高一生物必修一思维导图

# 《高一生物必修一思维导图》

## 第一章 走近细胞

### 一、 生命活动离不开细胞
*   **生命系统的结构层次**
    *   细胞 → 组织 → 器官 → 系统 (动物) / 无系统 (植物) → 个体
    *   个体 → 种群 → 群落 → 生态系统 → 生物圈
*   **细胞是生命活动的基本单位**
    *   单细胞生物：一个细胞完成所有生命活动
    *   多细胞生物：以细胞为基础，分工合作
*   **病毒**
    *   无细胞结构，主要由蛋白质外壳和内部核酸 (DNA或RNA) 构成
    *   必须寄生在活细胞内才能生存和繁殖

### 二、 细胞的多样性和统一性
*   **多样性**
    *   形态结构：球形、杆形、纺锤形、不规则形等
    *   大小：差异很大 (如卵细胞 vs 细菌)
    *   功能：不同细胞功能各异
*   **统一性**
    *   基本结构：都有细胞膜、细胞质，遗传物质都是核酸 (DNA)
    *   化学组成：组成元素和化合物种类基本一致
    *   能量代谢：通常以 ATP 作为直接能源
*   **原核细胞 vs 真核细胞**
    *   **主要区别**：有无以核膜为界限的细胞核
    *   **原核细胞 (Prokaryotic cell)**
        *   代表生物：细菌、蓝藻、放线菌、支原体、衣原体
        *   结构特点：
            *   无成形的细胞核，有 **拟核** (含环状DNA)
            *   细胞质中只有 **核糖体** 一种细胞器
            *   可能有细胞壁 (成分与植物不同，主要是肽聚糖)
            *   可能有荚膜、鞭毛
    *   **真核细胞 (Eukaryotic cell)**
        *   代表生物：动物、植物、真菌
        *   结构特点：
            *   有成形的 **细胞核** (有核膜)
            *   有多种复杂的 **细胞器** (线粒体、叶绿体、内质网、高尔基体等)
            *   遗传物质 (DNA) 与蛋白质结合形成 **染色质**
            *   植物细胞通常有细胞壁 (纤维素和果胶)、大液泡，可能有叶绿体
            *   动物细胞通常无细胞壁、无大液泡、无叶绿体，有中心体

## 第二章 组成细胞的分子

### 一、 细胞中的元素和化合物
*   **元素**
    *   **最基本元素**：C
    *   **主要元素**：C, H, O, N, P, S
    *   **大量元素**：C, H, O, N, P, S, K, Ca, Mg
    *   **微量元素**：Fe, Mn, B, Zn, Cu, Mo 等 (含量少但必需)
    *   **统一性**：组成细胞的元素种类基本一致
    *   **差异性**：不同细胞中元素含量差异很大
*   **化合物**
    *   **无机物**
        *   **水**
            *   含量：细胞中含量最多的化合物
            *   存在形式：**自由水** (良好溶剂、参与反应、运输物质)、**结合水** (细胞结构重要组分)
            *   功能：维持细胞形态、调节体温等
        *   **无机盐**
            *   存在形式：大多以离子形式存在
            *   功能：构成某些复杂化合物 (如叶绿素含Mg, 血红蛋白含Fe)、维持细胞和生物体正常生命活动 (如维持渗透压、酸碱平衡、神经兴奋性等)
    *   **有机物** (含C，是生命活动主要承担者)
        *   **蛋白质**
        *   **核酸**
        *   **糖类**
        *   **脂质**

### 二、 生命活动的主要承担者——蛋白质
*   **基本单位**：**氨基酸** (约20种)
    *   **结构通式**：中心碳原子连接-H, -NH₂, -COOH, -R (R基决定种类)
    *   **特点**：至少含一个氨基和一个羧基，且连在同一个碳原子上
*   **形成过程**：**脱水缩合**
    *   场所：核糖体
    *   方式：一个氨基酸的羧基(-COOH)与另一个氨基酸的氨基(-NH₂)脱去一分子水，形成 **肽键** (-CO-NH-)
    *   产物：二肽、多肽 (肽链)
*   **结构层次**
    *   **一级结构**：氨基酸的排列顺序
    *   **空间结构**：肽链盘曲、折叠形成特定的空间结构 (如螺旋、折叠)
*   **多样性**：氨基酸种类、数目、排列顺序及肽链空间结构不同导致蛋白质结构多样性
*   **功能多样性** (结构决定功能)
    *   **催化**：酶 (如蛋白酶)
    *   **运输**：载体蛋白、血红蛋白
    *   **信息传递/调节**：部分激素 (如胰岛素)、受体蛋白
    *   **免疫**：抗体
    *   **结构**：构成细胞和生物体结构 (如胶原蛋白、角蛋白)
*   **特性**：**变性** (高温、强酸、强碱、重金属盐等破坏空间结构，功能丧失，不可逆；低温抑制活性，可恢复)

