高中生物：细胞 思维导图
中心主题：细胞 —— 生命活动的基本单位
细胞的概述
- 定义
- 生物体结构和功能的基本单位。
- 除病毒外,所有生物都由细胞构成。
- 新的细胞来自已存在的细胞（细胞学说）。
- 细胞的发现与细胞学说
- 发现者：罗伯特·胡克（发现死细胞，命名为“Cell”）；列文虎克（观察活细胞）。
- 建立者：施莱登、施旺。
- 细胞是一个有机体,一切动植物都由细胞发育而来。
- 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。
- 新细胞可以从老细胞中产生。
- 细胞的多样性
- 根据细胞核有无：
- 真核细胞：有以核膜为界限的细胞核（绝大多数动植物、真菌）。
- 原核细胞：没有以核膜为界限的细胞核（细菌、蓝藻）。
- 根据生物类型：
- 动物细胞
- 植物细胞
- 真菌细胞（酵母菌、霉菌）
- 细菌细胞
- 根据细胞核有无：
细胞的结构
-
原核细胞结构（以细菌为例）
- 基本结构：
- 细胞壁：主要成分是肽聚糖（植物细胞是纤维素和果胶）。
- 细胞膜：控制物质进出。
- 细胞质：有核糖体，无其他膜性细胞器。
- 拟核：没有核膜，含有一个环状DNA分子。
- 特殊结构：
- 荚膜：保护作用。
- 鞭毛：运动。
- 质粒：小型环状DNA，常用于基因工程。
- 基本结构：
-
真核细胞结构
- A. 细胞膜
- 结构模型：流动镶嵌模型。
- 化学成分：磷脂双分子层（基本骨架）、蛋白质（载体、受体等）、少量糖类（糖蛋白、糖脂）。
- 功能：
- 将细胞与外界环境分隔开。
- 控制物质进出（选择透过性）。
- 进行细胞间的信息交流（糖蛋白）。
- B. 细胞器
- 有膜细胞器：
- 线粒体：
- 结构：双层膜，内膜向内折叠形成嵴。
- 功能：有氧呼吸的主要场所，“动力车间”。
- 分布：需氧型生物细胞中，代谢旺盛的细胞数量多（如心肌细胞）。
- 叶绿体：
- 结构：双层膜，内部有类囊体堆叠成的基粒。
- 功能：光合作用的场所，“能量转换站”。
- 分布：绿色植物能进行光合作用的细胞（叶肉细胞、幼茎皮层细胞）。
- 内质网：
- 结构：膜连接成的网状结构。
- 类型：
- 粗面内质网：附着核糖体，与蛋白质加工、运输有关。
- 光面内质网：与脂质合成、解毒有关。
- 高尔基体：
- 结构：由扁平囊状结构堆叠而成。
- 功能：
- 动物细胞：与分泌物形成、加工、包装有关（“发送站”）。
- 植物细胞：与细胞壁的形成有关。
- 溶酶体：
- 结构：单层膜，内含多种水解酶。
- 功能：“消化车间”，分解衰老、损伤的细胞器，吞噬并杀死病毒或病菌。
- 液泡：
- 结构：单层膜，内有细胞液（含糖类、无机盐、色素、蛋白质等）。
- 功能：
- 调节细胞内的环境。
- 使植物细胞保持坚挺（与细胞壁一起）。
- 花瓣、果实颜色与液泡色素有关。
- 液泡：（植物特有）
- 线粒体：
- 无膜细胞器：
- 核糖体：
- 结构：由rRNA和蛋白质构成。
- 功能：“生产蛋白质的机器”。
- 分布：游离在细胞质基质，或附着在内质网上。
- 中心体：
- 结构：由两个互相垂直的中心粒及其周围物质构成。
- 功能：与细胞的有丝分裂有关（发出星射线，形成纺锤体）。
- 分布：动物细胞和低等植物细胞。
- 核糖体：
- 有膜细胞器：
- C. 细胞质基质
- 成分：水、无机盐、脂质、糖类、氨基酸、核苷酸等。
- 功能：为新陈代谢提供场所和物质。
- D. 细胞核
- 结构：
- 核膜：双层膜，上有核孔（实现核质之间物质交换）。
- 核仁：与某种RNA的合成以及核糖体的形成有关。
- 染色质：由DNA和蛋白质组成，易被碱性染料染成深色，染色体是染色质在细胞分裂期的特定形态。
- 功能：
- 是遗传信息库。
- 是细胞代谢和遗传的控制中心。
- 结构：
- A. 细胞膜
细胞的生命历程
- 细胞增殖
- 方式：有丝分裂（主要方式）、无丝分裂、减数分裂（与生殖有关）。
- 有丝分裂（以植物细胞为例）：
- 间期：DNA复制和有关蛋白质合成，细胞体积增大。“复制合成，准备分裂”。
- 前期：核膜、核仁消失，出现染色体和纺锤体。“两消两现一散乱”。
- 中期：染色体形态稳定、数目清晰，着丝粒排列在赤道板上。“形定数晰赤道齐”。（观察最佳时期）
- 后期：着丝粒分裂，姐妹染色单体分开成为两条子染色体，在纺锤丝牵引下移向两极。“点裂数加均两极”。
- 末期：染色体、纺锤体消失，重新形成核膜、核仁，出现细胞板（→细胞壁）。“两消两现建新壁”。
- 意义：将亲代细胞的染色体经过复制（实质为DNA的复制）之后，精确地平均分配到两个子细胞中，保持了细胞的亲代和子代之间遗传性状的稳定性。
