人教版教材生物学必修一

这是一篇关于人教版教材生物学必修一的思维导图，整理了细胞的生命历程、细胞代谢、走进细胞、元素和化合物几个方面，帮助学习者理解和记忆。

必修一

• 走进细胞
  • 生命系统的结构层次
    • 细胞→组织→器官→系统→个体→种群→群落→生态系统→生物圈
  • 细胞学说
    • 建立者
      • 施莱登、施旺
    • 内容
      • ①细胞是一个有机体，一切动植物都由细胞发育而来，并由细胞和细胞产物所构成。 ②细胞是一个相对独立的单位，既有它自己的生命，又对与其他细胞共同组成的整体生命起作用。 ③新细胞是由老细胞分裂产生的。
    • 方法
      • 不完全归纳法
    • 意义
      • 揭示了动物和植物的统一性，从而阐明了生物界的统一性
  • 生物分类
    • 细胞生物
      • 真核生物
        • 有以核膜为界限的细胞核 有多种细胞器，有多种膜结构构成的生物膜系统 有蛋白质构成的细胞骨架 线性DNA与蛋白质构成染色质 遗传信息的表达：先转录，再剪接，最后再翻译 基因的结构：有启动子、终止子、内含子、外显子 以DNA为遗传物质
      • 原核生物
        • 无以核膜为界限的细胞核 只有核糖体一种细胞器 有生物膜，但是没有生物膜系统 存在裸露的大型环状DNA 遗传信息的表达：一边转录，一边翻译 基因的结构：有启动子、终止子，无内含子、外显子 以DNA为遗传物质
    • 非细胞生物
      • 病毒
        • 没有细胞结构，主要由蛋白质外壳和遗传物质构成 只有一种核酸，DNA或RNA 以DNA或RNA为遗传物质 营寄生生活，特异性寄生在活细胞内 只能用活细胞来培养
  • 高倍显微镜的使用
    • 方法：找、移、换、调、观
    • 最小可以看见有颜色或者染色后的细胞结构
• 元 素 和 化 合 物
  • 元素
    • 分类
      • 大量元素：C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg
      • 微量元素：Zn、Fe、B、Cu、Mo、Mn
    • 生物与环境
      • 统一性：组成生物体的元素在自然界中都能找到
      • 差异性：组成生物体的元素和自然界中的元素含量不相同
    • 含量
      • 鲜重中：O＞C＞H＞N
      • 干重中：C＞O＞N＞H
  • 化 合 物
    • 无 机 物
      • 水
        • 分类
          • 自由水：含量越大，代谢越旺盛
          • 结合水：含量越大，抗逆性越强
        • 功能
          • ①细胞内良好的溶剂；②参与生物化学反应；③为细胞提供液体环境；④运送营养物质和代谢废物；⑤参与构成生物体结构
      • 无机盐
        • 功能
          • ①组成某些复杂化合物 ②维持细胞和生物体的生命活动 ③维持生物体内的平衡（渗透压和pH）
    • 有 机 物
      • 糖类
        • 功能：主要的能源物质
        • 分类
          • 单糖
            • 五碳糖：核糖、脱氧核糖
          • 二糖
            • 麦芽糖：可水解为两分子葡萄糖 乳糖：可水解为一分子葡萄糖和一分子半乳糖 蔗糖：可水解为一分子葡萄糖和一分子果糖
          • 多糖
            • 六碳糖：葡萄糖、果糖、半乳糖
            • 淀粉、纤维素、糖原（基本组成单位为葡萄糖） 几丁质（也叫壳多糖）
        • 元素组成：C、H、O（几丁质除外）
        • 鉴定
          • 淀粉
            • 碘
              • 蓝色
          • 还原糖 （脱核葡果半麦乳）
            • 斐林试剂
              • 砖红色沉淀
            • 在50-65℃水浴条件下，还原糖与新制的Cu(OH)2溶液反应生成砖红色沉淀
      • 脂质
        • 脂肪 （主要的储能物质）
          • 元素组成：C、H、O
          • 功能