### 三、 遗传信息的携带者——核酸
*   **基本单位**：**核苷酸**
    *   组成：一分子 **磷酸** + 一分子 **五碳糖** + 一分子 **含氮碱基**
*   **种类**
    *   **DNA (脱氧核糖核酸)**
        *   五碳糖：脱氧核糖
        *   碱基：A (腺嘌呤), T (胸腺嘧啶), C (胞嘧啶), G (鸟嘌呤)
        *   基本单位：脱氧核苷酸 (4种)
        *   结构：通常为规则的 **双螺旋结构**
        *   功能：**携带遗传信息**，是主要的遗传物质
        *   分布：主要在细胞核，少量在线粒体、叶绿体
    *   **RNA (核糖核酸)**
        *   五碳糖：核糖
        *   碱基：A (腺嘌呤), U (尿嘧啶), C (胞嘧啶), G (鸟嘌呤)
        *   基本单位：核糖核苷酸 (4种)
        *   结构：通常为 **单链结构**
        *   功能：传递遗传信息 (mRNA)，构成核糖体 (rRNA)，转运氨基酸 (tRNA)
        *   分布：主要在细胞质
*   **组成元素**：C, H, O, N, P

### 四、 细胞中的糖类和脂质
*   **糖类** (主要能源物质)
    *   **组成元素**：C, H, O
    *   **分类**
        *   **单糖** (不能水解)：**葡萄糖** (细胞主要能源)、果糖、半乳糖、核糖 (构成RNA)、脱氧核糖 (构成DNA)
        *   **二糖** (水解成2分子单糖)：蔗糖 (植物)、麦芽糖 (植物)、乳糖 (动物)
        *   **多糖** (水解成多分子单糖)：
            *   **淀粉** (植物储能)
            *   **纤维素** (植物细胞壁主要成分，结构物质)
            *   **糖原** (动物储能，包括肝糖原和肌糖原)
    *   **检测**：斐林试剂检测还原糖 (葡萄糖、果糖、麦芽糖)，需水浴加热，呈砖红色沉淀
*   **脂质** (储能、保温、构成生物膜)
    *   **组成元素**：主要 C, H, O，有些含 P, N
    *   **特点**：疏水性
    *   **分类**
        *   **脂肪** (甘油 + 脂肪酸)：主要 **储能** 物质，保温，缓冲减压
        *   **磷脂** (甘油 + 脂肪酸 + 磷酸 + ...)：构成 **生物膜** (细胞膜、细胞器膜等) 的重要成分，具有亲水头部和疏水尾部
        *   **固醇**：
            *   **胆固醇**：构成动物细胞膜重要成分，参与血液中脂质运输
            *   **性激素**：促进生殖器官发育和生殖细胞形成
            *   **维生素D**：促进钙、磷吸收
    *   **检测**：苏丹Ⅲ染液染成橘黄色，苏丹Ⅳ染液染成红色

## 第三章 细胞的基本结构

### 一、 细胞膜——系统的边界
*   **成分**：主要 **脂质** (磷脂为主，构成基本骨架) 和 **蛋白质** (种类和数量与功能复杂程度相关)，少量糖类 (与蛋白质或脂质结合形成 **糖被/糖萼**，位于外表面)
*   **结构模型**：**流动镶嵌模型** (Fluid Mosaic Model)
    *   磷脂双分子层构成基本支架 (疏水尾部相对，亲水头部朝外/内)
    *   蛋白质分子镶嵌、覆盖或贯穿于磷脂双分子层中
    *   大多数蛋白质和磷脂分子可以运动
*   **结构特点**：具有 **流动性** (是功能实现的基础)
*   **功能特点**：具有 **选择透过性** (与载体蛋白有关)
*   **功能**
    *   将细胞与外界环境分隔开
    *   **控制物质进出细胞** (核心功能)
    *   进行 **细胞间的信息交流** (与糖被有关)

