《生物必修一细胞的结构和功能思维导图》
I. 细胞的基本结构
A. 细胞膜
- 1. 主要成分：
- 磷脂双分子层：构成膜的基本骨架，疏水尾部相对，亲水头部朝外。
- 蛋白质：镶嵌、贯穿或吸附在磷脂双分子层中，种类和数量决定了膜的功能复杂程度。
- 糖类：与蛋白质或脂质结合形成糖蛋白或糖脂，位于细胞膜外侧，参与细胞识别、保护等。
- 2. 结构特点：
- 流动性：磷脂分子和蛋白质分子可以运动，并非固定不动。
- 不对称性：内外两侧的磷脂种类、蛋白质分布等不同。
- 3. 功能：
- 屏障作用：控制物质进出细胞，维持细胞内部环境的相对稳定。
- 选择透过性：允许水分子自由通过，选择性吸收需要的物质，排出废物。
- 细胞识别：糖蛋白参与细胞间的识别、信息传递。
- 保护作用：保护细胞内部结构。
- 信息交流：与环境进行信息交流，例如受体蛋白接受信号分子。
- 运输功能：协助物质进出细胞（主动运输、被动运输、胞吞胞吐）。
B. 细胞质
- 1. 细胞质基质：
- 组成：水、无机盐、脂质、糖类、氨基酸、核苷酸、多种酶等。
- 功能：进行细胞代谢的主要场所，提供细胞生命活动所需的物质和能量。
- 2. 细胞器：
- （1）线粒体：
- 结构：双层膜结构，内膜向内折叠形成嵴，含有少量DNA和RNA。
- 功能：细胞进行有氧呼吸的主要场所，为细胞生命活动提供能量。被称为“细胞的动力工厂”。
- （2）叶绿体（仅植物细胞）：
- 结构：双层膜结构，内有类囊体，类囊体堆叠成基粒，含有少量DNA和RNA。
- 功能：进行光合作用的场所，将光能转化为化学能。被称为“细胞的能量转换器”。
- （3）内质网：
- 结构：单层膜构成的网状结构，与核膜和细胞膜相连。
- 功能：蛋白质合成、加工、运输的场所，脂质合成的车间。分为粗面内质网（有核糖体附着）和平滑内质网（无核糖体附着）。
- （4）高尔基体：
- 结构：单层膜构成的扁平囊状结构，与内质网相连。
- 功能：加工、包装和分泌蛋白质，参与形成植物细胞壁。
- （5）核糖体：
- 结构：无膜结构，由RNA和蛋白质组成。
- 功能：蛋白质合成的场所。
- （6）溶酶体：
- 结构：单层膜结构，内含多种水解酶。
- 功能：分解衰老、损伤的细胞器，吞噬并杀死入侵的病毒或细菌。
- （7）中心体（仅动物和低等植物细胞）：
- 结构：无膜结构，由两个相互垂直的中心粒组成。
- 功能：与细胞有丝分裂有关，发出星射线，形成纺锤体。
- （8）液泡（植物细胞）：
- 结构：单层膜结构，内含细胞液（糖类、无机盐、色素、蛋白质等）。
- 功能：调节细胞内的渗透压，维持细胞的形态；储存营养物质和代谢废物；某些植物细胞的液泡中含有色素，使花瓣呈现不同的颜色。
- （1）线粒体：
C. 细胞核
- 1. 结构：
- 核膜：双层膜结构，上有核孔，实现细胞核与细胞质之间的物质交换和信息交流。
- 核仁：与某种RNA的合成以及核糖体的形成有关。
- 染色质：主要由DNA和蛋白质组成，是遗传物质DNA的载体。
- 2. 功能：
- 遗传信息库：储存和复制遗传信息。
- 控制中心：控制细胞的代谢和遗传。
II. 细胞的功能
A. 物质运输
- 1. 被动运输：
- 定义：物质顺浓度梯度扩散，不需要消耗能量。
- 类型：
- 自由扩散：物质直接通过磷脂双分子层。
- 协助扩散：物质借助载体蛋白的协助。
- 2. 主动运输：
- 定义：物质逆浓度梯度运输，需要消耗能量，并且需要载体蛋白的协助。
- 3. 胞吞和胞吐：
- 定义：大分子物质进出细胞的方式，需要消耗能量，依赖于细胞膜的流动性。
B. 酶在代谢中的作用
- 1. 酶的本质： 大多数酶是蛋白质，少数是RNA。
- 2. 酶的特性：
- 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（适宜的温度和pH）就能发挥作用。
- 3. 酶的作用机理： 降低化学反应的活化能。
C. 细胞的生命历程
- 1. 细胞分化： 在个体发育中，细胞在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程。细胞分化的实质是基因的选择性表达。
- 2. 细胞衰老： 细胞的生理状态和化学反应发生复杂变化的过程。细胞衰老是正常的生命现象。
- 3. 细胞凋亡： 由基因决定的细胞程序性死亡。细胞凋亡对于生物体的正常发育、维持内部环境的稳定以及抵御外界各种因素的干扰都起着关键作用。
- 4. 细胞癌变： 正常细胞受到致癌因子的作用，细胞中遗传物质发生改变，变成不受机体控制的、连续进行分裂的恶性增殖细胞。
III. 总结
细胞是生物体结构和功能的基本单位。细胞膜、细胞质和细胞核是细胞的基本结构。细胞膜具有选择透过性，控制物质进出。细胞质中的各种细胞器各司其职，共同完成细胞的生命活动。细胞核是遗传信息的储存和复制场所，控制细胞的代谢和遗传。细胞通过物质运输、酶的催化以及特定的生命历程来维持其生命活动。理解细胞的结构和功能对于理解生命现象至关重要。