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《生物》必修一：分子与细胞-思维导图

第一章：走进细胞

从生物圈到细胞

生命活动离不开细胞

生命活动离不开细胞详细图表

思维导图图图表

生物

生物类型

生命活动

基本特征

说明

SARS病毒

非细胞生物

侵入肺细胞

繁殖

病毒要在活细胞中繁殖

草履虫

单细胞生物

运动与分裂

运动与繁殖

单细胞生物具有生命的基本特征
（衣藻、酵母菌等）

人

多细胞

生殖发育

繁殖生长发育

多细胞生物的生命活动是从一个细
胞开始的，其生长和发育也是建立
在细孢的分裂和分化基础上的

人

多细胞

缩手反射

应激性

反射等神经活动需要多种细胞的参
与

人

多细胞

免疫

应激性

免疫作为机体对入侵病原微生物的
种防御反应，需要淋巴细胞的参与

生命系统的结构层次

细胞：细胞是生物体结构和功能的基本单位啊

组织：由形态相似，结构、功能相同的细胞联合在一起的细胞

器官：不同的组织按照一定的次序结合在一起而构成器官

系统：能够共同完成一种或几种生理功能的多个器官按照一定的次序组合在起而构成系统

个体：由各种器官（植物）或系统（动物和人）协调配合共同完成复杂的生命活动的生物。单细胞生物是由一个细胞构成的生物体

种群：在一定的自然区域内，同种生物的所有个体是一个种群

生态系统：生物群落与它的无机环境相互作用而形成的统一整体

生物圈：由地球上所有的生物和这些生物生活的无机环境共同组成

细胞的多样性和统一性

观察细胞（显微镜的使用）

低倍镜的视野大（小），通过的光多（少），放大倍数小（大）；

物镜放大倍数小（大），镜头较短（长）

显微镜放大倍数=目镜放大倍数×物镜放大倍数

先用低倍镜观察淸楚，把要放大观察的移到视野中央，再换髙倍镜观察

看到物像是倒像，因而物像移动的方向与实际材料（装片）移动方向相反

原核细胞与真核细胞

类别

原核细胞

真核细胞

细胞大小

较小

较大

细胞核

无成形的细胞核，无核
膜，无核仁，无染色体

有成形的真正的细胞核，
有核膜、核仁和染色体

细胞质

有核糖体

核糖体、线粒体等，植物
细胞还有叶绿体和液泡

生物类群

细菌、蓝藻、支原体

真菌、植物、动物

细胞学说

主要内容

（1）细胞是一个有机体，一切动植物都是由细胞发育而来，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的生命起作用

（3）新细胞可以从老细胞中产生

从学说的建立过程可以领悟到科学发现具有以下特点

1、科学发现是很多科学家的共同参与，共同努力的结果

2、科学发现的过程离不开技术的

3、科学发现需要理性思维和实验的结合

4、科学学说的建立过程是一个不断开拓、继承、修正和发展的过程

第二章：组成细胞的分子

细胞中元素和化合物

组成细胞的元素：

C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg（大量元素）；

Fe、M、Cu、Mo、Zn、B等（微量元素）；

基本元素C；

活（干）细胞中含量最多的四种元素依次为：O、C、H、N（C、O、N、H

组成细胞的化合物：

无机物一水（活细胞中含量最多）

无机盐

有机物一蛋白质（干细胞中含量最多）

核酸、糖类和脂质

检测蛋白质、还原性糖和脂肪：

双缩脲试剂-蛋白质→紫色反应

斐林试剂+还原性糖（葡萄糖、果糖和麦芽糖）→砖红色沉淀

苏丹Ⅲ染液+脂肪→橘黄色

苏丹Ⅳ染液+脂肪→红色

生命活动的主要主要承担者-蛋白质

含量：占细胞鲜重的7%~10%，干重的50%以上，是细胞含量最多的有机物。

组成元素：主要由C、H、O、N等元素组成，有些含有S、Fe等

相对分子质量：几千~100万以上，属于大分子化合物

基本单位：氨基酸，大约有20多种

结构通式

结构特点是至少含有一个氨基（NH2和一个羧基（COOH），并且都有一个有一个
氨基（NH2和一个羧基（COOH）连接在同一个碳原子上，将氨基酸区别为不同的
种类的依据是R基（侧链基团）。