### 二、 细胞器——系统内的分工合作
*   **具膜细胞器**
    *   **双层膜**
        *   **线粒体**：
            *   形态：椭球形，内膜向内折叠形成 **嵴**，基质含少量DNA、RNA、核糖体
            *   功能：**有氧呼吸的主要场所**，“动力车间”
        *   **叶绿体** (植物、藻类细胞)：
            *   形态：扁平椭球形，内有 **基粒** (由 **类囊体** 堆叠而成，含色素和酶) 和基质 (含少量DNA、RNA、核糖体、酶)
            *   功能：**光合作用的场所**，“养料制造车间”和“能量转换站”
    *   **单层膜**
        *   **内质网**：
            *   形态：网状结构，与核膜、细胞膜相连 (分为粗面和滑面)
            *   功能：蛋白质合成加工 (粗面)、脂质合成 (滑面)、物质运输通道
        *   **高尔基体**：
            *   形态：扁平囊状结构
            *   功能：(动植物不同) 动物细胞与 **分泌蛋白** 的加工、分类、包装和运输有关；植物细胞与 **细胞壁** 的形成有关
        *   **液泡** (主要在成熟植物细胞)：
            *   形态：内含 **细胞液** (水、无机盐、色素、糖类等)
            *   功能：调节渗透压、维持细胞形态、储存物质
        *   **溶酶体** (动物细胞常见)：
            *   形态：内含多种 **水解酶**
            *   功能：分解衰老损伤的细胞器，吞噬并杀死病原体，“消化车间”
*   **无膜细胞器**
    *   **核糖体**：
        *   成分：rRNA 和蛋白质
        *   功能：**合成蛋白质** 的场所，“生产蛋白质的机器”
    *   **中心体** (动物和低等植物细胞)：
        *   结构：由两个互相垂直的中心粒组成
        *   功能：与细胞 **有丝分裂** 有关 (形成纺锤体)
*   **细胞质**：包括细胞质基质和细胞器
    *   **细胞质基质**：呈凝胶状，是多种代谢活动的场所

### 三、 细胞核——系统的控制中心
*   **结构**
    *   **核膜**：双层膜，把核内物质与细胞质分开，上有 **核孔** (实现核质间频繁的物质交换和信息交流，具有选择性)
    *   **染色质**：主要由 **DNA** 和 **蛋白质** 组成，是遗传物质的主要载体；易被碱性染料染成深色 (如龙胆紫、醋酸洋红)；细胞分裂时螺旋化缩短变粗成为 **染色体**
    *   **核仁**：与某种 RNA (rRNA) 的合成以及 **核糖体** 的形成有关
*   **功能**：**遗传信息库** (储存和复制遗传物质)，**细胞代谢和遗传的控制中心**

## 第四章 细胞的物质输入和输出

### 一、 物质跨膜运输的方式
*   **小分子物质**
    *   **被动运输** (顺浓度梯度，不消耗ATP)
        *   **自由扩散 (Simple Diffusion)**
            *   特点：顺浓度梯度，不需载体协助，不消耗能量
            *   实例：O₂, CO₂, H₂O, 甘油，乙醇，苯等进出细胞
        *   **协助扩散 (Facilitated Diffusion)**
            *   特点：顺浓度梯度，**需要载体蛋白** 协助，不消耗能量
            *   实例：葡萄糖进入红细胞
    *   **主动运输 (Active Transport)**
        *   特点：**需要载体蛋白** 协助，**需要消耗ATP**，通常 **逆浓度梯度** (也可顺浓度梯度)
        *   意义：保证细胞按生命活动需要主动选择吸收或排出物质
        *   实例：小肠上皮细胞吸收葡萄糖、氨基酸；根毛细胞吸收无机盐离子；K⁺-Na⁺泵
*   **大分子物质**
    *   **胞吞 (Endocytosis)** 和 **胞吐 (Exocytosis)**
        *   方式：通过细胞膜的 **内陷** (胞吞) 或 **外凸** (胞吐) 形成囊泡
        *   基础：细胞膜的 **流动性**
        *   特点：运输大分子物质或颗粒物质，**需要消耗ATP**
        *   实例：白细胞吞噬病菌 (胞吞)；分泌蛋白 (胰岛素、抗体) 的分泌 (胞吐)

## 第五章 细胞的能量供应和利用

### 一、 降低化学反应活化能的酶
*   **酶 (Enzyme)**：活细胞产生的具有 **催化** 功能的有机物
*   **本质**：绝大多数是 **蛋白质**，少数是 **RNA**
*   **作用机理**：**降低化学反应的活化能**，提高反应速率 (酶不改变反应平衡点，不改变反应本身能量变化)
*   **特性**
    *   **高效性**：催化效率比无机催化剂高得多
    *   **专一性**：一种酶通常只能催化一种或一类化学反应
    *   **作用条件较温和**：在适宜温度和pH下活性最高；过酸、过碱、高温会使酶 (蛋白质) **变性失活** (空间结构破坏)；低温会抑制酶活性 (空间结构未破坏，温度升高可恢复)
*   **影响酶活性的因素**：**温度**、**pH**、底物浓度、酶浓度等

