《高一生物每章思维导图》

第一章 走进细胞

一、细胞是生命活动的基本单位

• （一）生命系统的结构层次

  • 1. 基本概念：由小到大，具有层级性
  • 2. 结构层次：
       • 细胞：最基本层次
       • 组织：形态相似，功能相关的细胞群
       • 器官：不同组织按一定次序结合
       • 系统：完成一项或几项生理功能的器官
       • 个体：能够独立完成生命活动的生物
       • 种群：同一时间内聚集在一定区域的同种生物个体总和
       • 群落：同一时间内聚集在一定区域的不同种生物个体总和
       • 生态系统：生物群落及其生存的无机环境相互作用形成的统一整体
       • 生物圈：最大的生态系统
  • 3. 特殊说明：
       • 植物：无系统层次，器官直接构成个体
       • 单细胞生物：细胞即个体
       • 病毒：不属于生命系统，无细胞结构

• （二）细胞的多样性和统一性

  • 1. 细胞多样性：
       • 形态多样：形状各异，大小不一
       • 功能多样：承担不同生命活动
  • 2. 细胞统一性：
       • 细胞结构：都具有细胞膜、细胞质和遗传物质（DNA/RNA）
       • 细胞代谢：都进行能量转换和物质合成
       • 遗传物质：都以核酸作为遗传物质
       • 进化来源：具有共同的起源

二、细胞的分子组成

• （一）细胞中的元素

  • 1. 元素组成：大量元素(C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg)，微量元素(Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等)
  • 2. 含量特点：
       • O含量最高，C是最基本的元素
       • 不同生物体内元素种类基本相同，含量不同
       • 无机环境中的元素种类，细胞中都有；细胞中的某些特殊元素，无机环境中可能没有。

• （二）细胞中的化合物

  • 1. 无机化合物：
       • 水：含量最高，结合水（结构成分）、自由水（良好溶剂，参与生化反应，运输营养物质和代谢废物）
       • 无机盐：调节细胞渗透压、维持酸碱平衡、构成某些复杂化合物
  • 2. 有机化合物：
       • 糖类：单糖、二糖、多糖 (葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽糖、淀粉、纤维素、糖原)；供能物质，结构物质
       • 脂质：脂肪、磷脂、固醇 (胆固醇、性激素、维生素D)；储能，构成细胞膜，调节生理活动
       • 蛋白质：基本组成元素：C、H、O、N；功能多样性：结构蛋白、酶、抗体、载体、激素等；基本单位：氨基酸
       • 核酸：DNA、RNA；遗传物质，控制生物的性状；基本单位：核苷酸

三、细胞的结构

• （一）细胞膜的结构和功能

  • 1. 结构：磷脂双分子层（基本骨架）、蛋白质（功能执行者）、糖类（细胞识别）
  • 2. 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

• （二）细胞质的结构和功能

  • 1. 细胞质基质：液态，无色透明，含有多种物质
  • 2. 细胞器：
       • 线粒体：有氧呼吸的主要场所，提供能量
       • 叶绿体：光合作用的场所，合成有机物
       • 核糖体：合成蛋白质的场所
       • 内质网：蛋白质合成、加工和运输，脂质合成
       • 高尔基体：蛋白质加工、分类和包装，与细胞壁形成有关
       • 溶酶体：分解衰老损伤的细胞器，吞噬入侵的病原体
       • 中心体：与细胞有丝分裂有关 (动物细胞和低等植物细胞)
       • 液泡：调节细胞渗透压，储存物质，消化废物 (植物细胞)

• （三）细胞核的结构和功能

  • 1. 结构：核膜、核孔、核仁、染色质
  • 2. 功能：遗传物质的储存和复制场所，细胞代谢和遗传的控制中心

四、细胞的生命历程

• （一）细胞的生长、分裂与分化

  • 1. 细胞生长：细胞体积增大
  • 2. 细胞分裂：增加细胞数量
  • 3. 细胞分化：形态、结构和功能发生差异，基因选择性表达
       • 细胞全能性：已分化的细胞，仍具有发育成完整个体的潜能。

• （二）细胞的衰老与凋亡

  • 1. 细胞衰老：
       • 酶活性降低，呼吸速率减慢
       • 色素积累，代谢废物增多
       • 细胞膜通透性改变
  • 2. 细胞凋亡：基因控制的程序性死亡，对机体正常发育和维持内部环境稳定至关重要

