用的场所。
- 含有少量DNA和RNA。
2.2.3 内质网
- 单层膜结构。
- 蛋白质的合成和加工的场所。
- 脂质的合成场所。
2.2.4 高尔基体
- 单层膜结构。
- 蛋白质的加工、包装和运输。
- 与植物细胞壁的形成有关。
2.2.5 核糖体
- 无膜结构。
- 蛋白质合成的场所。
2.2.6 溶酶体
- 单层膜结构。
- 含有多种水解酶，分解衰老、损伤的细胞器和吞噬的病原体。
2.2.7 中心体
- 无膜结构。
- 与细胞的有丝分裂有关。
2.2.8 液泡
- 单层膜结构。
- 含有糖类、无机盐、色素、蛋白质等。
- 调节细胞渗透压，维持细胞形态。
3. 细胞核
3.1 结构
- 核膜：双层膜结构，控制物质进出。
- 核孔：物质进出细胞核的通道。
- 核仁：与rRNA的合成有关。
- 染色质：由DNA和蛋白质组成，是遗传物质的载体。
3.2 功能
- 遗传物质储存和复制的场所。
- 细胞代谢和遗传的控制中心。
三、 细胞的生命历程
1. 细胞的生长
- 细胞体积增大。
2. 细胞的分裂
2.1 有丝分裂
2.1.1 过程
- 前期：染色质螺旋化形成染色体，核膜、核仁消失，纺锤体形成。
- 中期：染色体的着丝点排列在赤道板上。
- 后期：着丝点分裂，姐妹染色单体分开，成为独立的染色体，向细胞两极移动。
- 末期：染色体解旋为染色质，核膜、核仁重新出现，纺锤体消失，细胞分裂为两个子细胞。
2.1.2 意义
- 保证亲代和子代细胞遗传物质的稳定性。
2.2 无丝分裂
- 没有染色体出现。
3. 细胞的分化
- 细胞的形态、结构和生理功能发生差异。
4. 细胞的衰老
- 细胞内酶活性降低，色素积累，呼吸速率减慢，细胞核体积增大，细胞膜的通透性改变。
5. 细胞的凋亡
- 基因决定的细胞程序性死亡。
6. 细胞的癌变
- 由于致癌因子作用，细胞发生遗传物质改变，变成不受机体控制的恶性增殖细胞。
四、 物质进出细胞的方式
1. 被动运输
1.1 自由扩散
- 物质顺浓度梯度跨膜运输，不需要载体蛋白，不需要消耗能量。
- 例如：氧气、二氧化碳、水、脂溶性小分子。
1.2 协助扩散
- 物质顺浓度梯度跨膜运输，需要载体蛋白，不需要消耗能量。
- 例如：葡萄糖进入红细胞。
2. 主动运输
- 物质逆浓度梯度跨膜运输，需要载体蛋白，需要消耗能量。
- 例如：K⁺、Na⁺。
3. 胞吞和胞吐
- 大分子物质进出细胞的方式，需要消耗能量。
- 胞吞：细胞膜内陷，将大分子包裹形成囊泡进入细胞。
- 胞吐：囊泡与细胞膜融合，将大分子释放到细胞外。
五、 酶
1. 酶的概念
- 由活细胞产生的具有催化作用的有机物，绝大多数是蛋白质，少数是RNA。
2. 酶的特性
- 高效性：酶的催化效率比无机催化剂高。
- 专一性：一种酶只能催化一种或一类化学反应。
- 温和性：酶在温和的条件下进行催化反应。
3. 影响酶活性的因素
- 温度：
- 最适温度：酶活性最高。
- 高温：酶变性失活。
- 低温：酶活性降低，但空间结构未改变。
- pH：
- 最适pH：酶活性最高。
- 过酸或过碱：酶变性失活。
- 酶浓度：
- 底物充足时，酶促反应速率与酶浓度成正比。
- 底物浓度：
- 酶量一定时，底物浓度增加，酶促反应速率增加，直至饱和。
六、 细胞的能量通货——ATP
1. ATP的结构
- 腺苷三磷酸，由腺嘌呤、核糖和三个磷酸基团组成。
2. ATP的生成
- 光合作用、呼吸作用。
3. ATP的利用
- 细胞的各项生命活动都需要ATP提供能量。
4. ATP的特点
- 含量少，转化快。
- 能量的直接来源。