### 二、 细胞的能量“通货”——ATP
*   **ATP (三磷酸腺苷)**：细胞内 **直接** 的能源物质
*   **结构简式**：**A-P~P~P**
    *   A：腺苷 (腺嘌呤 + 核糖)
    *   P：磷酸基团
    *   ~：高能磷酸键 (储存大量能量，远离A的那个易断裂和形成)
*   **ATP 与 ADP 的相互转化** (动态平衡，保证能量供应)
    *   **ATP 水解**：ATP → (酶) → ADP + Pi + 能量 (用于各项生命活动)
    *   **ATP 合成**：ADP + Pi + 能量 → (酶) → ATP
        *   能量来源：
            *   动物、人、真菌、多数细菌：**细胞呼吸** (化学能)
            *   绿色植物：**光合作用** (光能)、**细胞呼吸** (化学能)
*   **功能**：为细胞内各种生命活动 (主动运输、物质合成、肌肉收缩、大脑思考等) 直接提供能量

### 三、 ATP的主要来源——细胞呼吸
*   **概念**：有机物在细胞内经过一系列 **氧化分解**，生成 CO₂ 或其他产物，释放能量并生成 **ATP** 的过程。
*   **类型**
    *   **有氧呼吸 (Aerobic Respiration)**
        *   **主要方式**，彻底氧化分解有机物，释放能量多
        *   **场所**：**细胞质基质** 和 **线粒体**
        *   **总反应式**：C₆H₁₂O₆ + 6O₂ + 6H₂O → (酶) → 6CO₂ + 12H₂O + 大量能量 (ATP)
        *   **过程**：
            *   **第一阶段** (细胞质基质)：葡萄糖 → 丙酮酸 + [H] + 少量ATP
            *   **第二阶段** (线粒体基质)：丙酮酸 + H₂O → CO₂ + [H] + 少量ATP
            *   **第三阶段** (线粒体内膜)：[H] + O₂ → H₂O + 大量ATP
    *   **无氧呼吸 (Anaerobic Respiration)**
        *   **不彻底** 氧化分解有机物，释放能量少
        *   **场所**：**细胞质基质**
        *   **过程**：
            *   **第一阶段**：同有氧呼吸第一阶段
            *   **第二阶段**：丙酮酸 + [H] → (不同生物、不同条件下)
                *   **酒精发酵**：→ 2C₂H₅OH (酒精) + 2CO₂ + 少量能量 (如酵母菌、多数植物)
                *   **乳酸发酵**：→ 2C₃H₆O₃ (乳酸) + 少量能量 (如动物肌肉细胞、乳酸菌、部分植物器官)
*   **影响细胞呼吸的因素**：温度、O₂浓度、水分、pH等 (主要影响酶活性)
*   **意义**：为生命活动提供能量；为体内其他化合物合成提供原料；维持体温

## 第六章 光合作用 (通常放在必修一或必修二)

### 一、 光合作用吸收光能
*   **概念**：绿色植物通过 **叶绿体**，利用 **光能**，把 **CO₂** 和 **H₂O** 转化成储存能量的 **有机物 (如葡萄糖)**，并释放出 **O₂** 的过程。
*   **场所**：**叶绿体**
*   **色素** (位于 **类囊体薄膜** 上)
    *   **叶绿素** (叶绿素a - 蓝绿色，叶绿素b - 黄绿色)：主要吸收 **红光** 和 **蓝紫光**
    *   **类胡萝卜素** (胡萝卜素 - 橙黄色，叶黄素 - 黄色)：主要吸收 **蓝紫光** (也能吸收其他光，并将能量传递给叶绿素a)
*   **总反应式**：6CO₂ + 12H₂O → (光能, 叶绿体) → C₆H₁₂O₆ + 6O₂ + 6H₂O
*   **过程**
    *   **光反应阶段 (Light-dependent reactions)**
        *   **场所**：叶绿体 **类囊体薄膜**
        *   **条件**：**光**、色素、酶
        *   **物质变化**：
            *   **水的光解**：2H₂O → (光) → 4[H] + O₂
            *   **ATP 的合成**：ADP + Pi + 光能 → (酶) → ATP
        *   **能量转换**：**光能** → ATP中活跃的 **化学能**
    *   **暗反应阶段 (碳反应 / Calvin cycle / Light-independent reactions)**
        *   **场所**：叶绿体 **基质**
        *   **条件**：**[H]**、**ATP**、多种酶 (不直接需要光，但依赖光反应产物)
        *   **物质变化**：
            *   **CO₂ 的固定**：CO₂ + C₅ 化合物 → (酶) → 2C₃ 化合物
            *   **C₃ 的还原**：2C₃ 化合物 → (利用[H]、ATP, 酶) → (CH₂O) (糖类) + C₅ 化合物
        *   **能量转换**：ATP中活跃的 **化学能** → 有机物中稳定的 **化学能**
*   **影响光合作用速率的环境因素**
    *   **光照强度**：影响光反应速率
    *   **CO₂ 浓度**：影响暗反应速率 (CO₂ 固定)
    *   **温度**：影响酶活性 (光合作用是酶促反应)
    *   **水分**：原料之一，影响气孔开闭 (进而影响CO₂供应)
    *   **矿质元素**：影响色素、酶的合成 (如Mg是叶绿素成分，N、P是ATP、酶成分)
*   **意义**
    *   制造有机物，满足自身和异养生物需要
    *   转化并储存太阳能，是生物界能量的最终来源
    *   维持大气中 O₂ 和 CO₂ 含量的相对稳定 (碳-氧平衡)