            • ①细胞内良好的储能物质； ②很好的绝热体，有隔热、保温作用； ③具有缓冲和减压作用，可以保护内脏器官
        • 磷脂
          • 元素组成：C、H、O、N、P
          • 功能
            • 构成细胞膜、细胞器膜等生物膜的重要成分
        • 固醇
          • 胆固醇
            • 功能：①构成动物细胞膜的重要成分；②参与血液中脂质的运输
          • 性激素
            • 功能：促进人和动物生殖器官的发育以及生殖细胞的形成
          • 维生素D
            • 功能：能有效地促进人和动物肠道对钙和磷的吸收
      • 生命活动的 主要承担者 ——蛋白质
        • 组成元素：C、H、O、N、（S）
        • 基本组成单位： 氨基酸（共21种）
          • 结构通式：
          • 分类：根据人体是否能利用其他物质合成，分为必需氨基酸和非必需氨基酸
        • 结 构
          • 合 成 过 程
            • 氨基酸 脱水缩合 形成多肽
              • 场所：核糖体
              • 方程式：
            • 多肽盘区折叠 形成具有一定 空间结构的蛋白质
              • 需要内质网和高尔基体加工： 细胞膜蛋白、溶酶体蛋白、分泌蛋白
              • 不需要内质网和高尔基体加工：胞内蛋白
          • 影响 因素
            • 直接原因
              • 氨基酸的种类、数量、排列顺序的多样性，蛋白质空间结构的多样性
            • 根本原因
              • 基因的多样性
        • 功能：调节、催化、运输、免疫、构成细胞结构
        • 鉴定
          • 双缩脲试剂
            • 紫色反应
          • 原理：在碱性环境中，两个及以上的肽键与Cu2+反应，生成紫色络合物
      • 核酸
        • 组成元素：C、H、O、N、P
        • 基本组成单位：核苷酸
          • 分类：脱氧核苷酸（构成DNA）、核糖核苷酸（构成RNA）
          • 结构：
        • 分类
          • 脱氧核酸（DNA）
            • 结构
              • 平面结构
              • 空间结构
                • 双螺旋结构
            • 功能
              • 主要的遗传物质，遗传信息的载体
          • 核糖核酸（RNA）
            • 结构
              • 通常是单链
            • 功能
              • 部分生物的遗传物质；参与遗传信息的表达
        • 鉴定
          • 二苯胺
            • 蓝色
• 细胞结构 (真核生物)
  • 结 构 及 功 能
    • 细胞壁
      • 组成成分
        • 原核生物（支原体除外）：肽聚糖；植物：纤维素、果胶； 真菌：几丁质；动物细胞、原生生物细胞、支原体无细胞壁
      • 功能
        • 支持与保护作用
    • 细 胞 膜
      • 结构
        • 组成成分：脂质（磷脂、胆固醇）、蛋白质、糖类
        • 结构模型
          • 流动镶嵌模型
        • 结构特点
          • 具有一定的流动性
      • 功 能
        • ①将细胞与外界环境分隔开
        • ②控制物质进出细胞
          • 载体蛋白： …泵（也叫…-ATP酶）是主动运输的载体，其运输过程中的能量直接来自于ATP；…泵具有运输和催化功能； …通道蛋白是协助扩散的载体； A-B协同转运载体：利用A的浓度梯度/电化学势能驱动B转运的载体，A为协助扩散，B为主动运输，B运输过程中的能量来自于A的电化学势能
