《高一必修一生物思维导图》
一、绪论：走进细胞的世界
1.1 生命的特征
1.1.1 生命的共同特征
- 新陈代谢:
- 定义：生物体与外界环境之间物质和能量的交换以及生物体内物质的转化过程。
- 分类：合成代谢（同化作用）、分解代谢（异化作用）
- 重要性：生命活动的基础。
- 生长、发育和繁殖:
- 生长：体积和质量的增加。
- 发育：形态、结构和生理功能的复杂化。
- 繁殖：产生后代，延续种族。
- 应激性:
- 定义：生物体对外界刺激所产生的反应。
- 类型：趋性、反射等。
- 遗传和变异:
- 遗传：亲代与子代之间在性状上的相似性。
- 变异：亲代与子代之间以及子代个体之间在性状上的差异。
- 意义：生物进化的基础。
- 适应性:
- 定义：生物体能够适应其生存环境。
- 例子：保护色、警戒色等。
- 有共同的物质基础和结构基础:
- 共同的物质基础：碳、氢、氧、氮等元素，水，无机盐，蛋白质，核酸，糖类，脂质。
- 共同的结构基础：细胞。
1.1.2 生命研究的层次
- 宏观: 生态系统，群落，种群，个体
- 微观: 系统，器官，组织，细胞，细胞器，分子
1.2 细胞是生命活动的基本单位
1.2.1 细胞学说的建立
- 内容：
- 所有生物由细胞构成。
- 细胞是生物体结构和功能的基本单位。
- 新细胞来源于老细胞。
- 意义： 揭示了细胞的统一性和生物界的统一性。
1.2.2 细胞的多样性和统一性
- 细胞多样性: 细胞的形态、结构和功能千差万别。
- 细胞统一性: 所有细胞都具有相似的基本结构和功能。
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: C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等。
- C：构成有机物的基本骨架。
- H和O：构成水，构成有机物。
- N：构成蛋白质和核酸。
- 微量元素: Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等。
- 含量少，但在生命活动中起重要作用。
2.1.2 组成细胞的化合物
- 无机物:
- 水：
- 含量：细胞中含量最多的化合物。
- 作用：细胞中的良好溶剂；参与化学反应；运输营养物质和废物；调节细胞温度。
- 存在形式：自由水和结合水。
- 含量变化影响细胞代谢。
- 无机盐：
- 存在形式：离子形式。
- 作用：维持细胞的生命活动，如维持酸碱平衡。
- 水：
- 有机物:
- 糖类：
- 元素组成：C、H、O。
- 分类：单糖、二糖、多糖。
- 单糖：葡萄糖、果糖、核糖、脱氧核糖。
- 二糖：蔗糖、麦芽糖、乳糖。
- 多糖：淀粉、糖原、纤维素。
- 作用：主要的能源物质；构成细胞的结构物质。
- 脂质：
- 元素组成：C、H、O，有的含有N和P。
- 分类：脂肪、磷脂、固醇。
- 脂肪：储能物质。
- 磷脂：构成细胞膜的重要成分。
- 固醇：胆固醇、性激素、维生素D。
- 蛋白质：
- 元素组成：C、H、O、N，有的含有S。
- 基本单位：氨基酸。
- 氨基酸种类：约20种。
- 氨基酸的结构特点：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。
- 肽键：连接两个氨基酸的化学键（-CO-NH-）。
- 蛋白质的结构：一级结构、二级结构、三级结构、四级结构。
- 蛋白质的功能：结构物质、催化作用（酶）、运输作用、免疫作用、调节作用、运动作用。
- 蛋白质多样性的原因：氨基酸种类、数目、排列顺序及蛋白质空间结构多样性。
- 核酸：
- 元素组成：C、H、O、N、P。
- 分类：DNA（脱氧核糖核酸）、RNA（核糖核酸）。
- 基本单位：核苷酸。
- DNA：遗传物质，双螺旋结构。
- RNA：传递遗传信息，参与蛋白质合成。
- 核苷酸的种类：脱氧核苷酸和核糖核苷酸。
- 糖类：
2.2 细胞中的重要有机物
2.2.1 蛋白质的功能多样性
- 结构蛋白：构成细胞和生物体的结构成分。
- 酶：催化化学反应。
- 抗体：参与免疫反应。
- 激素：调节生理活动。
- 载体蛋白：运输物质。
- 受体蛋白：识别信号分子。
2.2.2 酶在代谢中的作用
- 酶的定义： 酶是由活细胞产生的具有催化作用的有机物，绝大多数是蛋白质，少数是RNA。
- 酶的特点：
- 高效性：酶的催化效率高。