(注意：部分教材将细胞增殖、分化、衰老、凋亡、癌变等内容放在必修一，也可能放在必修二或三，此处未详细展开)

《高一生物必修一思维导图》

第一章走近细胞

一、生命活动离不开细胞

生命系统的结构层次
- 细胞 → 组织 → 器官 → 系统 (动物) / 无系统 (植物) → 个体
- 个体 → 种群 → 群落 → 生态系统 → 生物圈
细胞是生命活动的基本单位
- 单细胞生物：一个细胞完成所有生命活动
- 多细胞生物：以细胞为基础，分工合作
病毒
- 无细胞结构，主要由蛋白质外壳和内部核酸 (DNA或RNA) 构成
- 必须寄生在活细胞内才能生存和繁殖

二、细胞的多样性和统一性

多样性
- 形态结构：球形、杆形、纺锤形、不规则形等
- 大小：差异很大 (如卵细胞 vs 细菌)
- 功能：不同细胞功能各异
统一性
- 基本结构：都有细胞膜、细胞质，遗传物质都是核酸 (DNA)
- 化学组成：组成元素和化合物种类基本一致
- 能量代谢：通常以 ATP 作为直接能源
原核细胞 vs 真核细胞
- 主要区别：有无以核膜为界限的细胞核
- 原核细胞 (Prokaryotic cell)
  - 代表生物：细菌、蓝藻、放线菌、支原体、衣原体
  - 结构特点：
    - 无成形的细胞核，有拟核 (含环状DNA)
    - 细胞质中只有 核糖体 一种细胞器
    - 可能有细胞壁 (成分与植物不同，主要是肽聚糖)
    - 可能有荚膜、鞭毛
- 真核细胞 (Eukaryotic cell)
  - 代表生物：动物、植物、真菌
  - 结构特点：
    - 有成形的 细胞核 (有核膜)
    - 有多种复杂的 细胞器 (线粒体、叶绿体、内质网、高尔基体等)
    - 遗传物质 (DNA) 与蛋白质结合形成 染色质
    - 植物细胞通常有细胞壁 (纤维素和果胶)、大液泡，可能有叶绿体
    - 动物细胞通常无细胞壁、无大液泡、无叶绿体，有中心体

第二章组成细胞的分子

一、细胞中的元素和化合物

元素
- 最基本元素：C
- 主要元素：C, H, O, N, P, S
- 大量元素：C, H, O, N, P, S, K, Ca, Mg
- 微量元素：Fe, Mn, B, Zn, Cu, Mo 等 (含量少但必需)
- 统一性：组成细胞的元素种类基本一致
- 差异性：不同细胞中元素含量差异很大
化合物
- 无机物
  - 水
    - 含量：细胞中含量最多的化合物
    - 存在形式：自由水 (良好溶剂、参与反应、运输物质)、结合水 (细胞结构重要组分)
    - 功能：维持细胞形态、调节体温等
  - 无机盐
    - 存在形式：大多以离子形式存在
    - 功能：构成某些复杂化合物 (如叶绿素含Mg, 血红蛋白含Fe)、维持细胞和生物体正常生命活动 (如维持渗透压、酸碱平衡、神经兴奋性等)
- 有机物 (含C，是生命活动主要承担者)
  - 蛋白质
  - 核酸
  - 糖类
  - 脂质

二、生命活动的主要承担者——蛋白质

基本单位：氨基酸 (约20种)
- 结构通式：中心碳原子连接-H, -NH₂, -COOH, -R (R基决定种类)
- 特点：至少含一个氨基和一个羧基，且连在同一个碳原子上
形成过程：脱水缩合
- 场所：核糖体
- 方式：一个氨基酸的羧基(-COOH)与另一个氨基酸的氨基(-NH₂)脱去一分子水，形成肽键 (-CO-NH-)
- 产物：二肽、多肽 (肽链)
结构层次
- 一级结构：氨基酸的排列顺序
- 空间结构：肽链盘曲、折叠形成特定的空间结构 (如螺旋、折叠)
多样性：氨基酸种类、数目、排列顺序及肽链空间结构不同导致蛋白质结构多样性
功能多样性 (结构决定功能)
- 催化：酶 (如蛋白酶)
- 运输：载体蛋白、血红蛋白
- 信息传递/调节：部分激素 (如胰岛素)、受体蛋白
- 免疫：抗体
- 结构：构成细胞和生物体结构 (如胶原蛋白、角蛋白)
特性：变性 (高温、强酸、强碱、重金属盐等破坏空间结构，功能丧失，不可逆；低温抑制活性，可恢复)

