《高一生物思维导图》
一、细胞的分子组成
1. 无机物
- 水 (H2O)
- 存在形式: 自由水 & 结合水
- 功能:
- 良好的溶剂 (溶解极性分子)
- 参与生化反应 (水解、脱水缩合)
- 维持细胞形态 (维持膨胀压力)
- 运输养分和废物
- 含量: 细胞中含量最多的化合物，比例随生物种类和组织类型变化。
- 无机盐
- 存在形式: 离子
- 功能:
- 维持细胞的生命活动 (Na+, K+ 维持细胞内渗透压、神经兴奋性等)
- 构成某些复杂化合物 (Fe2+ 构成血红蛋白)
- 维持酸碱平衡
2. 有机物
- 糖类
- 单糖
- 葡萄糖 (细胞直接能量来源)
- 果糖 (植物果实)
- 脱氧核糖 (DNA)
- 核糖 (RNA)
- 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)
- 多糖
- 淀粉 (植物细胞储能物质)
- 糖原 (动物细胞储能物质)
- 纤维素 (植物细胞壁主要成分)
- 功能: 主要能源物质、结构物质 (纤维素、糖蛋白)
- 单糖
- 脂质
- 脂肪
- 组成: 甘油 + 脂肪酸
- 功能: 储能物质、绝热保温
- 特点：含C、H比例高，相同质量释放能量多
- 磷脂
- 组成: 甘油 + 脂肪酸 + 磷酸 + 胆碱
- 功能: 构成细胞膜的主要成分
- 固醇
- 胆固醇 (细胞膜的重要成分，参与动物体内某些代谢活动)
- 性激素 (促进生殖器官发育，维持生殖功能)
- 维生素D (促进钙吸收)
- 功能: 储能、构成细胞膜、调节生理活动
- 脂肪
- 蛋白质
- 基本单位: 氨基酸
- 结构通式: NH2-CHR-COOH
- 特点: 至少有一个氨基和一个羧基连在同一个碳原子上
- 种类: 根据 R 基团不同，约20种
- 连接方式: 脱水缩合 (肽键 -CO-NH-)
- 结构层次:
- 一级结构: 氨基酸的种类、数目、排列顺序 (决定蛋白质的根本差异)
- 二级结构: α-螺旋、β-折叠 (氢键维持)
- 三级结构: 盘曲、折叠 (各种化学键维持)
- 四级结构: 多个具有三级结构的亚基组成 (非所有蛋白质都具有)
- 功能:
- 结构物质 (细胞和生物体的构成)
- 催化功能 (酶)
- 运输功能 (血红蛋白)
- 调节功能 (胰岛素)
- 免疫功能 (抗体)
- 运动功能 (肌动蛋白)
- 多样性原因：氨基酸的种类、数量、排列顺序、肽链的空间结构
- 基本单位: 氨基酸
- 核酸
- 基本单位: 核苷酸
- 组成: 五碳糖 + 磷酸 + 含氮碱基
- 五碳糖种类: 脱氧核糖 (DNA)、核糖 (RNA)
- 含氮碱基种类:
- DNA: A, T, C, G
- RNA: A, U, C, G
- 种类:
- DNA (脱氧核糖核酸)
- 结构: 双螺旋结构，A=T, C=G
- 功能: 遗传物质 (存储遗传信息)
- 存在场所：细胞核、线粒体、叶绿体
- RNA (核糖核酸)
- 结构: 单链结构 (tRNA局部双链)
- 种类: mRNA (信使 RNA), tRNA (转运 RNA), rRNA (核糖体 RNA)
- 功能: 参与蛋白质合成
- 存在场所：细胞核、细胞质
- DNA (脱氧核糖核酸)
- 基本单位: 核苷酸
二、细胞的基本结构
1. 细胞膜
- 成分: 磷脂双分子层、蛋白质、少量糖类
- 结构特点: 流动性 (磷脂和蛋白质可以移动)
- 功能特点: 选择透过性 (细胞需要的物质易于通过，不需要的或有害的物质不易通过)
- 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 (糖蛋白，受体)
2. 细胞质
- 细胞质基质
- 成分: 水、无机盐、脂质、糖类、氨基酸、酶等
- 功能: 进行各种代谢活动的场所
- 细胞器
- 线粒体
- 双层膜结构，内膜内折形成嵴
- 进行有氧呼吸的主要场所
- 含有少量 DNA 和 RNA，能进行自我复制
- 叶绿体
- 双层膜结构，内部含有基粒 (类囊体堆叠而成)
- 进行光合作用的场所
- 含有少量 DNA 和 RNA，能进行自我复制
- 核糖体
- 无膜结构，由 rRNA 和蛋白质组成
- 蛋白质合成的场所
- 内质网
- 单层膜结构，网络状
- 蛋白质加工、脂质合成的场所
- 连接细胞核和细胞质
- 高尔基体
- 单层膜结构，扁平囊状结构
- 与蛋白质的加工、运输有关 (动物细胞)
- 与植物细胞壁的形成有关 (植物细胞)
