1、高中生物知识结构图讲解高中生物知识结构网络图必修1 分子与细胞专题一：组成细胞的分子1.1细胞中的元素和化合物系统表解表2-1-1组成细胞的化合物的种类及含量：种类含量（质量分数/%）有机化合物（除CO、CO2、碳酸盐等以外的所有含碳化合物）蛋白质占710脂质占12糖类和核酸占11.5无机化合物（有机化合物以外的化合物）水占8590无机盐占11.512几种常见元素的生理功能元素种类功能缺乏时引起的病症N构成蛋白质、核酸的重要元素，有生命元素之称各种新陈代谢活动受到影响P构成磷脂、ATP、NADPH等动物缺P：佝偻病、软骨病K维持动物细胞内液渗透压动物：心律失常Mg构成叶绿素元素之一，也可作为多
2、种酶激活剂叶片变黄B促进花粉的萌发和花粉管的伸长花粉发育不良Fe构成动物血红蛋白的元素缺铁性贫血Ca组成骨骼和牙齿的主要成分，控制肌肉收缩骨质疏松症、抽搐Na维持细胞外液渗透压血压下降，心率加快I甲状腺激素的组成成分地方甲状腺肿（大脖子病）1.3细胞中的化合物一览表化合物分 类元素组成主要生理功能水组成细胞（结合水）维持细胞形态运输物质提供反应场所参与化学反应无机盐构成化合物（Fe、Mg）组成细胞（如骨细胞）维持细胞渗透压和酸碱平衡许多无机盐离子对于维持生命活动有重要作用糖类单糖二糖多糖C、H、O供能（淀粉、糖元、葡萄糖等）组成核酸（核糖、脱氧核糖）细胞识别（糖蛋白）组成细胞壁（纤维素）脂质脂
3、肪磷脂（类脂）固醇（胆固醇、性激素、维生素D）C、H、OC、H、O、N、PC、H、O脂肪：储能、保护和保温磷脂组成生物膜固醇调节生殖和代谢（性激素）蛋白质单纯蛋白（如胰岛素）结合蛋白（如糖蛋白、脂蛋白）C、H、O、N、S（Fe、Cu、P、Mo）组成细胞和生物体调节代谢（激素）催化化学反应（酶）运输（血红蛋白）免疫（抗体）识别（糖蛋白）核酸DNARNAC、H、O、N、P储存、传递和表达遗传信息控制生物性状催化化学反应（RNA类酶）1.4 蛋白质 系统表解表2-2-1必需氨基酸和非必需氨基酸：种 类含 义举 例非必需氨基酸在人体细胞内能够合成的氨基酸。丙氨酸、甘氨酸等必需氨基酸不能在人体细胞内合成
4、，必需从外界环境中直接摄取。共8种：赖氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苏氨酸、甲硫氨酸、缬氨酸。（甲携来一本亮色书）婴儿有9种，多出来的一种是组氨酸。 熟记教材中常见的蛋白质（1）大部分酶 (2)部分激素：如胰岛素、生长激素（3）载体（4）抗体（5）干扰素（6）受体（7）糖被 蛋白质的相关计算规律1：氨基酸数、肽链数、肽键数、失水数1)形成肽链失水数肽腱数氨基酸数（n)肽链数(m)2)形成环状肽脱去的水分子数肽腱数 氨基酸数（n)规律2：有关游离氨基数、游离羧基数的“至少”、“至多”。至少含有的游离氨基或羧基数=肽链数注：若是环状，则至少为0.游离氨基或羧基数目=肽链数+R基中含有的
5、氨基或羧基数规律3：蛋白质的相对分子量蛋白质分子量氨基酸个数氨基酸分子平均质量-18脱水数规律4:在蛋白质相对分子质量的计算中若通过图示或其他形式告知蛋白质中含有二硫键时, 要考虑脱去氢的质量,每形成1个二硫键,脱去2个H。规律5：有M个氨基酸形成X条肽链，其中Z条形成环状，则形成的肽键数为MX+Z.规律6：组成蛋白质分子各原子数的计算（1）N原子数各氨基酸中N的总数肽键数肽链数R基上的N原子数 (2)O原子数各氨基酸中O的总数脱去水分子数=肽键数2肽链数R基上的O原子数规律7：氨基酸的排列与多肽种类的计算（1）假若n种氨基酸形成一个m肽，每种氨基酸数目无限，则形成的多肽种类nm。（2）假若n