三、遗传信息的携带者——核酸

基本单位：核苷酸
- 组成：一分子磷酸 + 一分子 五碳糖 + 一分子 含氮碱基
种类
- DNA (脱氧核糖核酸)
  - 五碳糖：脱氧核糖
  - 碱基：A (腺嘌呤), T (胸腺嘧啶), C (胞嘧啶), G (鸟嘌呤)
  - 基本单位：脱氧核苷酸 (4种)
  - 结构：通常为规则的 双螺旋结构
  - 功能：携带遗传信息，是主要的遗传物质
  - 分布：主要在细胞核，少量在线粒体、叶绿体
- RNA (核糖核酸)
  - 五碳糖：核糖
  - 碱基：A (腺嘌呤), U (尿嘧啶), C (胞嘧啶), G (鸟嘌呤)
  - 基本单位：核糖核苷酸 (4种)
  - 结构：通常为 单链结构
  - 功能：传递遗传信息 (mRNA)，构成核糖体 (rRNA)，转运氨基酸 (tRNA)
  - 分布：主要在细胞质
组成元素：C, H, O, N, P

四、细胞中的糖类和脂质

糖类 (主要能源物质)
- 组成元素：C, H, O
- 分类
  - 单糖 (不能水解)：葡萄糖 (细胞主要能源)、果糖、半乳糖、核糖 (构成RNA)、脱氧核糖 (构成DNA)
  - 二糖 (水解成2分子单糖)：蔗糖 (植物)、麦芽糖 (植物)、乳糖 (动物)
  - 多糖 (水解成多分子单糖)：
    - 淀粉 (植物储能)
    - 纤维素 (植物细胞壁主要成分，结构物质)
    - 糖原 (动物储能，包括肝糖原和肌糖原)
- 检测：斐林试剂检测还原糖 (葡萄糖、果糖、麦芽糖)，需水浴加热，呈砖红色沉淀
脂质 (储能、保温、构成生物膜)
- 组成元素：主要 C, H, O，有些含 P, N
- 特点：疏水性
- 分类
  - 脂肪 (甘油 + 脂肪酸)：主要储能物质，保温，缓冲减压
  - 磷脂 (甘油 + 脂肪酸 + 磷酸 + ...)：构成 生物膜 (细胞膜、细胞器膜等) 的重要成分，具有亲水头部和疏水尾部
  - 固醇：
    - 胆固醇：构成动物细胞膜重要成分，参与血液中脂质运输
    - 性激素：促进生殖器官发育和生殖细胞形成
    - 维生素D：促进钙、磷吸收
- 检测：苏丹Ⅲ染液染成橘黄色，苏丹Ⅳ染液染成红色

第三章细胞的基本结构

一、细胞膜——系统的边界

成分：主要脂质 (磷脂为主，构成基本骨架) 和 蛋白质 (种类和数量与功能复杂程度相关)，少量糖类 (与蛋白质或脂质结合形成 糖被/糖萼，位于外表面)
结构模型：流动镶嵌模型 (Fluid Mosaic Model)
- 磷脂双分子层构成基本支架 (疏水尾部相对，亲水头部朝外/内)
- 蛋白质分子镶嵌、覆盖或贯穿于磷脂双分子层中
- 大多数蛋白质和磷脂分子可以运动
结构特点：具有 流动性 (是功能实现的基础)
功能特点：具有 选择透过性 (与载体蛋白有关)
功能
- 将细胞与外界环境分隔开
- 控制物质进出细胞 (核心功能)
- 进行 细胞间的信息交流 (与糖被有关)

二、细胞器——系统内的分工合作

具膜细胞器
- 双层膜
  - 线粒体：
    - 形态：椭球形，内膜向内折叠形成嵴，基质含少量DNA、RNA、核糖体
    - 功能：有氧呼吸的主要场所，“动力车间”
  - 叶绿体 (植物、藻类细胞)：
    - 形态：扁平椭球形，内有基粒 (由 类囊体 堆叠而成，含色素和酶) 和基质 (含少量DNA、RNA、核糖体、酶)
    - 功能：光合作用的场所，“养料制造车间”和“能量转换站”
- 单层膜
  - 内质网：
    - 形态：网状结构，与核膜、细胞膜相连 (分为粗面和滑面)
    - 功能：蛋白质合成加工 (粗面)、脂质合成 (滑面)、物质运输通道
  - 高尔基体：
    - 形态：扁平囊状结构
    - 功能：(动植物不同) 动物细胞与 分泌蛋白 的加工、分类、包装和运输有关；植物细胞与 细胞壁 的形成有关
  - 液泡 (主要在成熟植物细胞)：
    - 形态：内含 细胞液 (水、无机盐、色素、糖类等)
    - 功能：调节渗透压、维持细胞形态、储存物质
  - 溶酶体 (动物细胞常见)：
    - 形态：内含多种 水解酶
    - 功能：分解衰老损伤的细胞器，吞噬并杀死病原体，“消化车间”
无膜细胞器
- 核糖体：
  - 成分：rRNA 和蛋白质
  - 功能：合成蛋白质 的场所，“生产蛋白质的机器”
- 中心体 (动物和低等植物细胞)：
  - 结构：由两个互相垂直的中心粒组成
  - 功能：与细胞 有丝分裂 有关 (形成纺锤体)
细胞质：包括细胞质基质和细胞器
- 细胞质基质：呈凝胶状，是多种代谢活动的场所