        • ③进行细胞间的信息交流
          • 方式一：通过细胞间的直接接触，如抗原呈递细胞和辅助性T细胞 方式二：通过信息分子间接交流，如神经递质、细胞因子、激素等 方式三：利用胞间连丝的特殊通道
    • 细 胞 质
      • 细胞质基质
        • 成分
          • 溶胶状物质
        • 功能
          • 进行多种化学反应的场所
      • 细 胞 器
        • 无膜细胞器
          • 核糖体
            • 细胞内合成蛋白质的场所
          • 中心体
            • 与细胞有丝分裂有关
        • 单层膜细胞器
          • 内质网
            • 粗面内质网——与蛋白质的 加工运输有关 光面内质网——与脂质的合成有关
          • 高尔基体
            • 对蛋白质进行加工、分类和包装； 动物：与细胞分泌物的形成有关 植物：与植物细胞壁的形成有关
          • 液泡
            • ①调节细胞内的环境 ②充盈的液泡可以使植物细胞保持坚挺
          • 溶酶体
            • ①分解衰老、损伤的细胞器②吞噬并杀死侵入细胞的病毒或病菌
        • 双层膜细胞器
          • 叶绿体
            • 结构
            • 功能
              • 光合作用的场所
          • 线粒体
            • 结构
            • 功能
              • 有氧呼吸的主要场所
    • 细 胞 核
      • 结构
        • 核膜
          • 双层摸，把核内物质与细胞膜分开；核膜上有核孔（核质间物质交换和信息交流的通道）
        • 染色质
          • 由DNA和蛋白质构成，是遗传信息的载体
        • 核仁
          • 与某种RNA的合成以及核糖体的形成有关；蛋白质合成越旺盛的细胞中，核仁的体积越大
        • 核基质
      • 功能
        • ①细胞核是遗传信息库；②细胞核是细胞代谢和遗传的控制中心
    • 细胞骨架
      • 成分：蛋白质
      • 功能
        • ①维持着细胞的形态 ②锚定并支撑着许多细胞器 ③与细胞运动、分裂、分化以及物质运输、能量转换、信息传递等生命活动密切相关
  • 分 泌 蛋 白 的 合 成 和 分 泌
    • ①氨基酸首先在游离的核糖体进行脱水缩合合成一段多肽链 ②多肽链和核糖体一起转移到粗面内质网，并且边合成边转移到内质网腔内 ③再经过内质网加工、折叠，形成具有一定空间结构的蛋白质 ④内质网膜鼓出形成囊泡，包裹着蛋白质离开内质网，到达高尔基体，与高尔基体膜融合，囊泡膜成为高尔基体膜的一部分 ⑤高尔基体还能对蛋白质做进一步的修饰加工 ⑥然后由高尔基体膜形成包裹着和蛋白质的囊泡，囊泡转运到细胞膜，与细胞膜融合，将蛋白质分泌到细胞外 ※在分泌蛋白的合成、加工、运输的过程中，需要消耗能量，这些能量主要来自线粒体。
  • 细胞的自噬
    • 定义
      • 在一定条件下，细胞会将受损或功能退化的细胞结构等，通过溶酶体讲解后再利用的过程
    • 作用
      • ①处于营养缺乏条件下的细胞，通过细胞自噬可以获得维持生存所需的物质和能量； ②在细胞受到损伤、微生物入侵或细胞衰老时，通过细胞自噬，可以清除受损或衰老的细胞器，以及感染的微生物和毒素，从而维持细胞内部环境的稳定。
    • 流程图
    • 注意事项
      • 有些激烈的细胞自噬，可能诱导细胞凋亡。 人类许多疾病的发生，可能与细胞自噬发生障碍有关，因此，细胞自噬机制的研究对许多疾病的防治有重要意义。
• 细 胞 代 谢
  • 酶和ATP
    • 酶
      • 定义
        • 酶是由活细胞产生的具有催化功能的有机物
      • 化学本质
        • 大部分是蛋白质，少部分是RNA
      • 作用原理
        • 降低化学反应活化能
      • 特性
        • 高效性、专一性、作用条件较温和
      • 影响因素
