《生物细胞思维导图》

I. 细胞的基本概念

• 定义： 生命的基本单位，所有生物体由细胞或细胞产物构成。
• 细胞学说：
  • 内容：
    • 所有生物体由细胞构成。
    • 细胞是生物体结构和功能的基本单位。
    • 细胞来自已存在的细胞（“新细胞来自旧细胞”）。
  • 意义：
    • 揭示了细胞的统一性和生物界的共同起源。
    • 为生物学的研究奠定了基础。
• 细胞的多样性：
  • 形态：球形、柱状、纺锤形、不规则形等。
  • 大小：从微米级（细菌）到厘米级（鸟卵）。
  • 功能：运动、分泌、吸收、保护、感应等。
• 细胞的统一性：
  • 基本组成元素：C、H、O、N等。
  • 基本有机物：糖类、脂质、蛋白质、核酸。
  • 基本的遗传物质：DNA (少数RNA)。
  • 基本的能量货币：ATP。
• 病毒：
  • 结构：蛋白质外壳和核酸（DNA或RNA）。
  • 生命活动：必须寄生在活细胞内进行。
  • 分类：DNA病毒、RNA病毒。
  • 特点：没有细胞结构，不能独立完成新陈代谢。
• 细胞学研究方法：
  • 显微镜技术：光学显微镜、电子显微镜。
  • 细胞培养技术：体外培养细胞。
  • 细胞分离技术：差速离心法、密度梯度离心法。
  • 同位素示踪技术：追踪细胞代谢途径。
  • 分子生物学技术：PCR、基因测序等。

II. 细胞的结构

A. 原核细胞

• 基本结构：
  • 细胞壁：主要成分是肽聚糖。
  • 细胞膜：磷脂双分子层和蛋白质。
  • 细胞质：含有核糖体。
  • 拟核：含有环状DNA分子，无核膜。
• 特殊结构：
  • 荚膜：保护细胞，增强致病性。
  • 鞭毛：运动器官。
  • 质粒：环状DNA分子，携带抗药性基因等。
• 代表生物： 细菌、蓝藻（蓝细菌）、支原体、衣原体。
• 特点：
  • 无核膜，无成形的细胞核。
  • 细胞器种类少，只有核糖体。
  • DNA分子呈环状，不与蛋白质结合。

B. 真核细胞

• 基本结构：
  • 细胞膜：磷脂双分子层和蛋白质，具有流动镶嵌模型。
  • 细胞质：细胞器和细胞质基质。
  • 细胞核：双层膜结构，含有染色质（DNA和蛋白质）。
• 细胞器：
  • 核糖体： 蛋白质合成的场所。
  • 内质网：
    • 粗面内质网：附着核糖体，加工和运输蛋白质。
    • 滑面内质网：合成脂质、糖类。
  • 高尔基体： 加工、分拣、包装蛋白质，形成分泌物。
  • 线粒体： 有氧呼吸的主要场所，含有DNA和核糖体。
  • 叶绿体： 光合作用的场所，含有DNA和核糖体（植物细胞特有）。
  • 溶酶体： 含多种水解酶，分解衰老、损伤的细胞器和外来异物。
  • 液泡： 储存营养物质、调节细胞内渗透压（植物细胞特有）。
  • 中心体： 与细胞分裂有关（动物和低等植物细胞）。
• 细胞质基质： 含有多种酶、无机盐、营养物质等。
• 细胞骨架： 维持细胞形态，参与细胞运动。
• 细胞核：
  • 核膜：双层膜结构，有核孔。
  • 核仁：与核糖体RNA的合成有关。
  • 染色质：DNA和蛋白质，细胞分裂时形成染色体。
• 细胞壁（植物细胞特有）： 主要成分是纤维素和果胶。
• 真核细胞与原核细胞的区别：
  • 有无核膜包被的细胞核。
  • 细胞器种类和数量。
  • DNA分子结构。
  • 细胞壁成分。

III. 细胞的生命历程

• 细胞生长： 细胞体积增大。
• 细胞分裂： 细胞数量增加。
  • 有丝分裂：
    • 过程：前期、中期、后期、末期。
    • 意义：保证亲代和子代细胞遗传物质相同。
    • 适用范围：体细胞增殖。
  • 减数分裂：
    • 过程：减数第一次分裂、减数第二次分裂。
    • 意义：产生配子，保证有性生殖生物的遗传物质在世代传递中保持稳定。
    • 适用范围：产生配子。
  • 无丝分裂：
    • 过程：没有染色体的出现，直接分裂。
    • 适用范围：低等生物的某些细胞。
• 细胞分化：
  • 定义：细胞在形态、结构和生理功能上发生差异的过程。
  • 本质：基因的选择性表达。
  • 意义：形成不同的组织和器官，使生物体功能更加完善。
• 细胞衰老：
  • 特征：
    • 酶活性降低。
    • 色素积累。
    • 细胞核体积增大。
    • 物质运输效率降低。
  • 原因：多种因素综合作用的结果。
• 细胞凋亡：
  • 定义：由基因决定的细胞编程性死亡。
  • 意义：清除衰老、损伤或多余的细胞，维持生物体内部环境的稳定。
• 细胞癌变：
  • 原因：原癌基因和抑癌基因发生突变。
  • 特征：
    • 细胞无限增殖。
    • 细胞形态结构发生改变。
    • 细胞表面发生变化，容易转移。
• 细胞的全能性：
  • 定义：已经分化的细胞仍然具有发育成完整个体的潜能。
  • 理论基础：细胞含有发育成完整个体所需的全部遗传信息。
  • 应用：植物组织培养、克隆技术。

IV. 细胞的物质运输

• 被动运输：
  • 定义：物质顺浓度梯度运输，不需要消耗能量。
  • 类型：
    • 自由扩散：如氧气、二氧化碳、水、脂溶性小分子。
    • 协助扩散：需要载体蛋白的帮助，如葡萄糖进入红细胞。
• 主动运输：
  • 定义：物质逆浓度梯度运输，需要消耗能量和载体蛋白。
  • 例子：离子、氨基酸、葡萄糖等。
• 胞吞和胞吐：
  • 定义：大分子物质进出细胞的方式。
  • 胞吞：细胞膜内陷，将物质包裹形成囊泡进入细胞。
  • 胞吐：囊泡与细胞膜融合，将物质释放到细胞外。

V. 细胞的能量供应

• ATP：
  • 结构：腺嘌呤、核糖、三个磷酸基团。
  • 功能：细胞内直接的能量来源。
  • 合成：光合作用、呼吸作用。
• 光合作用：
  • 场所：叶绿体。
  • 过程：
    • 光反应：水的光解、ATP的合成。
    • 暗反应：二氧化碳的固定、C3的还原。
• 呼吸作用：
  • 场所：细胞质基质、线粒体。
  • 过程：
    • 有氧呼吸：葡萄糖彻底氧化分解成二氧化碳和水，释放大量能量。
    • 无氧呼吸：葡萄糖不彻底氧化分解成酒精和二氧化碳或乳酸，释放少量能量。