《高中生物必修一思维导图》

一、 细胞的分子组成

1.1 无机物

1.1.1 水

• 存在形式：自由水、结合水
• 作用：
  • 重要溶剂
  • 参与化学反应（如光合作用、水解反应）
  • 维持细胞形态
  • 运输营养物质和废物
• 含量：细胞含量最高，不同细胞含量不同

1.1.2 无机盐

• 存在形式：离子
• 作用：
  • 维持细胞和生物体的生命活动
  • 参与某些复杂化合物的组成（如Fe²+构成血红蛋白，Mg²+构成叶绿素）
  • 维持细胞的渗透压和酸碱平衡

1.2 有机物

1.2.1 糖类

• 1. 单糖
  • 组成元素：C、H、O
  • 种类：葡萄糖、果糖、半乳糖、核糖、脱氧核糖等
  • 功能：
    • 葡萄糖：细胞生命活动的主要能源物质
    • 核糖、脱氧核糖：RNA和DNA的组成成分
• 2. 二糖
  • 组成元素：C、H、O
  • 种类：蔗糖、麦芽糖、乳糖等
  • 功能：提供能量
• 3. 多糖
  • 组成元素：C、H、O
  • 种类：淀粉、纤维素、糖原
  • 功能：
    • 淀粉：植物细胞储能物质
    • 糖原：动物细胞储能物质（肝糖原、肌糖原）
    • 纤维素：植物细胞壁的主要成分

1.2.2 脂质

• 1. 脂肪
  • 组成元素：C、H、O（含量较低）
  • 结构：甘油 + 脂肪酸
  • 功能：储能、保温、保护内脏器官、参与新陈代谢
• 2. 磷脂
  • 组成元素：C、H、O、N、P
  • 结构：甘油、脂肪酸、磷酸、胆碱
  • 功能：细胞膜的重要组成成分
• 3. 固醇
  • 组成元素：C、H、O
  • 种类：胆固醇、性激素、维生素D
  • 功能：
    • 胆固醇：细胞膜的重要组成成分，参与血液中脂质的运输
    • 性激素：促进人和动物生殖器官的发育和生殖细胞的形成
    • 维生素D：促进钙、磷的吸收

1.2.3 蛋白质

• 组成元素：C、H、O、N (有的含有S、P)
• 基本单位：氨基酸
• 氨基酸种类：20种
• 氨基酸结构特点：
  • 至少含有一个氨基和一个羧基
  • 至少有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上
  • 还有一个R基
• 肽键：-CO-NH-
• 蛋白质结构层次：
  • 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：二级结构的进一步折叠和盘曲
  • 四级结构：多肽链的组合
• 蛋白质功能：
  • 结构蛋白（如：肌肉蛋白）
  • 运输蛋白（如：血红蛋白）
  • 催化作用（酶）
  • 免疫作用（抗体）
  • 调节作用（胰岛素）
  • 运动（肌动蛋白）

1.2.4 核酸

• 组成元素：C、H、O、N、P
• 基本单位：核苷酸
• 核苷酸的组成：
  • 五碳糖（脱氧核糖或核糖）
  • 磷酸
  • 含氮碱基 (A、T、C、G 或 A、U、C、G)
• 核酸种类：
  • DNA（脱氧核糖核酸）
    • 存在场所：主要在细胞核，少量在线粒体、叶绿体
    • 功能：遗传信息的携带者
    • 特点：双螺旋结构，具有稳定性
  • RNA（核糖核酸）
    • 存在场所：主要在细胞质
    • 种类：mRNA、tRNA、rRNA
    • 功能：参与蛋白质的合成

二、 细胞的结构

2.1 细胞膜系统

2.1.1 细胞膜

• 成分：脂质（主要是磷脂）、蛋白质、少量糖类
• 结构特点：具有流动性（蛋白质分子和磷脂分子都可以运动）
• 功能特点：具有选择透过性
• 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

2.1.2 细胞器膜

• 包括：内质网膜、高尔基体膜、溶酶体膜、线粒体膜、叶绿体膜等
• 功能：将细胞分成不同的区室，保证细胞生命活动高效有序地进行

2.1.3 核膜

• 功能：将细胞核与细胞质分隔开
• 结构：双层膜，具有核孔

2.2 细胞质

2.2.1 细胞质基质

• 成分：水、无机盐、脂质、糖类、氨基酸、核苷酸、多种酶
• 功能：细胞代谢的主要场所

2.2.2 细胞器

• 1. 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”
  • 特点：含有少量DNA和RNA

• 2. 叶绿体

  • 结构：双层膜结构，内部有基粒（由类囊体堆叠而成）
  • 功能：进行光合作用的场所，细胞的“能量转换站”
  • 特点：含有少量DNA和RNA

• 3. 内质网

  • 结构：单层膜构成的网络结构
  • 种类：粗面内质网（附着核糖体）、滑面内质网
  • 功能：蛋白质的合成、加工、运输；脂质的合成场所

• 4. 高尔基体

  • 结构：单层膜构成的囊状结构
  • 功能：蛋白质的加工、分类、包装和运输；参与植物细胞壁的形成

• 5. 核糖体

  • 结构：无膜结构
  • 功能：蛋白质的合成场所

• 6. 溶酶体

  • 结构：单层膜结构的囊状结构
  • 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

  • 结构：无膜结构
  • 功能：与细胞的有丝分裂有关

• 8. 液泡（植物细胞）

  • 结构：单层膜结构的囊状结构
  • 功能：调节细胞内的渗透压，储存营养物质和色素

2.3 细胞核

• 结构：
  • 核膜：双层膜，具有核孔
  • 核仁：与某种RNA的合成以及核糖体的形成有关
  • 染色质（染色体）：DNA + 蛋白质
• 功能：遗传信息的储存场所，细胞代谢和遗传的控制中心

三、 细胞的生命历程

3.1 细胞的生长、分裂与分化

• 1. 细胞生长：细胞体积增大
• 2. 细胞分裂：细胞数目增多
  • 有丝分裂：体细胞增殖的主要方式
  • 减数分裂：产生生殖细胞的方式
• 3. 细胞分化：细胞在形态、结构和功能上发生稳定性差异的过程
  • 本质：基因的选择性表达

3.2 细胞的衰老与凋亡

• 1. 细胞衰老
  • 特征：细胞内水分减少、酶的活性降低、色素积累、呼吸速率减慢
• 2. 细胞凋亡
  • 概念：由基因决定的细胞自动结束生命的过程
  • 意义：清除体内衰老、损伤的细胞，维持机体内部环境的稳定

3.3 细胞的癌变

• 1. 癌变的原因：
  • 内因：原癌基因和抑癌基因发生突变
  • 外因：物理致癌因子、化学致癌因子、病毒致癌因子
• 2. 癌细胞的特征：
  • 无限增殖
  • 细胞形态结构发生显著变化
  • 细胞表面发生变化，容易扩散和转移

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