《生物必修一思维导图》
一、细胞的分子组成
1. 无机物
1.1 水
- 含量：细胞内含量最多的化合物
- 存在形式：
- 自由水：含量高，代谢旺盛；良好的溶剂；参与生化反应；运输营养物质和废物。
- 结合水：细胞结构的重要组成成分。
- 功能：
- 细胞内良好的溶剂
- 参与许多化学反应
- 运输营养物质和代谢废物
- 维持细胞形态和稳定
1.2 无机盐
- 存在形式：离子形式
- 功能：
- 维持细胞的生命活动，如Na+、K+维持细胞的渗透压、酸碱平衡；
- 是某些复杂化合物的重要组成部分，如Fe2+是血红蛋白的组成成分。
2. 有机物
2.1 糖类
- 元素组成：C、H、O
- 分类：
- 单糖：葡萄糖、果糖、半乳糖、脱氧核糖、核糖
- 二糖：蔗糖、麦芽糖、乳糖
- 多糖：淀粉、纤维素、糖原
- 功能：
- 主要的能源物质（葡萄糖）
- 组成细胞结构的成分（纤维素、核糖、脱氧核糖）
- 细胞间的识别（糖蛋白）
2.2 脂质
- 元素组成：C、H、O，有些含N、P
- 分类：
- 脂肪：
- 组成：甘油和脂肪酸
- 功能：储能，绝缘，保护内脏器官
- 磷脂：
- 组成：甘油、脂肪酸、磷酸、胆碱
- 功能：构成细胞膜的重要成分
- 固醇：
- 分类：胆固醇、性激素、维生素D
- 功能：调节机体代谢，维持细胞膜的流动性（胆固醇），促进生殖细胞的形成（性激素）。
- 脂肪：
2.3 蛋白质
- 元素组成：C、H、O、N，通常含S
- 基本单位：氨基酸
- 结构通式：含有一个氨基和一个羧基，并且连接在同一个碳原子上，这个碳原子上还连接着一个氢原子和一个侧链R基团
- 分类：根据R基团不同进行分类
- 形成：脱水缩合，形成肽键连接氨基酸，失去的水分子数 = 肽键数 = 氨基酸数 - 肽链数
- 结构层次：
- 一级结构：氨基酸的种类、数目、排列顺序
- 二级结构：肽链的螺旋、折叠等
- 三级结构：二级结构进一步卷曲、折叠形成的空间结构
- 四级结构：多个三级结构以一定方式结合形成的空间结构
- 功能：
- 结构蛋白：构成细胞和生物体结构
- 催化功能：酶具有催化作用
- 运输功能：如血红蛋白运输氧气
- 免疫功能：抗体具有免疫作用
- 调节功能：激素具有调节作用
- 运动功能：肌动蛋白、肌球蛋白
2.4 核酸
- 元素组成：C、H、O、N、P
- 基本单位：核苷酸
- 组成：磷酸、五碳糖、含氮碱基
- 分类：
- 脱氧核苷酸：脱氧核糖、A、T、C、G
- 核糖核苷酸：核糖、A、U、C、G
- 分类：
- DNA（脱氧核糖核酸）：
- 存在场所：主要在细胞核，少量在线粒体和叶绿体
- 结构：双螺旋结构，A与T配对，C与G配对
- 功能：遗传信息的载体
- RNA（核糖核酸）：
- 存在场所：细胞质
- 种类：mRNA（信使RNA）、tRNA（转运RNA）、rRNA（核糖体RNA）
- 结构：单链结构，局部存在双链结构
- 功能：参与蛋白质的合成
- DNA（脱氧核糖核酸）：
二、细胞的结构
1. 细胞膜
1.1 主要成分：脂质、蛋白质
- 脂质：主要是磷脂，形成磷脂双分子层，构成细胞膜的基本支架
- 蛋白质：
- 位置：镶嵌、覆盖、贯穿于磷脂双分子层
- 功能：
- 运输：载体蛋白、通道蛋白
- 识别：糖蛋白，进行细胞间的信息交流
- 催化：酶
1.2 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
2. 细胞质
2.1 细胞质基质：
- 组成：水、无机盐、脂质、糖类、氨基酸、酶等
- 功能：细胞代谢的主要场所
2.2 细胞器
- 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：蛋白质的合成和加工场所，脂质合成的场所
- 高尔基体：蛋白质的加工、包装和运输场所
- 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病菌
- 液泡：调节细胞内的渗透压，维持细胞的形态，储存物质，分解衰老的细胞器
- 无膜细胞器：
- 核糖体：蛋白质的合成场所
- 中心体：与细胞的有丝分裂有关
3. 细胞核
3.1 结构：
- 核膜：双层膜结构，具有核孔，是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：DNA和蛋白质组成，是遗传物质DNA的载体
3.2 功能：
- 遗传信息库
- 细胞代谢和遗传的控制中心
三、细胞的生命历程
1. 细胞的分裂
1.1 有丝分裂
- 过程：
- 间期：DNA复制和相关蛋白质的合成
- 前期：染色质螺旋化形成染色体，核膜、核仁消失，纺锤体形成
- 中期：染色体的着丝点排列在赤道板上
- 后期：着丝点分裂，姐妹染色单体分离，纺锤丝牵引子染色体向细胞两极移动
- 末期：染色体解螺旋形成染色质，核膜、核仁重新出现，纺锤体消失，细胞质分裂
- 意义：保证亲代和子代细胞遗传物质的稳定性
1.2 减数分裂
- 过程：
- 减数第一次分裂：
- 前期：联会，四分体形成，可能发生非姐妹染色单体的交叉互换
- 中期：四分体排列在赤道板上
- 后期：同源染色体分离，非同源染色体自由组合
- 末期：细胞质分裂，形成两个子细胞
- 减数第二次分裂：与有丝分裂类似
- 减数第一次分裂：
- 意义：保证了生物体细胞中染色体数目的稳定性
2. 细胞的分化
2.1 概念：在个体发育中，由一个或一种细胞增殖产生的后代，在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程。
2.2 本质：基因的选择性表达。
2.3 意义：使多细胞生物体中的细胞趋向专门化，有利于提高各种生理功能的效率。
3. 细胞的衰老和凋亡
3.1 细胞衰老
- 特征：
- 细胞内水分减少，代谢速率减慢
- 细胞内色素积累
- 细胞内酶活性降低
- 细胞膜通透性改变
- 与个体衰老的关系：个体衰老是细胞普遍衰老的结果
3.2 细胞凋亡
- 概念：由基因决定的细胞自动结束生命的过程，也称细胞编程性死亡。
- 意义：对于多细胞生物体完成正常发育、维持内部环境的稳定以及抵御外界各种因素的干扰起着关键作用。
4. 细胞的癌变
4.1 概念：受到致癌因子的作用，细胞发生突变，变成不受机体控制的、连续进行分裂的恶性增殖细胞的过程。
4.2 特征：
- 细胞无限增殖
- 细胞形态发生显著改变
- 细胞表面发生变化，细胞间的黏着性降低
4.3 致癌因子：物理致癌因子、化学致癌因子、病毒致癌因子。