- 细胞分化
- 概念：在个体发育中，由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、不可逆性、普遍性。
- 细胞的全能性
- 概念：已经分化的细胞，仍然具有发育成完整个体的潜能。
- 实例：植物组织培养、克隆羊多莉。
- 原因：细胞含有本物种全套的遗传物质。
- 动物细胞全能性：受精卵的全能性 > 生殖细胞 > 体细胞。
- 细胞衰老
- 特征：
- 水分减少,细胞萎缩，体积变小，新陈代谢速率减慢。
- 酶活性降低。
- 色素积累（如老年斑）。
- 细胞核体积增大,染色质固缩，染色加深。
- 细胞膜通透性改变,物质运输功能降低。
- 特征：
- 细胞凋亡
- 概念：由基因决定的细胞自动结束生命的过程，也称细胞编程性死亡。
- 意义：完成正常发育，维持内部环境稳定，抵御外界因素的干扰。
- 与细胞坏死的区别：细胞凋亡是生理性的，主动的；细胞坏死是病理性的，被动的。
- 细胞癌变
- 特征：
- 能够无限增殖。
- 形态结构发生显著变化。
- 表面发生改变（糖蛋白减少，黏着性降低，容易分散和转移）。
- 原因：
- 外因：物理致癌因子（如辐射）、化学致癌因子（如苯）、病毒致癌因子。
- 内因：原癌基因和抑癌基因发生突变。
- 特征：
细胞的生命活动
- 物质输入和输出
- 方式：
- 自由扩散：高浓度 → 低浓度，不需要载体，不需要能量（如O₂、CO₂、甘油、乙醇、苯）。
- 协助扩散：高浓度 → 低浓度，需要载体，不需要能量（如葡萄糖进入红细胞、离子通过通道蛋白）。
- 主动运输：低浓度 → 高浓度，需要载体，需要能量（如离子、氨基酸、葡萄糖小肠吸收）。
- 胞吞/胞吐：大分子或颗粒物质进出细胞，需要能量，与细胞膜的流动性有关。
- 方式：
- 能量供应和利用
- 酶：
- 本质：绝大多数是蛋白质，少数是RNA。
- 特性：高效性、专一性、作用条件温和。
- 影响酶活性的因素：温度、pH、底物浓度、酶浓度。
- ATP（三磷酸腺苷）：
- 结构：腺苷 + 三个磷酸基团。
- 功能：直接能源物质。
- 结构简式：A-P~P~P。
- 与ADP的相互转化：ATP ⇌ ADP + Pi + 能量（需酶，伴随能量的储存和释放）。
- 细胞呼吸：
- 场所：主要在线粒体。
- 过程：
- 有氧呼吸：
- 第一阶段（细胞质基质）：葡萄糖 → 丙酮酸 + [H] + 少量能量。
- 第二阶段（线粒体基质）：丙酮酸 + H₂O → CO₂ + [H] + 少量能量。
- 第三阶段（线粒体内膜）：[H] + O₂ → H₂O + 大量能量。
- 总反应式：C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O + 能量
- 无氧呼吸：
- 场所：细胞质基质。
- 产物：
- 酒精发酵（酵母菌、大部分植物）：C₆H₁₂O₆ → 2C₂H₅OH（酒精） + 2CO₂ + 少量能量。
- 乳酸发酵（乳酸菌、动物肌肉细胞）：C₆H₁₂O₆ → 2C₃H₆O₃（乳酸） + 少量能量。
- 有氧呼吸：
- 光合作用：
- 场所：叶绿体。
- 过程：
- 光反应阶段（类囊体薄膜上）：
- 物质变化：H₂O → [H] + O₂；ADP + Pi → ATP。
- 能量变化：光能 → 活跃的化学能（ATP和[H]）。
- 暗反应阶段（卡尔文循环）（叶绿体基质中）：
- 物质变化：CO₂被固定，然后被[H]还原，最终生成糖类等有机物。
- 能量变化：活跃的化学能 → 稳定的化学能。
- 影响因素：光照强度、CO₂浓度、温度、矿质元素等。
- 光反应阶段（类囊体薄膜上）：
- 总反应式：6CO₂ + 6H₂O → (CH₂O)₆ + 6O₂（光能、叶绿体）
- 酶：
如何使用这份思维导图
- 构建框架：先在纸上画出中心主题和一级分支，理解细胞知识的大致轮廓。
- 填充细节：对照教材和笔记，将每个分支下的二级、三级知识点（如细胞器的结构、功能，有丝分裂各时期特点等）填充进去。
- 建立联系：用不同颜色的笔或箭头标注知识点之间的联系。
- 线粒体（有氧呼吸）与ATP（能量）的联系。
- 细胞膜（选择透过性）与物质运输方式的联系。
- 细胞核（遗传信息）与细胞分化、全能性的联系。
- 自我检测：看着思维导图的分支，尝试回忆具体内容，检验自己的掌握程度。
- 不断更新：随着学习的深入，随时补充新的知识点或修正错误，让思维导图成为你动态的、个性化的学习工具。
希望这份详细的思维导图能帮助你更好地理解和记忆高中生物中的细胞知识！
