《生物人教版必修一思维导图》

I. 绪论：走进细胞

A. 生物科学与社会

1. 生物科学的研究对象

• 生物及其生命活动

2. 生物科学发展简史

• 早期观察与描述
  • 实验科学的兴起
  • 分子生物学时代的到来
  • 系统生物学的发展

3. 生物科学与社会的关系

• 农业：育种、生物防治
  • 医学：疾病的预防与治疗
  • 环境保护：生物多样性保护、污染治理

B. 细胞是生命系统的基本单位

1. 生命系统的结构层次

• 细胞 → 组织 → 器官 → 系统 → 个体 → 种群 → 群落 → 生态系统
  • 不同层次具有不同的特点

2. 细胞的多样性和统一性

• 多样性：形态、结构、功能各异
  • 统一性：基本组成元素、基本结构、基本生理过程相似

3. 细胞学说的建立

• 细胞是生物体结构和功能的基本单位
  • 细胞由细胞产生
  • 新细胞从已存在的细胞分裂而来

II. 组成细胞的分子

A. 细胞中的元素和化合物

1. 组成细胞的元素

• 大量元素：C, H, O, N, P, S, K, Ca, Mg
  • 微量元素：Fe, Mn, Zn, Cu, B, Mo
  • 元素含量与生物体含量有差异，但比例基本一致

2. 组成细胞的化合物

• 无机化合物：水、无机盐
  • 有机化合物：糖类、脂质、蛋白质、核酸

B. 细胞中的重要有机物

1. 糖类

• 单糖：葡萄糖、果糖、半乳糖、核糖、脱氧核糖
  • 二糖：蔗糖、麦芽糖、乳糖
  • 多糖：淀粉、纤维素、糖原
  • 功能：供能物质、结构物质

2. 脂质

• 脂肪：储能、保温、保护内脏
  • 磷脂：构成细胞膜的重要成分
  • 固醇：胆固醇、性激素、维生素D
  • 功能：储能、构成细胞膜、调节生理功能

3. 蛋白质

• 基本组成单位：氨基酸
  • 氨基酸的种类：20种
  • 氨基酸的结构特点：至少有一个氨基和一个羧基，并且都连接在同一个碳原子上
  • 蛋白质结构层次：一级结构（氨基酸序列）、二级结构（α螺旋、β折叠）、三级结构、四级结构
  • 蛋白质的功能：结构蛋白、酶、抗体、载体蛋白、激素
  • 蛋白质结构与功能的关系：结构决定功能

4. 核酸

• DNA（脱氧核糖核酸）：遗传物质，主要存在于细胞核
  • RNA（核糖核酸）：参与蛋白质合成，存在于细胞核和细胞质
  • 基本组成单位：核苷酸
  • 核苷酸的组成：五碳糖、磷酸、含氮碱基
  • DNA的结构：双螺旋结构
  • RNA的结构：单链结构

III. 细胞的结构和功能

A. 细胞膜的结构和功能

1. 细胞膜的成分

• 脂质（主要是磷脂）、蛋白质、少量糖类

2. 细胞膜的结构

• 流动镶嵌模型：磷脂双分子层构成基本骨架，蛋白质镶嵌、覆盖或贯穿其中，膜具有流动性

3. 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
  • 进行细胞间的信息交流

B. 细胞器的结构和功能

1. 细胞核

• 结构：核膜、核仁、染色质
  • 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

2. 内质网

• 结构：单层膜构成的网络系统
  • 功能：蛋白质合成和加工、脂质合成的场所

3. 高尔基体

• 结构：单层膜构成的扁平囊状结构
  • 功能：蛋白质的加工、分类、包装和运输

4. 线粒体

• 结构：双层膜结构，内膜向内折叠形成嵴
  • 功能：细胞进行有氧呼吸的主要场所，细胞的“动力工厂”

5. 叶绿体

• 结构：双层膜结构，内有基粒和基质
  • 功能：进行光合作用的场所，将光能转化为化学能

6. 核糖体

• 结构：无膜结构，由RNA和蛋白质构成
  • 功能：蛋白质合成的场所

7. 中心体

• 结构：无膜结构，由两个中心粒构成
  • 功能：与细胞的有丝分裂有关

C. 细胞的生命历程

1. 细胞生长、分裂和分化

• 细胞生长：体积增大
  • 细胞分裂：细胞数量增加
  • 细胞分化：细胞形态、结构和功能发生改变

2. 细胞的衰老和凋亡

• 细胞衰老：代谢缓慢，功能减弱
  • 细胞凋亡：基因控制的细胞编程性死亡

3. 癌细胞的特征

• 无限增殖
  • 形态结构发生显著变化
  • 容易转移

IV. 细胞的能量供应和利用

A. 酶在细胞代谢中的作用

1. 酶的本质

• 绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA

2. 酶的特性

• 高效性
  • 专一性
  • 酶的作用条件温和

3. 影响酶活性的因素

• 温度、pH值

B. ATP——细胞的能量“货币”

1. ATP的结构

• 腺嘌呤、核糖、磷酸基团

2. ATP与ADP的相互转化

• ATP → ADP + Pi + 能量 (释放能量)
  • ADP + Pi + 能量 → ATP (储存能量)
  • ATP是直接能源物质

C. 细胞呼吸

1. 有氧呼吸

• 场所：细胞质基质、线粒体
  • 过程：
    • 第一阶段：葡萄糖分解成丙酮酸和少量ATP、NADH
    • 第二阶段：丙酮酸转化成二氧化碳和少量ATP、NADH
    • 第三阶段：NADH和FADH2释放的氢与氧结合生成水和大量ATP

2. 无氧呼吸

• 场所：细胞质基质
  • 过程：葡萄糖分解成酒精和二氧化碳或乳酸，并释放少量ATP

D. 光合作用

1. 光合作用的场所

• 叶绿体

2. 光合作用的过程

• 光反应阶段：
  • 水的光解：H2O → [H] + O2
  • ATP的生成
    • 暗反应阶段：
  • 二氧化碳的固定：CO2 + C5 → 2C3
  • C3的还原：2C3 → (CH2O) + C5

3. 影响光合作用的因素

• 光照强度、二氧化碳浓度、温度

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