《高一生物一到二章思维导图》

一、走进细胞

1.1 细胞是生命活动的基本单位

• 生命系统的结构层次:

  • 细胞
    • 是最基本的生命系统
    • 细胞的类型：原核细胞 vs 真核细胞
  • 组织
    • 形态相似，功能相关的细胞群
    • 例如：上皮组织、肌肉组织、神经组织、结缔组织
  • 器官
    • 由不同的组织按照一定的次序结合而成
    • 例如：心脏、肺、肝脏、肾脏
  • 系统
    • 能够共同完成一项或几项生理功能的多个器官按照一定的次序组合而成
    • 例如：消化系统、呼吸系统、循环系统、泌尿系统、神经系统
  • 个体
    • 由多个器官或系统协调配合而成
    • 植物个体、动物个体
  • 种群
    • 在一定的自然区域内，同种生物全部个体组成一个种群
  • 群落
    • 生活在同一区域内的所有生物的种群组成一个群落
  • 生态系统
    • 生物群落与它的无机环境相互作用形成的统一整体
  • 生物圈
    • 地球上所有生物与其环境形成的最大生态系统

• 病毒

  • 结构简单，仅由蛋白质外壳和内部的核酸组成
  • 没有细胞结构，不能独立生活，必须寄生在活细胞内才能进行生命活动
  • 不能独立完成生命活动，不属于生命系统的结构层次，但依赖活细胞表达生命特征，所以可以视为具有生命特征。

• 细胞学说要点

  • 细胞是生物体结构和功能的基本单位
  • 细胞由已经存在的细胞产生
  • 所有生物都由细胞构成（或由细胞和细胞产物构成）
  • 新细胞从老细胞中产生

1.2 细胞的多样性和统一性

• 原核细胞与真核细胞的比较

  特征	原核细胞	真核细胞
  大小	较小	较大
  细胞壁	有，成分是肽聚糖	植物细胞有，成分是纤维素和果胶；动物细胞无
  细胞膜	有	有
  细胞质	有，仅有核糖体	有，包含多种细胞器
  细胞核	无核膜，无成形的细胞核	有核膜，有成形的细胞核
  染色体/DNA	环状DNA，无蛋白质结合	线状DNA，与蛋白质结合形成染色体
  基因位置	拟核	细胞核、线粒体、叶绿体
  细胞器种类	仅有核糖体	多种细胞器
  代表生物	细菌、蓝藻、支原体、衣原体	动物、植物、真菌等

• 细胞的统一性

  • 都有细胞膜（功能相似，成分类似）
  • 都含有DNA和RNA（遗传物质）
  • 都含有核糖体（合成蛋白质）
  • 都进行相似的代谢过程（例如：呼吸作用，都生成ATP）

• 细胞的多样性

  • 细胞形态多样
  • 细胞功能多样
  • 不同细胞器的种类和数量不同

二、组成细胞的分子

2.1 细胞中的元素和化合物

• 组成细胞的元素

  • 大量元素: C, H, O, N, P, S, K, Ca, Mg
    • 其中 C, H, O, N 是基本元素
    • C 是最重要的元素，构成有机物的基本骨架
  • 微量元素: Fe, Mn, Zn, Cu, B, Mo, Cl 等
    • 含量很少，但对生物的生命活动至关重要

• 组成细胞的化合物

  • 无机物:
    • 水：含量最多，自由水 & 结合水；良好溶剂，参与化学反应，运输养分和废物。
    • 无机盐：维持细胞的生命活动，调节细胞的渗透压和酸碱平衡。
  • 有机物:
    • 糖类：单糖（葡萄糖、果糖、半乳糖、脱氧核糖、核糖）、二糖（蔗糖、麦芽糖、乳糖）、多糖（淀粉、糖原、纤维素）。
    • 脂质：脂肪（储能）、磷脂（细胞膜的主要成分）、固醇（胆固醇、性激素、维生素D）。
    • 蛋白质：生命活动的主要承担者，结构多样，功能多样。
    • 核酸：遗传信息的携带者，DNA和RNA。

2.2 糖类和脂质

• 糖类

  • 组成元素：C, H, O
  • 单糖：结构简单，可直接吸收。 葡萄糖是细胞呼吸的主要能源物质。
  • 二糖：由两个单糖分子脱水缩合而成。
  • 多糖：由多个单糖分子脱水缩合而成。淀粉是植物体内的储能物质，糖原是动物体内的储能物质，纤维素是植物细胞壁的主要成分。

• 脂质

  • 组成元素：C, H, O (有的含有 N、P)
  • 脂肪：由甘油和脂肪酸组成，是良好的储能物质。
  • 磷脂：由甘油、脂肪酸、磷酸基团和含氮碱基组成，是细胞膜的主要成分。磷脂分子具有亲水性的“头部”和疏水性的“尾部”。
  • 固醇：
    • 胆固醇：构成细胞膜的重要成分，参与调节机体代谢。
    • 性激素：促进生殖器官的发育和生殖细胞的形成。
    • 维生素D：促进钙的吸收和利用。

2.3 蛋白质

• 蛋白质的组成元素: C, H, O, N (有的含有 S)
• 基本单位: 氨基酸
  • 结构通式：NH2-CHR-COOH
    • 氨基酸至少含有一个氨基和一个羧基，且连接在同一个碳原子上
    • R基不同，决定了氨基酸的种类
  • 氨基酸的种类：约20种
  • 必需氨基酸：人体不能合成或合成速度赶不上需要的氨基酸，必须从食物中获取。
• 蛋白质的合成:
  • 脱水缩合：氨基酸之间通过肽键连接形成多肽的过程。
  • 肽键：-CO-NH-
  • 蛋白质分子中，肽链数 = 氨基酸数 - 肽键数 + 肽链数。
  • 蛋白质的空间结构：多肽链折叠盘曲形成具有一定空间结构的蛋白质。
• 蛋白质的功能:
  • 结构蛋白：构成细胞和生物体的结构，例如：肌动蛋白、胶原蛋白。
  • 催化功能：酶具有催化作用。
  • 运输功能：血红蛋白运输氧气。
  • 免疫功能：抗体具有免疫功能。
  • 调节功能：激素调节生命活动。
  • 其他功能：运动（肌球蛋白），识别（受体蛋白）。

2.4 核酸

• 核酸的组成元素: C, H, O, N, P
• 基本单位: 核苷酸
  • 脱氧核苷酸：由脱氧核糖、磷酸和含氮碱基（A, T, C, G）组成。
  • 核糖核苷酸：由核糖、磷酸和含氮碱基（A, U, C, G）组成。
• 核酸的种类:
  • DNA（脱氧核糖核酸）：遗传物质，双链螺旋结构。
  • RNA（核糖核酸）：遗传信息的表达，单链结构。

• DNA和RNA的比较:

  特征	DNA	RNA
  五碳糖	脱氧核糖	核糖
  含氮碱基	A, T, C, G	A, U, C, G
  结构	双链螺旋	单链 (tRNA, rRNA 有局部双链)
  功能	遗传信息的携带者，指导蛋白质合成	参与蛋白质合成，调控基因表达
  主要存在部位	细胞核 (少量在线粒体、叶绿体)	细胞质 (也存在于细胞核和核糖体)