三、细胞核——系统的控制中心

结构
- 核膜：双层膜，把核内物质与细胞质分开，上有核孔 (实现核质间频繁的物质交换和信息交流，具有选择性)
- 染色质：主要由 DNA 和 蛋白质 组成，是遗传物质的主要载体；易被碱性染料染成深色 (如龙胆紫、醋酸洋红)；细胞分裂时螺旋化缩短变粗成为 染色体
- 核仁：与某种 RNA (rRNA) 的合成以及 核糖体 的形成有关
功能：遗传信息库 (储存和复制遗传物质)，细胞代谢和遗传的控制中心

第四章细胞的物质输入和输出

一、物质跨膜运输的方式

小分子物质
- 被动运输 (顺浓度梯度，不消耗ATP)
  - 自由扩散 (Simple Diffusion)
    - 特点：顺浓度梯度，不需载体协助，不消耗能量
    - 实例：O₂, CO₂, H₂O, 甘油，乙醇，苯等进出细胞
  - 协助扩散 (Facilitated Diffusion)
    - 特点：顺浓度梯度，需要载体蛋白 协助，不消耗能量
    - 实例：葡萄糖进入红细胞
- 主动运输 (Active Transport)
  - 特点：需要载体蛋白 协助，需要消耗ATP，通常 逆浓度梯度 (也可顺浓度梯度)
  - 意义：保证细胞按生命活动需要主动选择吸收或排出物质
  - 实例：小肠上皮细胞吸收葡萄糖、氨基酸；根毛细胞吸收无机盐离子；K⁺-Na⁺泵
大分子物质
- 胞吞 (Endocytosis) 和 胞吐 (Exocytosis)
  - 方式：通过细胞膜的内陷 (胞吞) 或外凸 (胞吐) 形成囊泡
  - 基础：细胞膜的 流动性
  - 特点：运输大分子物质或颗粒物质，需要消耗ATP
  - 实例：白细胞吞噬病菌 (胞吞)；分泌蛋白 (胰岛素、抗体) 的分泌 (胞吐)

第五章细胞的能量供应和利用

一、降低化学反应活化能的酶

酶 (Enzyme)：活细胞产生的具有催化功能的有机物
本质：绝大多数是 蛋白质，少数是 RNA
作用机理：降低化学反应的活化能，提高反应速率 (酶不改变反应平衡点，不改变反应本身能量变化)
特性
- 高效性：催化效率比无机催化剂高得多
- 专一性：一种酶通常只能催化一种或一类化学反应
- 作用条件较温和：在适宜温度和pH下活性最高；过酸、过碱、高温会使酶 (蛋白质) 变性失活 (空间结构破坏)；低温会抑制酶活性 (空间结构未破坏，温度升高可恢复)
影响酶活性的因素：温度、pH、底物浓度、酶浓度等

二、细胞的能量“通货”——ATP

ATP (三磷酸腺苷)：细胞内直接的能源物质
结构简式：A-P~P~P
- A：腺苷 (腺嘌呤 + 核糖)
- P：磷酸基团
- ~：高能磷酸键 (储存大量能量，远离A的那个易断裂和形成)
ATP 与 ADP 的相互转化 (动态平衡，保证能量供应)
- ATP 水解：ATP → (酶) → ADP + Pi + 能量 (用于各项生命活动)
- ATP 合成：ADP + Pi + 能量 → (酶) → ATP
  - 能量来源：
    - 动物、人、真菌、多数细菌：细胞呼吸 (化学能)
    - 绿色植物：光合作用 (光能)、细胞呼吸 (化学能)
功能：为细胞内各种生命活动 (主动运输、物质合成、肌肉收缩、大脑思考等) 直接提供能量