- 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细菌
- 中心体
- 无膜结构，由两个中心粒组成
- 与细胞的有丝分裂有关 (动物细胞和低等植物细胞)
- 液泡
- 单层膜结构，含有细胞液
- 调节细胞内的渗透压，维持细胞的膨胀
- 储存营养物质和色素
- 分解衰老、死亡的细胞器
- 线粒体
3. 细胞核
- 结构:
- 核膜: 双层膜结构，具有核孔 (物质进出细胞核的通道)
- 核仁: 与某种 RNA 的合成以及核糖体的形成有关
- 染色质 (染色体): 由 DNA 和蛋白质组成
- 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、分裂与分化
- 细胞生长：细胞体积增大
- 细胞分裂
- 有丝分裂
- 意义：保证了亲代和子代细胞之间遗传物质的稳定性
- 过程：分裂间期、前期、中期、后期、末期
- 染色体行为：前期染色质螺旋化为染色体，后期着丝点分裂
- 无丝分裂：如蛙红细胞
- 有丝分裂
- 细胞分化
- 概念：在个体发育中，由一个或一种细胞增殖产生的后代，在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程。
- 根本原因：基因的选择性表达
- 意义：使多细胞生物体的细胞趋向专门化，有利于完成复杂的生命活动
2. 细胞的衰老与凋亡
- 细胞衰老
- 特征：细胞内水分减少，细胞体积变小，色素积累，酶活性降低等
- 细胞凋亡
- 概念：由基因决定的细胞自动结束生命的过程，属于正常的生命现象，也称为细胞编程性死亡
- 意义：清除体内衰老、病变的细胞，维持内部环境的稳定
3. 癌细胞的特征
- 无限增殖
- 细胞形态结构发生显著改变
- 细胞表面糖蛋白减少，易转移扩散
- 原因：原癌基因和抑癌基因发生突变
四、物质进出细胞的方式
1. 被动运输
- 自由扩散
- 定义: 物质顺浓度梯度通过细胞膜的运输
- 特点: 不需要载体蛋白的协助，不需要消耗能量
- 例子: 水、O2、CO2、甘油、乙醇
- 协助扩散
- 定义: 物质顺浓度梯度，在载体蛋白的协助下通过细胞膜的运输
- 特点: 需要载体蛋白的协助，不需要消耗能量
- 例子: 葡萄糖进入红细胞
2. 主动运输
- 定义: 物质逆浓度梯度，在载体蛋白的协助下通过细胞膜的运输
- 特点: 需要载体蛋白的协助，需要消耗能量
- 例子: 葡萄糖进入小肠绒毛上皮细胞，K+进入动物细胞
3. 胞吞和胞吐
- 定义: 细胞吸收或排出大分子物质的方式
- 特点: 需要消耗能量，依赖于细胞膜的流动性
- 例子: 吞噬细胞吞噬细菌，分泌蛋白的释放
五、酶与ATP
1. 酶
- 本质：大部分是蛋白质，少数是RNA
- 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：酶发挥作用的条件比较温和
- 影响酶活性的因素：温度、pH
- 作用机理：降低化学反应的活化能
2. ATP
- 结构式：A-P~P~P
- ATP水解：ATP → ADP + Pi + 能量
- ATP合成：ADP + Pi + 能量 → ATP
- 功能：直接的能量来源
- 意义：细胞生命活动的能量通货
六、光合作用与细胞呼吸
1. 光合作用
- 场所：叶绿体
- 过程：
- 光反应阶段：
- 场所：类囊体薄膜
- 过程：水的光解，ATP的生成，[H]的生成
- 暗反应阶段：
- 场所：叶绿体基质
- 过程：CO2的固定，C3的还原
- 光反应阶段：
- 影响因素：光照强度、CO2浓度、温度、矿质元素
2. 细胞呼吸
- 场所：细胞质基质、线粒体
- 类型：
- 有氧呼吸
- 过程：
- 第一阶段：葡萄糖分解为丙酮酸，产生少量ATP和[H] (场所：细胞质基质)
- 第二阶段：丙酮酸分解为CO2，产生少量ATP和[H] (场所：线粒体基质)
- 第三阶段：[H]与O2结合生成水，释放大量ATP (场所：线粒体内膜)
- 过程：
- 无氧呼吸
- 过程：
- 第一阶段：葡萄糖分解为丙酮酸，产生少量ATP和[H] (场所：细胞质基质)
- 第二阶段：丙酮酸转化为酒精和CO2，或者乳酸 (场所：细胞质基质)
- 过程：
- 有氧呼吸
- 影响因素：温度、O2浓度
该思维导图涵盖了高一生物的主要知识点，旨在帮助学生系统地理解和记忆生物学概念。通过对细胞的分子组成、细胞的基本结构、细胞的生命历程、物质进出细胞的方式、酶与ATP以及光合作用与细胞呼吸等方面的梳理，能够建立起完整的知识体系。