《高一上生物知识点思维导图》

一、生命的物质基础

1. 组成细胞的元素

• 大量元素：
  • 定义：占生物体总重量的万分之一以上的元素
  • 包括：C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg
  • 最基本元素：C
• 微量元素：
  • 定义：占生物体总重量的万分之一以下的元素
  • 常见的：Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等
• 宏观角度：
  • 含量最高：O
  • 质量分数最高：O
  • 最基本元素：C

2. 组成细胞的化合物

• 无机化合物：
  • 水：
    • 含量：细胞中含量最多的化合物
    • 存在形式：自由水、结合水
    • 功能：
      • 良好的溶剂
      • 运输营养物质和代谢废物
      • 参与化学反应
      • 维持细胞形态
      • 调节温度
  • 无机盐：
    • 存在形式：离子形式
    • 功能：
      • 维持细胞和生物体的生命活动
      • 维持酸碱平衡和渗透压平衡
      • 构成某些复杂化合物（如Mg是叶绿素的组成成分）
• 有机化合物：
  • 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：麦芽糖、蔗糖、乳糖
      • 多糖：淀粉、纤维素、糖原
    • 功能：
      • 主要的能源物质（葡萄糖）
      • 构成细胞结构（纤维素）
      • 细胞间的识别（糖蛋白）
  • 脂质：
    • 元素组成：C、H、O (有些含N、P)
    • 分类：
      • 脂肪：储能物质
      • 磷脂：细胞膜的主要组成成分
      • 固醇：胆固醇、性激素、维生素D
    • 功能：
      • 储能
      • 绝热
      • 保护内脏
      • 细胞膜的主要成分
      • 调节生命活动
  • 蛋白质：
    • 元素组成：C、H、O、N (有些含S)
    • 基本单位：氨基酸
    • 结构：
      • 一级结构：氨基酸的种类、数目、排列顺序
      • 二级结构：α螺旋、β折叠
      • 三级结构：空间结构
      • 四级结构：多个亚基的组合
    • 功能：
      • 结构蛋白（如细胞骨架）
      • 酶
      • 抗体
      • 载体蛋白
      • 激素（如胰岛素）
      • 运输蛋白（如血红蛋白）
  • 核酸：
    • 元素组成：C、H、O、N、P
    • 分类：DNA、RNA
    • 基本单位：核苷酸
    • DNA：
      • 结构：双螺旋结构
      • 功能：遗传信息的载体
    • RNA：
      • 结构：单链结构
      • 功能：参与蛋白质合成

二、细胞的分子组成

1. 细胞中的有机大分子

• 蛋白质、核酸、多糖等
• 具有高度的复杂性和多样性
• 决定了细胞的结构和功能

2. 细胞膜的组成和结构

• 组成：
  • 磷脂：构成细胞膜的基本支架（磷脂双分子层）
  • 蛋白质：细胞膜的主要成分，与细胞的功能密切相关
  • 糖类：与蛋白质或脂质结合成糖蛋白或糖脂，位于细胞膜外侧
• 结构： 流动镶嵌模型
  • 磷脂双分子层：流动性
  • 蛋白质：不均匀分布，具有流动性
  • 糖蛋白：细胞识别、保护和润滑

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：
  • 选择透过性
  • 被动运输：自由扩散、协助扩散
  • 主动运输
  • 胞吞、胞吐
• 进行细胞间的信息交流：
  • 糖蛋白
  • 细胞间的直接接触
  • 高等植物细胞的胞间连丝
  • 分泌化学物质（如激素）

三、细胞的代谢

1. 酶

• 概念： 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
• 特性：
  • 高效性：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：在温和的条件下发挥作用
• 影响因素：
  • 温度：过高或过低都会影响酶的活性，最适宜温度
  • pH值：过高或过低都会影响酶的活性，最适宜pH值
  • 酶浓度：底物充足时，酶浓度越高，反应速率越快
  • 底物浓度：酶浓度一定时，底物浓度越高，反应速率越快，达到饱和点后不再增加
• 作用机理： 降低化学反应的活化能

2. ATP

• 结构： A-P~P~P （A：腺苷，P：磷酸基团，~：高能磷酸键）
• 功能： 细胞内直接的能量来源
• ATP与ADP的相互转化：
  • ATP → ADP + Pi + 能量 （释放能量，用于各项生命活动）
  • ADP + Pi + 能量 → ATP （储存能量）
• 能量来源： 光合作用、呼吸作用

3. 光合作用

• 场所： 叶绿体
• 过程：
  • 光反应阶段：
    • 场所：叶绿体类囊体薄膜
    • 过程：
      • 水的光解：2H2O → 4[H] + O2
      • ATP的生成：ADP + Pi + 光能 → ATP
  • 暗反应阶段：
    • 场所：叶绿体基质
    • 过程：
      • CO2的固定：CO2 + C5 → 2C3
      • C3的还原：2C3 + [H] + ATP → (CH2O) + C5
• 影响因素： 光照强度、CO2浓度、温度、矿质元素、水等

4. 细胞呼吸

• 类型：
  • 有氧呼吸：
    • 场所：细胞质基质、线粒体
    • 过程：
      • C6H12O6 → 2C3H4O3 (丙酮酸) + 2ATP + 4[H] （细胞质基质）
      • 2C3H4O3 + 6H2O → 6CO2 + 20[H] + 2ATP （线粒体基质）
      • 24[H] + 6O2 → 12H2O + 34ATP （线粒体内膜）
    • 总反应式：C6H12O6 + 6O2 + 6H2O → 6CO2 + 12H2O + 能量
  • 无氧呼吸：
    • 场所：细胞质基质
    • 过程：
      • C6H12O6 → 2C3H4O3 (丙酮酸) + 2ATP + 4[H]
      • 2C3H4O3 + 4[H] → 2C2H5OH (酒精) + 2CO2 或 2C3H6O3 (乳酸)
    • 总反应式：C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2 + 能量 或 C6H12O6 → 2C3H6O3 + 能量
• 意义： 分解有机物，释放能量，为生命活动提供能量

四、细胞的生命历程

1. 细胞的生长和增殖

• 细胞周期： 连续分裂的细胞，从一次分裂完成时开始，到下一次分裂完成时为止
  • 间期：细胞周期中时间最长的时期，完成DNA复制和相关蛋白质合成
  • 分裂期：
    • 前期：染色质螺旋化成染色体，纺锤体形成
    • 中期：染色体排列在细胞中央的赤道板上
    • 后期：着丝点分裂，姐妹染色单体分离
    • 末期：染色体解旋成染色质，核膜、核仁重建，细胞质分裂
• 有丝分裂的意义： 保持亲代和子代细胞遗传物质的稳定性

2. 细胞的分化、衰老和凋亡

• 细胞分化：
  • 概念：在个体发育中，相同的细胞产生形态、结构和生理功能不同的细胞群体的过程
  • 根本原因：基因的选择性表达
  • 意义：使生物体形成不同的组织和器官，执行不同的生理功能
• 细胞衰老：
  • 特点：细胞内水分减少，代谢速率减慢，酶活性降低，色素积累，呼吸速率降低，细胞核体积增大等
  • 影响因素：遗传因素、环境因素
• 细胞凋亡：
  • 概念：由基因决定的细胞自动结束生命的过程，是正常的生命现象
  • 意义：清除体内衰老和病变的细胞，维持机体内部环境的稳定
• 细胞癌变：
  • 原因：原癌基因和抑癌基因的突变
  • 特点：细胞无限增殖，形态发生显著变化，易转移扩散

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