        • 温度：低温抑制酶活性，高温使酶失活，酶促反应速率最快时的温度为最适温度 pH：过酸过碱使酶失活，酶促反应速率最快时的pH为最适pH 底物浓度 酶浓度
    • ATP
      • 中文名
        • 腺苷三磷酸
      • 结构
        • 组成成分
          • 一分子腺嘌呤，一分子核糖，三分子磷酸
        • 结构式
        • 结构简式
          • A-P~P~P（A表示腺苷；P表示磷酸；~表示特殊的化学键，含有大量能量）
      • 功能
        • 直接供能物质
        • ATP和ADP的相互转化：
  • 代谢类型
    • 同化作用
      • 自养型
        • 光能自养
        • 化能自养
      • 异养型
    • 异化作用
      • 需氧型
      • 厌氧型
      • 兼性厌氧型
  • 呼 吸 作 用
    • 分 类
      • 有 氧 呼 吸
        • 过程
          • 第一阶段(细胞质基质):
          • 第二阶段(线粒体基质):
          • 第三阶段(线粒体内膜):
          • 总反应方程式：
        • 有氧呼吸过程中能量的变化： 有机物中稳定的化学能→NADH中活跃的化学能→电能→H+的电化学势能→ATP中活跃的化学能和热能
      • 无氧呼吸 (细胞质基质)
        • 酒精型 无氧呼吸
          • 第一阶段:
          • 第二阶段:
          • 总反应方程式：
        • 乳酸型 无氧呼吸
          • 第一阶段：
          • 第二阶段:
          • 总反应方程式:
    • 影响因素
      • 内因：酶的种类和数量 环境因素：温度（温度通过影响酶活性影响呼吸作用速率），O2浓度
  • 光合作用
    • 光合色素
      • 光合色素的提取与分离
        • 提取
          • 无水乙醇
        • 分离
          • 纸层析法，层析液
      • 分类
        • 类胡萝卜素（吸收蓝紫光）
          • 胡萝卜素
          • 叶黄素
        • 叶绿素（吸收红光和蓝紫光）
          • 叶绿素a
          • 叶绿素b
    • 过程
      • 光反应阶段（类囊体薄膜）
        • 水的光解 NADPH的合成 ATP的合成
      • 暗反应阶段（叶绿体基质）
        • CO2的固定 C3的还原
          • C3:三碳化合物 ——3-磷酸甘油酸 C5:五碳化合物——核酮糖-1,5-二磷酸( RuBP)
    • 影响因素
      • 内因：酶的种类和数量，色素的种类和数量 环境因素：温度（温度通过影响酶活性影响呼吸作用速率），CO2浓度，光照强度
  • 有 氧 呼 吸 和 光 合 作 用
    • 净光合作用
      • 净光合作用速率=光合作用速率-呼吸作用速率 图1：A点，光合作用速率为0，为呼吸作用释放的CO2的速率 B点，光补偿点，光合作用速率=呼吸作用速率，净光合作用速率=0 D点，光饱和点 图2d点：为避免水分过度散失，植物关闭部分气孔，影响光合作用过程中CO2的供应 图3B点C点：净光合作用速率=0，光合作用速率=呼吸作用速率
    • 植物正常生长
      • 光合作用速率＞呼吸作用速率；净光合作用速率＞0
    • 阴生植物和阳生植物
      • 阴生植物的光补偿点和光饱和点都较低 阴生植物可以在较低光照强度下开始积累有机物
        • • 应用：间作
    • C3植物 光呼吸 C4植物 CAM途径
      • C3植物
      • 光呼吸
      • C4植物
        • PEP酶与CO2的亲和力比Rubisco酶与CO2的亲和力高，能够在更低浓度CO2的环境中与CO2结合
      • CAM途径
        • CAM植物晚上打开气孔，吸收CO2转化为苹果酸储存在液泡中，白天关闭气孔， 分解苹果酸产生CO2进行光合作用