形成过程

（1）脱水缩合

过程图解

（2）肽链

两（三）个氨基酸缩合的化合物叫二（三）肽，含有一（二）个肽键，脱掉一（二）
个水分子，多个氨基酸缩合而的含多个肽键的化合物叫做多肽，若n个氨基酸形成一
条肽链，则可形成n-1个肽键，失去n-1个水分子；若n个氨基酸形成m条肽链，则形
成n-m个肽键，失去n-m个水分子，则由这m条肽链组成的蛋白质的分子量为：nxa
（n-m）×18（a为氨基酸的平均分子量、18为水分子量）

（3）空间结构

一条或几条肽链通过一定的化学键互相链接在一起，形成具有复杂空间结构的蛋
白质。高温、强酸强碱和重金属都会破坏蛋白质的空间结构。

结构的多样性：

组成蛋白质的氨基酸数目不同、氨基酸的种类不同、氨基酸排列顺序不同、多肽链的盘曲、折叠方
式及其形成的空间结构千变万化

功能的多样性：

构成细胞和生物体的重要物质；酶有催化作用，绝大多数的酶都是蛋白质；有传递信息（或调节生
命活动）的作用，如胰岛素、生长激素等；有运输载体的作用，如血红蛋白、细胞膜载体等；有免
疫作用，如抗体。

遗传信息的携带者-核酸

组成元素：主要由C、H、O、N、P等元素组成，也是大分子化合物。

种类：脱氧核糖核酸（NA，主要分布在细胞核，少量在叶绿体和线粒体）和核糖核酸（NA，主要分布在细胞质）

功能：细胞内携带的遗传信息的物质，在生物体的遗传、变异和蛋白质的生物合成中起着极其重要的作用

组成单位

核苷酸详解图

细胞中的糖类（又称碳水化合物）

组成元素：C、H、O

功能：细胞的重要成分，也是细胞主要的能源物质

种类：

单糖：

核糖和脱氧核糖；葡萄糖（C砡玒1O6）（前三种存在所有细胞中）和果糖（植物细胞中）

（C12H22O11）二糖：

蔗糖（一分子果糖和一分子葡萄糖）和麦芽糖两分子葡萄糖）（植物细胞）和乳糖（动物细胞，半乳糖和葡萄糖）

（C6H12O5）多糖：

淀粉和纤维素（存在植物细胞中）和糖原（动物细胞中，肝糖原和肌糖原）这三种多糖均由葡萄糖组成>

细胞中的脂质

组成元素：C、H、O，有些还有N、P等

种类：

脂肪：

只有C、H、O，细胞中储存能量（储存能量最多）的主要物质，对动物和人还有保温、缓冲、减压等作用

磷脂：

组成生物膜的重要成分

固醇：

胆固醇-组成生物膜成分，促进脂质在血液中运输；性激素-促进人和动物的生殖器官的发育、生殖细胞的形成；

以上多糖、蛋白质、核酸等生物大分子均以碳链作为骨架的，都是由许多基本单位单体：如单糖、氨基酸和核苷酸连接而成多聚体

细胞中的水分和无机盐

水分：

自由水（含量97）-有利于物质的运输和生物化学反应顺利的进行和结合水（3%）-结构的重要成分

无机盐：

主要以离子形式存在。

功能：

1）复杂化合物的成分；

2）维持细胞和生物体的生命活动；

3）维保持酸碱平衡

生理盐水：

质量分数为0.9%的氯化钠溶液。因其浓度与人体细胞所处液体环境浓度相当，故称生理盐水。

第三章：细胞的基本结构

细胞膜系统的边界

细胞膜的成分：脂质和蛋白质，还有少量糖类；膜功能的复杂程度与蛋白质的多少有关。
提取膜的材料和原理方法：红细胞、吸水涨破，离心

细胞膜的功能：

1）将细胞与外界环境分隔开

2）控制物质进岀细胞

3）进行细胞间的信息交流，如激素的分泌和作用于靶细胞过程、精子与卵细胞的结合、植物细胞通过胞间连丝进行交流等

细胞壁：主要成分是纤维素和果胶，有支持和保护的作用

细胞器-系统内的分工合作

细胞器之间的分工

分离细胞器的方法：差速离心法

线粒体“动力车间”

