《高三生物思维导图》
一、细胞的分子组成
1. 水
- 定义： 最丰富的化合物
- 存在形式：
- 自由水：代谢活跃，含量高
- 结合水：细胞结构组成，含量低
- 功能：
- 良好的溶剂
- 参与化学反应
- 运输养分和废物
- 维持细胞形态和温度
- 存在形式：
2. 无机盐
- 含量： 少数
- 功能：
- 构成细胞成分
- 维持生命活动
- 调节细胞渗透压和酸碱平衡
- 重要元素：
- K⁺：维持细胞内渗透压
- Na⁺：维持细胞外渗透压，神经冲动传导
- Ca²⁺：凝血，肌肉收缩，神经兴奋性
- Fe²⁺：血红蛋白组成
- Mg²⁺：叶绿素组成
- I：甲状腺激素合成
- 功能：
3. 有机物
- 碳链骨架： 所有有机物的基本框架
- 种类：
- 糖类：
- 元素组成： C、H、O
- 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：植物细胞的储能物质
- 糖原：动物细胞的储能物质
- 纤维素：植物细胞壁的主要成分
- 功能： 主要能源物质，细胞结构成分
- 脂质：
- 元素组成： C、H、O，有些含N、P
- 种类：
- 脂肪：储能物质
- 磷脂：细胞膜的主要成分
- 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
- 结构特点： 至少含一个氨基和一个羧基，且连接在同一个碳原子上
- 种类： 约20种，根据R基不同区分
- 形成过程： 脱水缩合
- 肽键： -CO-NH-
- 肽链： 多个氨基酸通过肽键连接而成
- 空间结构： 肽链折叠盘曲形成
- 功能：
- 结构蛋白：构成细胞和生物体结构
- 酶：催化化学反应
- 抗体：免疫防御
- 载体蛋白：运输物质
- 激素：调节生理活动
- 受体蛋白：信息传递
- 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
- 种类：
- DNA：
- 五碳糖： 脱氧核糖
- 碱基： A、T、C、G
- 结构： 双螺旋结构
- 功能： 遗传信息的携带者
- RNA：
- 五碳糖： 核糖
- 碱基： A、U、C、G
- 结构： 单链结构（tRNA有局部双链）
- 功能： 参与蛋白质合成
- DNA：
- 糖类：
- 种类：
二、细胞的生命历程
1. 细胞的增殖
- 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。
- 有丝分裂：
- 过程：
- 间期：DNA复制，相关蛋白质合成
- 前期：染色质螺旋化成染色体，核膜消失，纺锤体形成
- 中期：染色体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，成为染色体，向两极移动
- 末期：染色体解螺旋成染色质，核膜重建，细胞质分裂
- 意义： 保持亲子代细胞遗传物质的稳定性
- 过程：
- 减数分裂：
- 减数第一次分裂：
- 前期：联会，形成四分体，同源染色体上的非姐妹染色单体可能发生交叉互换
- 中期：同源染色体成对排列在赤道板上
- 后期：同源染色体分离，非同源染色体自由组合
- 末期：细胞分裂成两个子细胞，染色体数目减半
- 减数第二次分裂：
- 过程与有丝分裂类似
- 意义： 产生单倍体的配子，为有性生殖提供遗传多样性
- 减数第一次分裂：
- 有丝分裂：
2. 细胞的分化
- 定义： 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后代的过程
- 特点：
- 持久性
- 不可逆性
- 普遍性
- 根本原因： 基因的选择性表达
- 意义： 使多细胞生物体形成不同的组织、器官，完成各种生理功能
- 特点：
3. 细胞的衰老和凋亡
- 细胞衰老：
- 原因： 多种因素影响
- 特征：
- 酶活性降低
- 色素积累
- 细胞体积变小
- 细胞膜透性改变
- 细胞凋亡：
- 定义： 由基因决定的细胞程序性死亡
- 意义：
- 清除体内衰老、病变细胞