• 细胞的生命历程
  • 细 胞 增 殖
    • 染 色 体 形 态 变 化
      • 间期
        • ①完成DNA分子的复制和有关蛋白质的合成，形成染色单体 ②细胞适度生长 ③动物细胞中心体复制
      • 前期
        • ①染色质丝螺旋缠绕，缩短变粗，成为染色体 ②植物：细胞两极发出纺锤丝，形成纺锤体（动物中心体发出星射线，形成纺锤体） ③核仁逐渐解体，核膜逐渐消失 ④染色体散乱分布于纺锤体中央
      • 中期
        • ①纺锤丝牵引染色体运动，使其着丝点排列在赤道板上 ②染色体形态稳定，数目清晰，便于观察
      • 后期
        • ①着丝点分裂，姐妹染色单体分开，染色体数目加倍 ②子染色体在纺锤丝的牵引下移向细胞两极
      • 末期
        • ①染色体变成染色质丝，纺锤丝消失 ②核膜、核仁出现，形成两个新的细胞核 ③植物：赤道板位置出现细胞板，逐渐扩展为细胞壁 (动物：细胞膜向内凹陷，细胞质继裂成两部分，一个细胞分裂成两个细胞)
    • 染色体、DNA数量变化
    • 细胞有丝分裂的观察
      • 解离
        • ①解离液：质量分数为15%的盐酸和体积分数为95%的酒精1:1体积比混合 ②目的：使组织中的细胞相互分离开来
      • 漂洗
        • ①漂洗液：清水 ②目的：洗去解离液，防止解离过度，便于染色
      • 染色
        • ①染色液：0.01g/mL的龙胆紫溶液或0.02g/mL.的醋酸洋红溶液 ②目的：使染色体(或染色质）着色
      • 制片
        • 目的：使细胞分散开来，有利于观察
  • 细胞分化
    • 概念
      • 在个体发育中，有一个或一种细胞增殖产生的后代，在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程
    • 实质
      • 基因的选择性表达
    • 特点
      • 持久性、普遍性、不可逆性
    • 意义
      • ①细胞分化是生物个体发育的基础 ②细胞分化使多细胞生物体中的细胞趋向专门化，有利于提高各种生理功能的效率
    • 细胞的全能型
      • 概念
        • 细胞经分裂和分化后，仍具有产生完整有机体或分化成其他各种细胞的潜能和特性
      • 植物细胞具有全能性；动物体细胞的细胞核具有全能性
      • 体细胞具有全能性的原因：含有本物种全套遗传物质
      • 一般情况下，分化程度越高，全能性相对越低
  • 细胞衰老
    • 原因
      • 自由基学说、端粒学说
    • 特征
      • ① 细胞内的水分减少，结果使细胞萎缩，体积变小细胞新陈代谢的速率减慢。 ② 细胞内多种酶的活性降低。 ③ 细胞内的色素会随着细胞衰老而逐渐积累，它们会妨碍细胞内物质的交流和运输，影响细胞正常的生理功能。 ④ 细胞呼吸速率减慢，细胞核的体积增大，核膜内折，染色质收缩、染色加深。 ⑤ 细胞膜通透性改变，使物质运输功能降低。
  • 细胞死亡
    • 细胞坏死
      • 在种种不利因素影响下，由于细胞正常代谢活动受损或中断引起的细胞损伤和死亡
    • 细胞凋亡
      • 概念
        • 由基因所决定的细胞自动结束生命的过程，是一种程序性死亡。
      • 类型
        • a. 个体发育过程中细胞的编程性死亡。 b. 成熟个体中细胞的自然更新。 c. 被病原体感染的细胞的清除。
      • 意义
        • 细胞凋亡对于多细胞生物体完成正常发育，维持内部环境的稳定，以及抵御外界各种因素的干扰都起着非常关键的作用
    • 细胞自噬
      • 概念
        • 在一定条件下，细胞会将受损或功能退化的细胞结构等，通过溶酶体降解后再利用
      • 作用
        • a. 处于营养缺乏条件下的细胞，通过细胞自噬可以获得维持生存所需的物质和能量； b. 在细胞收到损伤、微生物入侵或细胞衰老时，通过细胞自噬，可以清除受损或衰老的细胞器，以及感染的微生物和毒素，从而维持细胞内部环境的稳定 c. 有些激烈的细胞自噬，可能诱导细胞凋亡
      • 人类许多疾病的发生，可能与细胞自噬发生障碍有关