• （三）癌细胞的特征

  • 1. 无限增殖
  • 2. 细胞形态结构发生显著变化
  • 3. 细胞表面糖蛋白减少，容易转移

第二章 遗传的细胞基础

一、减数分裂与有性生殖

• （一）减数分裂

  • 1. 概念：特殊的细胞分裂方式，染色体数目减半
  • 2. 过程：
       • 减数第一次分裂：
       • 前期：联会、四分体、同源染色体分离、非同源染色体自由组合
       • 中期：同源染色体排列在赤道板上
       • 后期：同源染色体分离，非同源染色体自由组合
       • 末期：细胞一分为二
       • 减数第二次分裂：
       • 过程类似有丝分裂
       • 产生精细胞或卵细胞
  • 3. 染色体行为变化：染色体复制一次，细胞分裂两次，染色体数目减半

• （二）有性生殖

  • 1. 概念：经过生殖细胞结合产生后代的生殖方式
  • 2. 过程：减数分裂产生配子，受精作用形成受精卵，受精卵发育成新个体
  • 3. 意义：增加遗传多样性，有利于生物进化

二、基因在染色体上

• （一）基因与染色体的关系

  • 1. 基因：控制生物性状的遗传物质单位
  • 2. 染色体：DNA的主要载体
  • 3. 基因与染色体的关系：基因在染色体上，呈线性排列

• （二）基因组

  • 1. 概念：单倍体细胞中的全部遗传物质
  • 2. 人类基因组计划：测定人类基因组的全部DNA序列

三、基因的传递规律

• （一）基因的分离定律

  • 1. 内容：在减数分裂形成配子时，等位基因分离，分别进入不同的配子中
  • 2. 适用范围：真核生物，有性生殖，细胞核遗传
  • 3. 实质：同源染色体上的等位基因分离

• （二）基因的自由组合定律

  • 1. 内容：具有两对或两对以上等位基因的个体，在形成配子时，等位基因分离的同时，非同源染色体上的非等位基因自由组合
  • 2. 适用范围：真核生物，有性生殖，细胞核遗传，两对或两对以上基因
  • 3. 实质：非同源染色体上的非等位基因的自由组合

第三章 遗传的分子基础

一、DNA是主要的遗传物质

• （一）探索遗传物质的历程

  • 1. 格里菲思实验：肺炎双球菌转化实验 (初步证明DNA可能是遗传物质)
  • 2. 艾弗里实验：DNA是遗传物质的最终证据
  • 3. 赫尔希-蔡斯实验：噬菌体侵染细菌实验 (DNA是遗传物质)

• （二）DNA的结构

  • 1. 基本单位：脱氧核苷酸
  • 2. 结构特点：
       • 双螺旋结构
       • 脱氧核糖和磷酸交替连接，构成基本骨架
       • 碱基互补配对原则 (A-T, G-C)

• （三）DNA的复制

  • 1. 时间：细胞分裂间期
  • 2. 场所：细胞核、线粒体、叶绿体
  • 3. 条件：模板 (DNA双链)，酶 (解旋酶、DNA聚合酶)，能量 (ATP)，原料 (脱氧核苷酸)
  • 4. 特点：半保留复制，边解旋边复制
  • 5. 意义：保证遗传信息的连续性和稳定性

二、基因的表达

• （一）转录

  • 1. 概念：以DNA为模板，合成RNA的过程
  • 2. 场所：细胞核
  • 3. 条件：模板 (DNA单链)，酶 (RNA聚合酶)，能量 (ATP)，原料 (核糖核苷酸)

• （二）翻译

  • 1. 概念：以mRNA为模板，合成蛋白质的过程
  • 2. 场所：核糖体
  • 3. 条件：模板 (mRNA)，酶，能量 (ATP)，原料 (氨基酸)，tRNA (转运RNA)
  • 4. 密码子：mRNA上决定氨基酸的三个相邻碱基
  • 5. 反密码子：tRNA上与密码子互补配对的三个碱基

• （三）基因与性状的关系

  • 1. 基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物的性状
  • 2. 基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，间接控制生物的性状

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