- 维持机体内部环境的稳定
- 利于个体正常发育
4. 细胞的癌变
- 原因：
- 内因： 原癌基因和抑癌基因发生突变
- 外因： 物理、化学、生物致癌因子
- 特征：
- 细胞无限增殖
- 细胞形态结构发生显著改变
- 细胞表面物质改变，容易扩散转移
三、遗传的细胞基础
1. DNA的复制
- 时间： 有丝分裂间期，减数第一次分裂前的间期
- 场所： 细胞核、线粒体、叶绿体
- 条件： 酶、模板、能量、原料
- 过程：
- 解旋：DNA解旋酶打开双链
- 复制：DNA聚合酶以母链为模板，按照碱基互补配对原则合成子链
- 校对：校对酶校对错误
- 特点：
- 半保留复制
- 边解旋边复制
- 意义： 保证遗传信息的连续性
2. 基因的表达
- 转录：
- 场所： 细胞核
- 模板： DNA的一条链
- 酶： RNA聚合酶
- 原料： 核糖核苷酸
- 过程： RNA聚合酶识别启动子，以DNA为模板合成mRNA
- 翻译：
- 场所： 核糖体
- 模板： mRNA
- 转运工具： tRNA
- 原料： 氨基酸
- 过程：
- mRNA与核糖体结合
- tRNA携带氨基酸进入核糖体
- 按照mRNA上的密码子顺序，将氨基酸连接成多肽链
- 多肽链经过折叠加工形成蛋白质
- 密码子：
- mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻碱基
- 具有简并性（一个氨基酸可以由多个密码子决定）
- 起始密码子：AUG（甲硫氨酸）
- 终止密码子：不决定氨基酸
3. 遗传信息传递的中心法则
- 内容：
- DNA → DNA (复制)
- DNA → RNA (转录)
- RNA → 蛋白质 (翻译)
- RNA → DNA (逆转录) (某些病毒)
- RNA → RNA (RNA复制) (某些病毒)
- 意义： 揭示了遗传信息的传递方向和方式
四、遗传的规律
1. 孟德尔遗传定律
- 分离定律：
- 内容： 杂合子在产生配子时，成对的遗传因子分离，分别进入不同的配子中。
- 实质： 减数分裂后期，等位基因随着同源染色体的分离而分离。
- 适用范围： 适用于一对等位基因控制的性状
- 自由组合定律：
- 内容： 具有两对或多对相对性状的个体进行杂交，在F1产生配子时，决定同一性状的遗传因子彼此分离，决定不同性状的遗传因子彼此自由组合。
- 实质： 减数分裂后期，同源染色体上的等位基因分离，非同源染色体上的非等位基因自由组合。
- 适用范围： 适用于两对或多对位于非同源染色体上的等位基因控制的性状
2. 连锁、互换与染色体变异
- 基因的连锁： 位于同一染色体上的多个基因倾向于一起遗传
- 基因的互换： 减数第一次分裂前期，同源染色体上的非姐妹染色单体发生交叉互换，导致基因重组
- 染色体变异：
- 染色体结构变异： 缺失、重复、倒位、易位
- 染色体数目变异：
- 整倍体变异：细胞中染色体组数目的变化
- 非整倍体变异：细胞中个别染色体数目增减
3. 人类遗传病
- 单基因遗传病：
- 常染色体显性遗传病
- 常染色体隐性遗传病
- 伴X染色体显性遗传病
- 伴X染色体隐性遗传病
- 伴Y染色体遗传病
- 多基因遗传病： 由多个基因控制的遗传病，例如高血压、糖尿病
- 染色体异常遗传病： 由染色体异常引起的遗传病，例如唐氏综合征
五、生物的进化与多样性
1. 达尔文的进化论
- 主要内容：
- 过度繁殖
- 生存斗争
- 遗传和变异
- 适者生存
- 局限性： 无法解释遗传和变异的本质
2. 现代生物进化理论
- 主要内容：
- 种群是生物进化的基本单位
- 突变和基因重组产生进化的原材料
- 自然选择决定生物进化的方向
- 隔离导致新物种的形成
- 物种的概念： 能够相互交配且产生可育后代的一群个体
- 生殖隔离： 不同物种之间不能相互交配，即使交配成功，也不能产生可育后代
3. 生物的多样性
- 遗传多样性： 同一种生物个体之间的遗传差异
- 物种多样性： 生物种类及其相对数量的多样性
- 生态系统多样性： 不同生态系统类型的多样性