《高中生物必修一的思维导图》
一、细胞的分子组成
1. 无机物
1.1 水
1.1.1 存在形式
- 自由水：含量高，参与代谢，运输物质
- 结合水：细胞结构的重要组成成分
1.1.2 作用
- 良好的溶剂
- 运输养料和代谢废物
- 直接参与化学反应
- 维持细胞形态和细胞内缓冲作用
- 调节生物体的温度（高比热容）
1.2 无机盐
1.2.1 存在形式
- 离子形式
1.2.2 作用
- 构成细胞的组成成分
- 维持细胞的生命活动（如维持细胞的渗透压、酸碱平衡）
2. 有机物
2.1 糖类
2.1.1 单糖
- 葡萄糖：主要能源物质
- 果糖：植物果实中的糖类
- 半乳糖：乳汁中的糖类
- 核糖：构成RNA的成分
- 脱氧核糖：构成DNA的成分
2.1.2 二糖
- 麦芽糖：葡萄糖+葡萄糖
- 蔗糖：葡萄糖+果糖
- 乳糖：葡萄糖+半乳糖
2.1.3 多糖
- 淀粉：植物细胞中的储能物质
- 纤维素：植物细胞壁的主要成分
- 糖原：动物细胞中的储能物质
2.1.4 作用
- 主要的能源物质
- 细胞的结构成分
- 参与细胞识别
2.2 脂质
2.2.1 脂肪
- 组成：甘油和脂肪酸
- 功能：储能物质，绝热，保护内脏器官
2.2.2 磷脂
- 组成：甘油、脂肪酸、磷酸和胆碱
- 功能：细胞膜的主要成分
2.2.3 固醇
- 胆固醇：构成动物细胞膜的成分，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：促进钙的吸收
2.2.4 作用
- 储能
- 构成细胞膜的重要成分
- 参与生命活动的调节
2.3 蛋白质
2.3.1 组成元素
- C、H、O、N，部分含有S、P
2.3.2 基本单位
- 氨基酸
2.3.3 氨基酸的结构特点
- 至少含有一个氨基和一个羧基
- 都有一个-H和一个-R基团连接在同一个碳原子上
2.3.4 肽链的形成
- 脱水缩合
- 肽键：-CO-NH-
2.3.5 蛋白质的结构
- 一级结构：氨基酸的种类、数目、排列顺序
- 二级结构：肽链盘旋、折叠形成的空间结构
- 三级结构：二级结构进一步折叠、盘曲形成的空间结构
- 四级结构：多个具有三级结构的亚基组成的复杂结构
2.3.6 蛋白质的功能
- 结构蛋白：构成细胞和生物体的结构
- 催化：酶
- 运输：血红蛋白
- 调节：胰岛素
- 免疫：抗体
- 信息传递：受体蛋白
2.3.7 蛋白质的变性
- 高温、过酸、过碱等条件下，蛋白质空间结构改变，丧失生物活性。
2.4 核酸
2.4.1 种类
- DNA（脱氧核糖核酸）
- RNA（核糖核酸）
2.4.2 基本单位
- 核苷酸
2.4.3 核苷酸的组成
- 磷酸
- 五碳糖（脱氧核糖或核糖）
- 含氮碱基（A、T、C、G或A、U、C、G）
2.4.4 DNA的结构
- 双螺旋结构
- 两条脱氧核苷酸链反向平行
- 碱基互补配对原则（A-T，G-C）
2.4.5 RNA的结构
- 单链结构（tRNA例外）
- 碱基互补配对原则（A-U，G-C）
2.4.6 功能
- 遗传信息的携带者（DNA）
- 参与蛋白质的合成（RNA）
二、细胞的结构
1. 细胞膜系统
1.1 细胞膜
1.1.1 成分
- 脂质（主要是磷脂）、蛋白质、少量糖类
1.1.2 结构特点
- 流动性
- 不对称性
1.1.3 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
1.2 细胞器膜
- 内质网膜
- 高尔基体膜
- 溶酶体膜
- 线粒体膜
- 叶绿体膜
1.3 核膜
1.3.1 组成
- 双层膜
1.3.2 功能
- 将细胞核与细胞质分隔开
- 控制物质进出细胞核
2. 细胞器
2.1 线粒体
- 双层膜结构
- 进行有氧呼吸的主要场所