有氧呼吸的主要场所（不是唯一场所）

双层膜结构：外膜
内膜曲折形成嵴：增大内膜面积，便与呼吸酶附着

含线粒体的细胞一定是真核细胞
原核细胞和病毒无线粒体

叶绿体

“养料制造车间”和“能量转换站”

是植物进行光合作用的唯一场所，只存在高等植物绿色部位

内质网

在酶的参与下，为多种有机物的合成创造有利条件的细胞器

粗面内质网（有核糖体附着）：细胞内蛋白质合成和加工
滑面内质网（无核糖体附着）：脂质合成的“车间”

高尔基体

蛋白质加工、分类和包装的车间及发送站

主要分泌蛋白质
而核糖体负责生产蛋白质

高尔基体在不同生物中功能不同
动物：与分泌物的形成有关
植物：与有丝分裂中细胞壁的形成有关

核糖体
生产蛋白质的机器

附着态核糖体：主要合成细胞外蛋白
游离态核糖体：主要合成细胞内结构蛋白

溶酶体：分解衰老、损伤的细胞器，吞噬并杀死侵入细胞的病毒或细菌

液泡：存在于成熟的植物细胞中，分生区没有，含色素

中心体：存在于动物和某些低等植物（衣藻、水绵等），与细胞有丝分裂有关

细胞质细胞器之间的协调配合

细胞质基质：胶质状态，水、无机盐、脂质、糖类、氨基酸、核苷酸和酶等。

分泌蛋白：在细胞内合成，分泌到细胞外起作用的蛋白质

分泌蛋白合成和分泌的过程

核糖体→内质网→高尔基体→细胞膜→细胞外
上述过程由线粒体提供能量

细胞的生物膜系统

生物膜：细胞膜、核膜、细胞器膜等构成的膜系统

生物膜的功能

1）细胞膜保持内部环境的相对稳定；在与外界进行物质运输、能量转换和细胞间的信息传递过程中起决定性作用

2）许多重要反应都在膜上进行，广阔的膜面积为各种酶提供广阔的附着点，有利于生物化学反应的顺利进行

3）使各个细胞器形成相对独立的小区间，细胞内能够同时进行多种化学反应而不相互影响

细胞核系统的控制中心

细胞核的功能：为细胞的遗传信息库，是细胞代谢和遗传控制中心

细胞核的结构

核膜：两层膜，把核内物质与细胞质分开

染色质：即呈极细丝状的染色体，由DNA和蛋白质组成，DNA是遗传信的载体。染色质与染色体是同一种物质在不同细胞时期的两种存在形态。

核仁：与某种RNA的合成以及核糖体的形成有关

核孔：实现核质之间频繁的物质交换和信息交流

第四章：细胞的物质输入和输出

物质跨膜运输的实例

细胞的吸水和失水质壁分离及其复原

物质跨膜运输的其他实例

结论：细胞膜和其他生物膜都是选择透过性膜

生物膜的流动镶嵌模型

探索历程

19世纪未欧文顿提出膜是由脂质组成的

20世纪初化学分析表明膜的主要成分是脂质和蛋白质

1925年得出结论细胞膜中的脂质分子必然排列为连续的两层

1959年罗伯特森提出蛋白质-脂质-蛋白质的三层结构认为生物膜是静态的

20世纪六十年代发现细胞膜并非是静态的

1970年细胞融合等实验表明细胞膜具有流动性

1972年桑格和尼克森提出流动镶嵌模型为大多数人所接受

流动镶嵌模型的基本内容

磷脂双分子层构成了膜的基本支架，具有流功性。蛋白质
分子有的镶在磷脂双分子层表面，有的部分或全部嵌入磷
脂双分子层中有的贯穿于整个磷脂双分子层。大多数蛋白
质分子也是可以运动的。

