《高中必修一生物第一章思维导图》
一、走进细胞
1.1 细胞是生命的基本单位
1.1.1 生命系统的结构层次
概念：
- 生命系统：具有生命的系统，包括生态系统、群落、种群、个体、系统、器官、组织、细胞、分子。
- 结构层次：由小到大的排列顺序。
各层次结构：
- 分子：构成细胞的各种化学分子，如蛋白质、核酸、糖类、脂质等。
- 细胞：生物体结构和功能的基本单位，除病毒外，所有生物由细胞构成。
- 组织：由形态相似、结构和功能相同的细胞联合在一起形成的细胞群。
- 器官：由不同的组织按照一定的次序结合在一起形成的结构。
- 系统：由能够共同完成一种或几种生理功能的多个器官按照一定次序组合而成。
- 个体：由多个器官、系统协调配合而成的完整生命体。
- 种群：一定区域内同种生物的所有个体。
- 群落：一定区域内所有生物的种群的集合。
- 生态系统：生物群落与无机环境相互作用形成的统一整体。
各层次关系：
- 组成关系：下一层次是上一层次的组成部分。
- 依赖关系：上一层次的功能依赖于下一层次的结构和功能。
特点：
- 复杂性：结构层次越高，结构和功能越复杂。
- 整体性：高层次的功能是低层次功能简单叠加无法实现的，整体功能大于部分功能之和。
1.1.2 细胞的多样性和统一性
多样性：
- 形态：细胞大小、形状各异，如动物细胞、植物细胞、细菌细胞等。
- 结构：不同细胞内部结构不同，如细胞壁的有无、细胞器的种类和数量等。
- 功能：不同细胞执行不同的生理功能，如神经细胞传递信息、肌肉细胞收缩运动等。
统一性：
- 组成元素：都由C、H、O、N等元素组成。
- 基本结构：都有细胞膜、细胞质和遗传物质（DNA或RNA）。
- 遗传信息：都以核酸作为遗传物质，遵循中心法则。
- 能量代谢：都进行能量代谢，依赖ATP提供能量。
- 生命活动：都进行生长、发育、繁殖等生命活动。
1.2 细胞的类型
1.2.1 原核细胞和真核细胞
原核细胞：
- 定义：没有以核膜为界限的细胞核的细胞。
- 代表生物：细菌、蓝藻、支原体、衣原体等。
- 结构特点：
- 无核膜、核仁，只有拟核。
- 细胞质中只有核糖体一种细胞器。
- 有细胞壁，成分主要是肽聚糖。
- 遗传物质为环状DNA，位于拟核中。
真核细胞：
- 定义：有以核膜为界限的细胞核的细胞。
- 代表生物：动物、植物、真菌等。
- 结构特点：
- 有核膜、核仁，形成真正的细胞核。
- 细胞质中有多种细胞器，如线粒体、叶绿体、内质网、高尔基体、溶酶体等。
- 细胞壁成分多样，植物细胞为纤维素和果胶，真菌细胞为几丁质。
- 遗传物质为线状DNA，与蛋白质结合形成染色体，位于细胞核中。
区别：
| 特征 | 原核细胞 | 真核细胞 |
|---|---|---|
| 细胞核 | 无核膜，只有拟核 | 有核膜，有核仁 |
| 细胞器 | 只有核糖体 | 有多种细胞器 |
| 细胞壁 | 有，主要成分是肽聚糖 | 植物细胞有，成分为纤维素和果胶；真菌细胞有，成分为几丁质 |
| DNA | 环状DNA，位于拟核中 | 线状DNA，与蛋白质结合形成染色体，位于细胞核中 |
| 大小 | 一般较小 | 一般较大 |
进化关系：
- 原核细胞是真核细胞进化的基础，真核细胞由原核细胞进化而来。
1.2.2 动植物细胞
动物细胞：
- 典型结构：细胞膜、细胞质（细胞质基质、细胞器）、细胞核。
- 细胞器：线粒体、核糖体、内质网、高尔基体、溶酶体、中心体等。
- 特殊结构：有些动物细胞有纤毛、鞭毛等。
植物细胞：
- 典型结构：细胞壁、细胞膜、细胞质（细胞质基质、细胞器）、细胞核。
- 细胞器：线粒体、核糖体、内质网、高尔基体、溶酶体、叶绿体、液泡等。
- 特殊结构：细胞壁、叶绿体、液泡。
区别：
| 特征 | 动物细胞 | 植物细胞 |
|---|---|---|
| 细胞壁 | 无 | 有 |
| 叶绿体 | 无 | 有 |
| 液泡 | 无或小 | 大 |
| 中心体 | 有 | 低等植物有，高等植物无 |
1.3 观察细胞
1.3.1 显微镜的使用
结构：
- 机械部分：镜座、镜臂、镜筒、转换器、载物台、压片夹、遮光器、粗准焦螺旋、细准焦螺旋。
- 光学部分：目镜、物镜。
成像原理：
- 物镜将物体放大成倒立、放大的实像。
- 目镜将实像再次放大成虚像。
使用步骤：
- 取镜和安放：一手握镜臂，一手托镜座，将显微镜放在实验台上，略偏左。
- 对光：转动转换器，使低倍物镜对准通光孔。转动遮光器，使最大的光圈对准通光孔。注视目镜，同时调节反光镜，直到视野亮度适宜。
- 观察：将玻片标本放在载物台上，用压片夹固定。转动粗准焦螺旋，使镜筒缓慢下降，直到物镜接近玻片标本。注视目镜，同时反向转动粗准焦螺旋，使镜筒缓慢上升，直到看清物像。微调细准焦螺旋，使物像更清晰。