- 专一性：一种酶只能催化一种或一类化学反应。
- 温和性：酶在常温常压下就能进行催化。
- 酶的作用机理： 降低化学反应的活化能。
- 影响酶活性的因素： 温度、pH等。
三、细胞的结构和功能
3.1 细胞膜的结构和功能
3.1.1 细胞膜的结构
- 组成： 脂质、蛋白质和少量糖类。
- 磷脂双分子层： 细胞膜的基本支架。
- 蛋白质： 细胞膜功能的主要承担者。
- 糖蛋白： 细胞识别的标志。
- 流动镶嵌模型： 细胞膜具有一定的流动性。
3.1.2 细胞膜的功能
- 将细胞与外界环境分隔开。
- 控制物质进出细胞： 选择透过性。
- 进行细胞间的信息交流： 糖蛋白。
3.2 细胞器的结构和功能
3.2.1 细胞器的种类
- 双层膜细胞器：
- 线粒体：有氧呼吸的主要场所。
- 叶绿体：光合作用的场所。
- 单层膜细胞器：
- 内质网：蛋白质合成和加工，脂质合成。
- 高尔基体：蛋白质的加工、包装和分泌。
- 溶酶体：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。
- 液泡：调节细胞内的环境，储藏物质。
- 无膜细胞器：
- 核糖体：合成蛋白质的场所。
- 中心体：与细胞有丝分裂有关。
3.2.2 细胞核的结构和功能
- 结构：
- 核膜：双层膜。
- 核孔：物质运输的通道。
- 核仁：与某种RNA的合成以及核糖体的形成有关。
- 染色质：DNA和蛋白质组成。
- 功能： 遗传信息的储存和复制场所，控制细胞的代谢和遗传。
3.3 物质进出细胞的方式
3.3.1 被动运输
- 自由扩散： 物质顺浓度梯度通过细胞膜。
- 例子：水、氧气、二氧化碳。
- 协助扩散： 物质顺浓度梯度通过细胞膜，需要载体蛋白的协助。
- 例子：葡萄糖进入红细胞。
- 特点： 不需要消耗能量。
3.3.2 主动运输
- 定义： 物质逆浓度梯度通过细胞膜，需要载体蛋白的协助，并且消耗能量。
- 例子： 葡萄糖进入小肠上皮细胞，K+进入细胞，Na+排出细胞。
- 特点： 需要消耗能量，需要载体蛋白。
3.3.3 胞吞和胞吐
- 定义： 大分子物质进出细胞的方式。
- 特点： 需要消耗能量，依赖细胞膜的流动性。
- 例子： 吞噬细胞吞噬细菌，抗体分泌。
四、细胞的代谢
4.1 细胞的能量“通货”——ATP
4.1.1 ATP的结构和功能
- 结构： A-P~P~P (A：腺嘌呤，P：磷酸基团，~：高能磷酸键)。
- 功能： 细胞生命活动的直接能源物质。
- ATP的合成和分解：
- ATP的合成：ADP + Pi + 能量 → ATP
- ATP的分解：ATP → ADP + Pi + 能量
4.1.2 ATP在细胞中的作用
- 为细胞的各项生命活动提供能量。
4.2 酶在代谢中的作用（重复）
4.3 细胞呼吸
4.3.1 有氧呼吸
- 场所： 细胞质基质和线粒体。
- 过程：
- 第一阶段：葡萄糖分解成丙酮酸和少量的[H]，释放少量能量（细胞质基质）。
- 第二阶段：丙酮酸和水反应生成二氧化碳和大量的[H]，释放少量能量（线粒体基质）。
- 第三阶段：[H]和氧气结合生成水，释放大量的能量（线粒体内膜）。
- 总反应式： C6H12O6 + 6O2 + 6H2O → 6CO2 + 12H2O + 大量能量
4.3.2 无氧呼吸
- 场所： 细胞质基质。
- 过程：
- 第一阶段：葡萄糖分解成丙酮酸和少量的[H]，释放少量能量。
- 第二阶段：丙酮酸转化为酒精和二氧化碳，或乳酸。
- 总反应式：
- 酒精发酵：C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2 + 少量能量
- 乳酸发酵：C6H12O6 → 2C3H6O3 + 少量能量
4.4 光合作用
4.4.1 光合作用的场所
- 场所： 叶绿体。
4.4.2 光合作用的过程
- 光反应阶段（类囊体薄膜）：
- 水的光解：2H2O → 4[H] + O2
- ATP的生成：ADP + Pi + 能量 → ATP
- 暗反应阶段（叶绿体基质）：
- CO2的固定：CO2 + C5 → 2C3
- C3的还原：2C3 + [H] + ATP → (CH2O) + C5 + ADP + Pi
- 总反应式： 6CO2 + 12H2O + 光能 → C6H12O6 + 6O2 + 6H2O
4.4.3 影响光合作用的因素
- 光照强度、二氧化碳浓度、温度、水分、矿质元素等。