6、种氨基酸形成一个三肽，且每种氨基酸只有一个，则形成三肽的种类：n(n-1)(n-2)规律8：氨基酸与相应核酸的碱基数目的对应关系：DNA（基因）碱基数：RNA碱基数：氨基酸数=6：3：115核酸的基本组成单位名称基本组成单位核酸核苷酸（8种）一分子磷酸（H3PO4）一分子五碳糖（核糖或脱氧核糖）核苷一分子含氮碱基（5种：A、G、C、T、U）DNA脱氧核糖核苷酸（4种）一分子磷酸一分子脱氧核糖脱氧核苷一分子含氮碱基（A、G、C、T）RNA核糖核苷酸（4种）一分子磷酸一分子核糖核糖核苷一分子含氮碱基（A、G、C、U） DNA、RNA、蛋白质的水解产物和代谢产物基本单位初步水解彻底水解代谢产物DNA
7、脱氧核苷酸脱氧核苷酸(4种)磷酸、脱氧核糖、碱基CO2、H2O、含N废物RNA核糖核苷酸核糖核苷酸(4种)磷酸、核糖、碱基CO2、H2O、含N废物蛋白质氨基酸多肽氨基酸CO2、H2O、尿素1.6生物大分子的组成特点及多样性的原因名称基本单位化学通式聚合方式多样性的原因多糖葡萄糖C6H12O6脱水缩合葡萄糖数目不同糖链的分支不同化学键的不同蛋白质氨基酸氨基酸数目不同氨基酸种类不同氨基酸排列次序不同肽链的空间结构核酸（DNA和RNA）核苷酸核苷酸数目不同核苷酸排列次序不同核苷酸种类不同1.7生物组织中还原性糖、脂肪、蛋白质和DNA的鉴定物质试剂操作要点颜色反应还原性糖斐林试剂（甲液和乙液）临时混合
8、加热砖红色脂肪苏丹（苏丹）切片（高倍镜观察）桔黄色（红色）蛋白质双缩脲试剂（A液和B液）先加试剂A1ml再滴加试剂B4滴紫色DNA二苯胺加2mol/LNaCl溶液5ml沸水加热5min蓝色专题二：细胞的结构和功能2.1 细胞是生命系统最基本的结构层次生物类型举例生命活动现象举例结论无细胞结构的生物病毒只有依赖活细胞才能生活。单细胞生物的单个细胞就能完成各种生命活动；多细胞生物依赖各种分化的细胞的密切合作。细胞生物单细胞生物草履虫运动、分裂增殖等多细胞生物动植物物质和变量变化的基础细胞代谢生殖、生长发育的基础细胞的增殖和分化遗传变异的基础细胞内基因的传递和变化 与病毒相关的知识点：1.病毒没有细
9、胞结构，主要由核酸和蛋白质组成，有完整的结构。2.病毒的生活方式为寄生生活，必须利用寄主细胞提供原料、能量、酶和物质合成场所才能进行增殖等活动。一旦离开活细胞，不再有任何生命活动。3.病毒的培养必须利用活细胞，不能利用培养基来培养病毒。4.病毒的遗传物质是DNA或RNA2.2细胞学说的创立过程科学家贡献不足维萨里、比夏1543年，从器官、组织水平研究生命未深入到细胞水平马尔比基用显微镜观察了微细结构未用细胞来描述罗伯特.虎克1665年，用显微镜发现并命名了细胞观察的是死细胞列文虎克17世纪，用显微镜观察了活细胞未上升到理论施莱登18世纪，细胞是构成植物体的基本单位未与动物界联系施旺18世纪，提
10、出了细胞学说：一切动、植物都是由细胞构成的未搞清细胞来源的过程耐格里观察到了细胞是细胞分裂的结果未上升到理论魏尔肖1858年，细胞通过分裂产生新细胞未考虑非细胞结构生命的繁殖 细胞学说使千变万化的生物界通过细胞这一共同的结构统一起来。细胞学说揭示细胞的统一性和生物体的统一性。12细胞学中常用研究方法制备细胞膜的方法吸水涨破 染色排除法（台盼蓝染液）鉴别动物细胞的死活质壁分离法鉴别植物细胞的死活差速离心法分离细胞器同位素示踪技术研究细胞器功能引流法制作临时装片高倍显微镜使用技术观察细胞显微结构模型建构法概括细胞结构核移植法研究细胞核的功能23原核细胞与真核细胞的比较表原核细胞真核细胞细胞大小较小