- 高倍镜观察：在低倍镜下找到目标物像，移动玻片，将物像移至视野中央。转动转换器，换用高倍物镜。微调细准焦螺旋，使物像更清晰。
注意事项：
- 严禁在光线强烈的阳光下使用显微镜。
- 使用高倍镜时，只能微调细准焦螺旋。
- 视野中看到污点，可能在目镜、物镜或玻片标本上。
1.3.2 制作临时装片
步骤：
- 擦：用擦镜纸将载玻片和盖玻片擦拭干净。
- 滴：在载玻片中央滴一滴清水。
- 撕/取：从新鲜材料上撕取/取材。
- 展：将撕取/取到的材料在水滴中展开。
- 盖：用镊子夹起盖玻片，使盖玻片一侧先接触水滴，然后缓缓放下，避免产生气泡。
- 染：用滴管在盖玻片一侧滴加染液，另一侧用吸水纸吸引，使染液浸润标本。
注意事项：
- 避免产生气泡，如有气泡，轻轻按压盖玻片。
- 染色时，染液用量要适中。
- 观察时，先用低倍镜，后用高倍镜。
二、组成细胞的分子
2.1 细胞中的元素和化合物
2.1.1 组成细胞的元素
大量元素：
- 种类：C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg。
- 特点：在细胞中含量较多，是组成细胞的重要元素。
微量元素：
- 种类：Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等。
- 特点：在细胞中含量很少，但对维持生命活动至关重要。
基本元素：
- 定义：构成有机物的最基本元素。
- 种类：C
- 特点：碳骨架是构成生物大分子的基础。
2.1.2 组成细胞的化合物
无机物：
- 水：
- 含量最高。
- 作用：良好的溶剂；参与生化反应；维持细胞形态。
- 无机盐：
- 作用：维持细胞的生命活动，如维持细胞的渗透压、酸碱平衡等。
有机物：
- 糖类：
- 元素组成：C、H、O。
- 分类：单糖、二糖、多糖。
- 作用：主要的能源物质；构成细胞结构的成分。
- 脂质：
- 元素组成：C、H、O，有的含N、P。
- 分类：脂肪、磷脂、固醇。
- 作用：储能物质；构成细胞膜的成分；调节生理功能。
- 蛋白质：
- 元素组成：C、H、O、N，有的含S。
- 基本单位：氨基酸。
- 作用：结构物质；催化作用（酶）；运输作用；免疫作用；调节作用等。
- 核酸：
- 元素组成：C、H、O、N、P。
- 基本单位：核苷酸。
- 分类：DNA、RNA。
- 作用：遗传物质；控制生物的遗传和变异。
2.2 细胞中的重要有机物
2.2.1 蛋白质的结构和功能
基本单位：
- 氨基酸：构成蛋白质的基本单位。
- 结构特点：每个氨基酸分子都至少含有一个氨基和一个羧基，并且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。
- 种类：构成蛋白质的氨基酸约有20种。
- 形成：氨基酸通过脱水缩合形成肽链。
蛋白质的结构层次：
- 一级结构：氨基酸的种类、数目和排列顺序。
- 二级结构：肽链折叠成的α螺旋、β折叠等。
- 三级结构：二级结构进一步盘曲折叠形成的空间结构。
- 四级结构：由多个具有三级结构的亚基组成的更复杂的结构。
蛋白质的功能：
- 结构物质：构成细胞和生物体的结构。
- 催化作用：酶是生物催化剂，加速生化反应。
- 运输作用：如血红蛋白运输氧气。
- 免疫作用：抗体具有免疫功能。
- 调节作用：激素调节生理活动。
2.2.2 核酸的种类和功能
分类：
- DNA（脱氧核糖核酸）：存在于细胞核、线粒体、叶绿体中。
- 基本单位：脱氧核苷酸。
- 功能：遗传物质，控制生物的遗传和变异。
- 结构特点：双链螺旋结构。
- RNA（核糖核酸）：存在于细胞核、细胞质和核糖体中。
- 基本单位：核糖核苷酸。
- 种类：mRNA、tRNA、rRNA。
- 功能：参与蛋白质的合成。
- 结构特点：单链结构。
遗传信息的携带者：
- 生物体：DNA是绝大多数生物的遗传物质。
- 少数病毒：RNA是遗传物质。
2.3 酶在细胞代谢中的作用
2.3.1 酶的概念和特点
概念：
- 酶：由活细胞产生的具有催化活性的有机物，绝大多数是蛋白质，少数是RNA。
特点：
- 高效性：酶的催化效率远高于无机催化剂。
- 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（适宜的温度、pH）就能发挥作用。
2.3.2 影响酶活性的因素
温度：
- 在最适温度时，酶的活性最高。
- 温度过高或过低，酶的活性都会降低。
- 高温会使酶的空间结构发生改变，导致酶失活。
pH：
- 在最适pH时，酶的活性最高。
- pH过高或过低，酶的活性都会降低。
酶浓度和底物浓度：
- 在底物充足的情况下，酶浓度越高，反应速率越快。
- 在酶量一定的条件下，底物浓度越高，反应速率越快，但达到饱和后，反应速率不再增加。