三、 ATP的主要来源——细胞呼吸

概念：有机物在细胞内经过一系列 氧化分解，生成 CO₂ 或其他产物，释放能量并生成 ATP 的过程。
类型
- 有氧呼吸 (Aerobic Respiration)
  - 主要方式，彻底氧化分解有机物，释放能量多
  - 场所：细胞质基质 和 线粒体
  - 总反应式：C₆H₁₂O₆ + 6O₂ + 6H₂O → (酶) → 6CO₂ + 12H₂O + 大量能量 (ATP)
  - 过程：
    - 第一阶段 (细胞质基质)：葡萄糖 → 丙酮酸 + [H] + 少量ATP
    - 第二阶段 (线粒体基质)：丙酮酸 + H₂O → CO₂ + [H] + 少量ATP
    - 第三阶段 (线粒体内膜)：[H] + O₂ → H₂O + 大量ATP
- 无氧呼吸 (Anaerobic Respiration)
  - 不彻底 氧化分解有机物，释放能量少
  - 场所：细胞质基质
  - 过程：
    - 第一阶段：同有氧呼吸第一阶段
    - 第二阶段：丙酮酸 + [H] → (不同生物、不同条件下)
      - 酒精发酵：→ 2C₂H₅OH (酒精) + 2CO₂ + 少量能量 (如酵母菌、多数植物)
      - 乳酸发酵：→ 2C₃H₆O₃ (乳酸) + 少量能量 (如动物肌肉细胞、乳酸菌、部分植物器官)
影响细胞呼吸的因素：温度、O₂浓度、水分、pH等 (主要影响酶活性)
意义：为生命活动提供能量；为体内其他化合物合成提供原料；维持体温

第六章光合作用 (通常放在必修一或必修二)

一、光合作用吸收光能

概念：绿色植物通过 叶绿体，利用光能，把 CO₂ 和 H₂O 转化成储存能量的 有机物 (如葡萄糖)，并释放出 O₂ 的过程。
场所：叶绿体
色素 (位于 类囊体薄膜 上)
- 叶绿素 (叶绿素a - 蓝绿色，叶绿素b - 黄绿色)：主要吸收红光和 蓝紫光
- 类胡萝卜素 (胡萝卜素 - 橙黄色，叶黄素 - 黄色)：主要吸收 蓝紫光 (也能吸收其他光，并将能量传递给叶绿素a)
总反应式：6CO₂ + 12H₂O → (光能, 叶绿体) → C₆H₁₂O₆ + 6O₂ + 6H₂O
过程
- 光反应阶段 (Light-dependent reactions)
  - 场所：叶绿体 类囊体薄膜
  - 条件：光、色素、酶
  - 物质变化：
    - 水的光解：2H₂O → (光) → 4[H] + O₂
    - ATP 的合成：ADP + Pi + 光能 → (酶) → ATP
  - 能量转换：光能 → ATP中活跃的 化学能
- 暗反应阶段 (碳反应 / Calvin cycle / Light-independent reactions)
  - 场所：叶绿体基质
  - 条件：[H]、ATP、多种酶 (不直接需要光，但依赖光反应产物)
  - 物质变化：
    - CO₂ 的固定：CO₂ + C₅ 化合物 → (酶) → 2C₃ 化合物
    - C₃ 的还原：2C₃ 化合物 → (利用[H]、ATP, 酶) → (CH₂O) (糖类) + C₅ 化合物
  - 能量转换：ATP中活跃的 化学能 → 有机物中稳定的 化学能
影响光合作用速率的环境因素
- 光照强度：影响光反应速率
- CO₂ 浓度：影响暗反应速率 (CO₂ 固定)
- 温度：影响酶活性 (光合作用是酶促反应)
- 水分：原料之一，影响气孔开闭 (进而影响CO₂供应)
- 矿质元素：影响色素、酶的合成 (如Mg是叶绿素成分，N、P是ATP、酶成分)
意义
- 制造有机物，满足自身和异养生物需要
- 转化并储存太阳能，是生物界能量的最终来源
- 维持大气中 O₂ 和 CO₂ 含量的相对稳定 (碳-氧平衡)

(注意：部分教材将细胞增殖、分化、衰老、凋亡、癌变等内容放在必修一，也可能放在必修二或三，此处未详细展开)

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高一生物必修一思维导图

《高一生物必修一思维导图》

第一章 走近细胞

一、 生命活动离不开细胞

二、 细胞的多样性和统一性

第二章 组成细胞的分子

一、 细胞中的元素和化合物

二、 生命活动的主要承担者——蛋白质

三、 遗传信息的携带者——核酸

四、 细胞中的糖类和脂质

第三章 细胞的基本结构

一、 细胞膜——系统的边界

二、 细胞器——系统内的分工合作

三、 细胞核——系统的控制中心

第四章 细胞的物质输入和输出

一、 物质跨膜运输的方式

第五章 细胞的能量供应和利用

一、 降低化学反应活化能的酶

二、 细胞的能量“通货”——ATP