11、较大细胞壁主要含肽聚糖纤维素和果胶细胞膜均有，且成分相似细胞质（细胞器）无复杂的细胞器，只有分散的核糖体有线粒体、内质网、叶绿体等复杂的细胞器细胞核拟核：无核膜、核仁、染色质，有1个环状DNA有核膜、核仁、染色质和DNA细胞分裂二分裂无丝分裂、有丝分裂、减数分裂生殖方式无性生殖无性生殖、有性生殖可遗传变异来源基因突变基因突变、基因重组、染色体变异转录与翻译同一时间和地点先转录后翻译，转录在核内，翻译在核外遗传物质DNADNA2.4 细胞膜2.5 扩散作用与渗透作用的联系与区别2.6 半透膜与选择透过性膜的区别与联系半透膜选择透过性膜概念小分子、离子能透过，大分子不能透过水自由通过，被选择的离子
12、和其它小分子可以通过，大分子和颗粒不能通过性质半透性（存在微孔，取决于孔的大小）选择透过性（生物分子组成，取决于脂质、蛋白质和ATP）状态活或死活材料合成材料或生物材料生物膜（磷脂和蛋白质构成的膜）物质运动方向不由膜决定，取决于物质密度水和亲脂小分子：不由膜决定，取决于物质密度离子和其它小分子：膜上载体（蛋白质）决定功能渗透作用渗透作用和其它更多的生命活动功能共同点水自由通过，大分子和颗粒都不能通过2.7 2.8选择透过性膜的特点2.9 三种跨膜运输方式的比较：运输方式比 较举 例运输方向是否需载体蛋白协助是否耗能被动运输自由扩散顺浓度梯度扩散否否水、O2、CO2、甘油、乙醇、苯协助扩散顺浓度
13、梯度扩散是否葡萄糖进入红细胞主动运输低浓度一侧高浓度一侧是是无机离子、葡萄糖和氨基酸的吸收 主动选择吸收所需营养物质，排出代谢废物和有害物质，保证了活细胞能够按照生命活动的需要。 大分子物质通过胞吞胞吐进出生物膜，体现膜的流动性，物质的跨膜运输方式主要体现膜的选择透过性。 流动性是生物膜的结构特点，选择透过性是生物膜的功能特性。 流动性是选择透过性的基础，膜只有具有流动性，才能实现选择透过性。 只有活细胞才具有膜的流动性和选择透过性。 膜的流动性受温度影响，在一定温度范围内，随温度升高，膜的流动性增强。2.10生物膜与生物膜系统2.11对生物膜结构的探索历程探究历程时间科学家方法现象推测或结论
14、膜成分的探究19世纪末欧文顿用化学物质对植物细胞的通透性进行实验脂溶性物质更容易通过细胞膜膜是由脂质构成。20世纪初分离哺乳动物的红细胞膜，并化学分析。膜的主要成分是脂质和蛋白质膜静态结构的建立1925年两位荷兰科学家将丙酮提取的人红细胞膜中的脂质在空气水界面上铺展成单分子层单分子层的面积为红细胞表面积的2倍细胞膜中的脂质分子排列为连续的两层20世纪40年代推测蛋白质分子覆盖在脂质两边20世纪50年代罗伯特森电镜观察细胞膜细胞膜的“暗亮暗”的三层结构中间亮层是脂质分子，两边暗层是蛋白质分子。蛋白质均匀分布膜动态模型的建立20世纪60年代以后新技术用于生物膜的研究膜蛋白有的镶嵌于脂质双分子层中1
15、970年绿和红色荧光染料分别标记鼠和人细胞表面的蛋白质，细胞融合 开始融合细胞一半发绿色荧光，一半发红色荧光，37 40 min后荧光均匀分布细胞膜具有流动性1972年桑格、尼克森2.12细胞器细胞器分布形 态 结 构功 能线粒体动植物细胞形态多种多样，有短棒状、圆球状、线形、哑铃形等。双层膜，详见第5章第3节。细胞进行有氧呼吸的主要场所，是细胞的“动力车间”。叶绿体绿色植物进行光合作用的细胞绿色、扁平的椭球形或球形。双层膜，详见第5章第4节。植物细胞的“养料制造车间”和“能量转换站”。内质网动植物细胞由单层膜连接成的网状结构。是细胞内蛋白质合成和加工，以及脂质合成的“车间”。高尔基体动植物细
16、胞具有单层膜结构的细胞器主要是对来自内质网的蛋白质进行加工、分类和包装的“车间”及“发送站”。核糖体动植物细胞无膜。有的附着在内质网上，有的游离分布在细胞质基质中。是“生产蛋白质的机器”溶酶体单层膜是“消化车间”，分解衰老、损伤的细胞器，吞噬并杀死细胞内的病毒和病菌。液泡主要存在于植物细胞单层膜，内有细胞液调节植物细胞内的环境，充盈的液泡使植物细胞坚挺。中心体动物低等植物由两个互相垂直排列的中心粒及其周围物质构成。与细胞的有丝分裂有关。213 最能表明一个细胞的特殊功能的是细胞器的种类和数量特殊细胞线粒体代谢旺盛细胞分布多。(心肌细胞)叶绿体绿色植物的叶肉细胞、幼嫩茎分布多内质网生化反应旺盛的
