《高一生物分子与细胞思维导图手绘》
一、生命的物质基础：分子篇
1. 水
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结构：
- H₂O：极性分子（O带负电，H带正电）
- 氢键：分子间作用力，维系水分子聚集
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功能：
- 良好的溶剂：溶解极性分子和离子化合物
- 参与化学反应：水解、光合作用等
- 运输营养物质和废物
- 维持细胞形态和功能：细胞内含量最高
- 调节体温：比热容大
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含量：细胞内含量最高
2. 无机盐
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存在形式：
- 离子形式：Na⁺、K⁺、Cl⁻、Ca²⁺、Mg²⁺等
- 化合物形式：组成细胞结构，如骨骼中的Ca₃(PO₄)₂
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功能：
- 维持细胞的渗透压和酸碱平衡
- 参与构成某些复杂化合物：如血红蛋白中的Fe，叶绿素中的Mg
- 维持生命活动：如神经细胞的兴奋性与Na⁺、K⁺有关
3. 糖类（碳水化合物）
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组成元素：C、H、O
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分类：
- 单糖：葡萄糖、果糖、半乳糖、核糖、脱氧核糖
- 功能：能量来源（葡萄糖），构成核酸（核糖、脱氧核糖）
- 二糖：蔗糖、麦芽糖、乳糖
- 组成：由两分子单糖脱水缩合而成
- 多糖：淀粉、纤维素、糖原
- 淀粉：植物细胞的储能物质
- 糖原：动物细胞的储能物质
- 纤维素：植物细胞壁的主要成分
- 单糖：葡萄糖、果糖、半乳糖、核糖、脱氧核糖
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功能：
- 主要的能源物质
- 细胞结构的组成成分
- 细胞识别的信号分子（如糖蛋白中的糖类）
4. 脂类
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组成元素：C、H、O，有些含有N、P
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分类：
- 脂肪：甘油三酯（甘油+3脂肪酸）
- 功能：储能物质，绝缘，保护内脏器官
- 磷脂：甘油、脂肪酸、磷酸、胆碱
- 功能：构成细胞膜的重要成分
- 固醇：胆固醇、性激素、维生素D
- 功能：调节生命活动（性激素），维持细胞膜的流动性（胆固醇）
- 脂肪：甘油三酯（甘油+3脂肪酸）
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特性：不溶于水，溶于有机溶剂
5. 蛋白质
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组成元素：C、H、O、N，有些含有S、P
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基本单位：氨基酸
- 结构通式：NH₂-CHR-COOH
- 种类：20种
- 区别：R基不同
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蛋白质的形成：
- 脱水缩合：氨基酸之间形成肽键（-CO-NH-）
- 肽链：多个氨基酸通过肽键连接形成
- 蛋白质结构层次：
- 一级结构：氨基酸的种类、数目、排列顺序
- 二级结构：α螺旋、β折叠等
- 三级结构：在二级结构的基础上进一步折叠盘曲
- 四级结构：多个具有三级结构的亚基组成
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蛋白质的功能：
- 结构蛋白：构成细胞和生物体结构，如胶原蛋白、肌动蛋白
- 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、生长激素
- 运动功能：肌球蛋白
6. 核酸
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组成元素：C、H、O、N、P
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基本单位：核苷酸
- 核苷酸组成：五碳糖、磷酸、含氮碱基
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分类：
- DNA（脱氧核糖核酸）：
- 五碳糖：脱氧核糖
- 碱基：A、T、C、G
- 功能：遗传信息的载体，控制生物的性状
- 结构：双螺旋结构
- RNA（核糖核酸）：
- 五碳糖：核糖
- 碱基：A、U、C、G
- 功能：参与蛋白质的合成
- 种类：mRNA（信使RNA）、tRNA（转运RNA）、rRNA（核糖体RNA）
- DNA（脱氧核糖核酸）：
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分布：
- DNA：主要分布在细胞核中，少量在线粒体、叶绿体中
- RNA：主要分布在细胞质中
二、细胞的结构和功能
1. 细胞膜
- 成分：磷脂双分子层、蛋白质、少量糖类
- 结构特点：具有一定的流动性
- 功能特点：具有选择透过性
- 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
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细胞质基质：
- 成分：水、无机盐、有机物
- 功能：进行细胞代谢的主要场所
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细胞器：
- 线粒体：
- 双层膜结构
- 进行有氧呼吸的主要场所，提供细胞能量
- 含有少量DNA和RNA
- 叶绿体：
- 双层膜结构
- 进行光合作用的场所
- 含有色素（叶绿素、类胡萝卜素）和酶
- 含有少量DNA和RNA
- 核糖体：
- 无膜结构
- 蛋白质合成的场所
- 内质网：
- 单层膜结构
- 蛋白质加工、运输的场所，脂类合成的场所
- 高尔基体：
- 单层膜结构
- 蛋白质的加工、分类、包装的场所
- 与细胞分泌物的形成有关
- 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，吞噬并杀死入侵的病菌
- 液泡：
- 单层膜结构
- 含有细胞液，调节细胞内的渗透压，储存营养物质和代谢废物
- 中心体：
- 无膜结构
- 与细胞有丝分裂有关
- 线粒体：
3. 细胞核
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结构：
- 核膜：双层膜结构，具有选择透过性
- 核孔：是大分子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：由DNA和蛋白质组成，是遗传信息的载体
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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
4. 原核细胞和真核细胞
| 特征 | 原核细胞 | 真核细胞 |
|---|---|---|
| 大小 | 较小（通常1-10μm） | 较大（通常10-100μm） |
| 核膜 | 无核膜，无成形的细胞核 | 有核膜，有成形的细胞核 |
| 染色体 | 无染色体，DNA呈环状，位于拟核区域 | 有染色体，DNA与蛋白质结合成染色质 |
| 细胞器 | 只有核糖体 | 具有多种细胞器，如线粒体、叶绿体、内质网、高尔基体等 |
| DNA | 不与蛋白质结合 | DNA与蛋白质结合成染色质 |
| 细胞壁 | 有细胞壁，成分主要是肽聚糖 | 植物细胞有细胞壁，成分主要是纤维素；动物细胞无细胞壁 |
| 例子 | 细菌、蓝藻 | 动物、植物、真菌、原生动物 |
三、物质的跨膜运输
1. 被动运输
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定义：物质顺浓度梯度扩散，不需要消耗能量。
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类型：
- 自由扩散：物质直接穿过磷脂双分子层，如O₂、CO₂、H₂O、甘油、乙醇、苯等。
- 协助扩散：物质借助膜上的载体蛋白的协助穿过膜，如葡萄糖进入红细胞。
2. 主动运输
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定义：物质逆浓度梯度运输，需要消耗能量，并需要载体蛋白的协助。
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例子：葡萄糖、氨基酸、离子进入细胞。
3. 胞吞和胞吐
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定义：大分子物质进出细胞的方式，依赖于细胞膜的流动性，需要消耗能量。
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胞吞：细胞膜内陷，包裹大分子物质形成囊泡，进入细胞内。
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胞吐：囊泡与细胞膜融合，将大分子物质释放到细胞外。
这篇内容以思维导图的形式展开，涵盖了高一生物分子与细胞的主要知识点，包括水的特性与功能、无机盐的作用、糖类的分类与功能、脂类的构成与作用、蛋白质的结构与功能、核酸的种类与功能、细胞膜的结构与功能、细胞器的结构与功能、细胞核的结构与功能、原核细胞与真核细胞的区别、物质的跨膜运输等。 希望能帮助你更好地理解和记忆相关知识。