2.2 叶绿体
- 双层膜结构
- 进行光合作用的场所
2.3 内质网
- 单层膜结构
- 蛋白质的加工、运输和脂质的合成场所
2.4 高尔基体
- 单层膜结构
- 蛋白质的加工、分类和包装场所
- 与植物细胞壁的形成有关
2.5 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，吞噬并杀死侵入细胞的病毒或病菌
2.6 核糖体
- 无膜结构
- 合成蛋白质的场所
2.7 中心体
- 无膜结构
- 与细胞的有丝分裂有关
2.8 液泡
- 单层膜结构
- 含有细胞液，维持细胞的渗透压，调节细胞的酸碱平衡
3. 细胞核
3.1 结构
- 核膜
- 核仁
- 染色质（染色体）
3.2 功能
- 遗传信息的储存和复制场所
- 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
- 有丝分裂
- 间期：DNA复制和相关蛋白质的合成
- 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，成为染色体，向细胞两极移动
- 末期：染色体解螺旋形成染色质，核膜、核仁重新出现，细胞质分裂
3. 细胞的分化
- 细胞的形态、结构和功能发生变化
- 基因选择性表达
4. 细胞的衰老和凋亡
- 细胞衰老：酶活性降低，细胞内色素积累，细胞核体积增大
- 细胞凋亡：细胞程序性死亡，受基因控制
5. 细胞癌变
- 原癌基因和抑癌基因发生突变
- 细胞无限增殖，失去接触抑制
四、物质进出细胞的方式
1. 被动运输
1.1 自由扩散
- 顺浓度梯度运输
- 不需要载体
- 不需要能量
- 例如：O2、CO2、H2O
1.2 协助扩散
- 顺浓度梯度运输
- 需要载体
- 不需要能量
- 例如：葡萄糖进入红细胞
2. 主动运输
- 逆浓度梯度运输
- 需要载体
- 需要能量
- 例如：K+、Na+
3. 胞吞和胞吐
- 转运大分子
- 需要能量
- 依赖细胞膜的流动性
五、酶和ATP
1. 酶
1.1 酶的本质
- 大多数是蛋白质，少数是RNA
1.2 酶的特性
- 高效性
- 专一性
- 作用条件温和
1.3 酶的作用机理
- 降低化学反应的活化能
1.4 影响酶活性的因素
- 温度
- pH
2. ATP
2.1 ATP的结构
- A-P~P~P
- A：腺苷
- P：磷酸基团
- ~：高能磷酸键
2.2 ATP的合成和水解
- ATP水解：ATP → ADP + Pi + 能量
- ATP合成：ADP + Pi + 能量 → ATP
2.3 ATP的功能
- 直接能源物质
- 为生命活动提供能量
六、光合作用和细胞呼吸
1. 光合作用
1.1 场所
- 叶绿体
1.2 过程
- 光反应阶段
- 场所：类囊体薄膜
- 水的光解：2H2O → 4[H] + O2
- ATP的生成：ADP + Pi + 光能 → ATP
- 暗反应阶段
- 场所：叶绿体基质
- CO2的固定：CO2 + C5 → 2C3
- C3的还原：2C3 + [H] + ATP → (CH2O) + C5
1.3 影响光合作用的因素
- 光照强度
- CO2浓度
- 温度
2. 细胞呼吸
2.1 有氧呼吸
- 场所：细胞质基质和线粒体
- 过程
- 第一阶段：葡萄糖分解成丙酮酸和少量[H]，释放少量能量
- 第二阶段：丙酮酸和水反应生成CO2和大量[H]，释放少量能量
- 第三阶段：[H]和O2反应生成水，释放大量能量
2.2 无氧呼吸
- 场所：细胞质基质
- 过程
- 第一阶段：葡萄糖分解成丙酮酸和少量[H]，释放少量能量
- 第二阶段：丙酮酸转化成酒精和CO2或乳酸
2.3 影响细胞呼吸的因素
- 温度
- O2浓度