物质跨膜运输的方式

小分子的物质或离子

被动运输
顺浓度梯度

自由扩散

协助扩散

需要转运蛋白（载体蛋白或通道蛋白）

主动运输
逆浓度梯度

需要载体蛋白和消耗细胞代谢所产生的能量

某些大分子的物质胞吞胞吐

第五章：细胞的能量供应和利用

降低化学反应活化能的酶

酶的作用和本质

酶在细胞代谢中的作用

实验
过氧化氢在不同条件下的分解

过氧化氢常温

过氧化氢加热

过氧化氢加FeCl3

过氧化氢加肝脏研磨液

注：过氧化氢在肝脏研磨液的作用下分解最快

酶降低了化学反应所需活化能

酶的本质

关于酶的本质的探索

1857 巴斯德
没有活细胞的参与，糖内不可能变成酒精

李比希
引起发酵的物质在酵母细胞死亡并裂解后才发挥作用

其他

1926 萨姆纳
脲酶是蛋白质

20世纪80年代切赫和奥特曼
少数RNA 也具有生物催化功能

酶的特性

高效性

专一性

酶的作用条件较温和

低温抑制
高温失活

细胞的能量“通货”——ATP

ATP中具有高能磷酸键

ATP是三磷酸腺苷的英文缩写
A—P～P～P

A，腺苷

P，磷酸基团

～，高能磷酸键

ATP水解时，远离A的P断裂，高能磷酸键放能

ATP是细胞内一种高能磷酸化合物

ATP与ADP可以相互转化

ATP↔（酶）ADP+Pi+能量

合成能量
注：非可逆反应
能量不同，酶不同

动物，呼吸作用

植物，呼吸作用和光合作用

水解能量

高能磷酸键

ATP的利用

吸能反应，ATP水解

放能反应，ADP→ATP（ATP中储存的能量不能来自热能，光能）

ATP的主要来源——细胞呼吸

细胞呼吸的方式

实验
探究酵母菌的呼吸方式

酵母菌属于兼性厌氧菌

CO2可以使澄清石灰水变浑浊
使溴麝香草酚蓝

乙醇在酸性环境下使橙色的重铬酸钾溶液变灰绿色

备注：分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需的能量叫做活化能

有氧呼吸

C6H12O6+6H2O+6O2→(酶）6CO2+12H2O+能量

第一阶段细胞质基质
C6H12O6→(酶）2C3H4O3+4［H］+能量

第二阶段线粒体基质
2C3H4O3+6H2O→(酶）6CO2+20［H］+能量

第三阶段线粒体内膜
24［H］+6O2→(酶）12H2O+能量

备注

第一、二阶段需要少量能量

第三阶段需要大量能量

注意点

需要的氧气的量和生成的二氧化碳的量是相同的

进行有氧呼吸不一定要有线粒体
有相关酶就可以

无氧呼吸

C6H12O6→（酶）2C3H6O3+少量能量（高等动物，乳酸菌）
C6H12O6→（酶）2C2H5OH+2CO2+少量能量（多数植物，酵母菌）

第一阶段细胞质基质
C6H12O6→(酶）2C3H4O3+4［H］+能量

第二阶段细胞质基质
4［H］+2C3H4O3→（酶）2C3H6O3
4［H］+2C3H4O3→（酶）2C2H5OH+2CO2

有氧呼吸与无氧呼吸比较

共同点

第一阶段完全相同（过程）

多种酶催化（条件）

分解有机物，释放能量（本质）

差别

能量

完全氧化分解，大量能量

不完全氧化分解，少量能量

细胞呼吸原理的应用

创可贴

酿酒

花盆松土

稻田排水

破伤风

跑步

能量之源——光和光合作用

捕获光能的色素和结构

捕获光能的色素

实验
绿叶中色素的提取与分离

吸收蓝紫光

胡萝卜素
橙黄色

叶黄素
黄色

吸收蓝紫光和黄光

叶绿素a
蓝绿色

叶绿素b
黄绿色

叶绿体结构

双层膜

基粒

由类囊体堆积而成
色素发布在类囊体薄膜上

基质

光合作用的原理和应用

光合作用的探究历程

1771～1772 普利斯特利
将空气更新归因于植物生长

1779 英格豪斯
在阳光下前者实验才可成功

1845 梅耶
光能转化成化学能储存

1864 萨克斯
光合作用产物还有淀粉

1941 鲁宾和卡门
光合作用释放的氧气来自水

20世纪40年代卡尔文
卡尔文循环

光合作用的过程

CO2+H2O→(光能，叶绿体）O2+(CH2O）

光反应阶段
类囊体薄膜

H2O→(光能）［H］+O2

ADP+Pi+能量→（酶）ATP

暗反应阶段
叶绿体基质

CO2+C5→（酶）2C3

2C3→（酶，［H］，ATP）C5+（CH2O）

光合作用原理的应用

探究
环境因素对光合作用强度的影响

叶片沉浮

化能合成作用

利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物

自养生物（如硝化细菌）

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