17、细胞分布多核糖体蛋白质合成旺盛细胞含量多（肝细胞）高尔基体动物的腺体细胞和植物在有丝分裂末期中心体有丝分裂的动物细胞和低等植物细胞具有液泡成熟的植物细胞有中央大液泡（根尖成熟区细胞）溶酶体物质代谢旺盛，含量较多214细胞核的结构和功能数目通常1个，有的多个（骨骼肌细胞），少数无（红细胞）核膜双层膜，把核内物质与细胞质分开。核膜上有酶、核糖体核孔实现核质之间频繁的物质交换（大分子）和信息交流核仁与rRNA的合成以及核糖体的形成有关有丝分裂过程中核仁周期性消失和重建蛋白质合成旺盛的细胞常有较大或很多核仁染色质染色质与染色体是同种物质的两种形态易被碱性染料染成深色主要由DNA和蛋白质组成是DNA的主
18、要载体，而DNA是遗传信息的载体功能是遗传信息库，是细胞代谢和遗传的控制中心（复制、转录）215 细胞只有保持完整性，才能正常地完成各项生命活动结构上细胞核与细胞质通过核孔互相沟通，核膜与内质网膜、细胞膜等互相连接成细胞的完整的生物膜系统功能上细胞各部分结构和功能虽然不同，但它们相互联系、分工合作、协调一致，共同完成各项生命活动调控上细胞核是遗传信息库，是控制着细胞的代谢和遗传，使细胞形成一个整体调控系统内外环境彼此沟通无论单细胞还是多细胞都要与外界环境进行物质交流、能量交换和信息交流专题三：细胞的能量供应和利用3酶的发现史1783年意大利科学家帕兰札尼用实验证明了胃具有化学性消化作用（识酶）
19、1836年德国科学家施旺从胃中提取消化蛋白质的物质（取酶）巴斯德之前发酵是纯化学反应，与生命活动无关1857年巴斯德发酵与活细胞有关，发酵是整个细胞而不是细胞中的某些物质在起作用李比希引起发酵的是细胞中的某些物质，但是这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能起作用毕希纳酵母细胞中的某些物质能在酵母细胞破碎后起催化作用，就像在活酵母细胞中一样、1926年萨姆纳 通过化学实验证明了脲酶是蛋白质（证酶）20世纪80年代美国切赫和奥特曼发现少数RNA也具有生物催化作用（展酶）32教材中涉及的有关酶细胞代谢淀粉酶将淀粉水解为麦芽糖脂肪酶将脂肪水解为甘油和脂肪酸蛋白酶将蛋白质水解为多肽过氧化氢酶将过氧化氢分
20、解为氧和水遗传、基因工程DNA酶初步水解DNA为脱氧核苷酸DNA聚合酶催化复制过程合成互补子链RNA酶 初步水解RNA为核糖核苷酸RNA聚合酶催化转录过程合成RNA逆转录酶以RNA为模板合成DNA酪氨酸酶将酪氨酸转变为黑色素限制性内切酶识别特定核苷酸序列并在特定切点切割DNA分子DNA连接酶连接断开的DNA末端的磷酸二酯键细胞工程纤维素酶 果胶酶去除细胞壁获得原生质体，进行原生质体融合胰蛋白酶使动物组织分散成单个细胞进行动物细胞培养免疫溶菌酶水解细菌细胞壁，达到杀菌的目的酶与激素酶激素合成活细胞植物激素：一定部位 动物激素：内分泌腺细胞作用部位细胞内、外体内、体外作用催化作用调节作用含量量大极
21、少化学本质蛋白质、RNA植物激素：有机小分子物质 动物激素：蛋白质类、固醇类关系激素对生命活动的调节，归根到底要通过酶发挥作用4酶促反应序列及其意义酶促反应序列 生物体内的酶促反应可以顺序连接起来，即第一个反应的产物是第二个反应的底物，第二个反应的产物是第三个反应的底物，以此类推，所形成的反应链叫酶促反应序列。如意义 各种反应序列形成细胞的代谢网络，使物质代谢和能量代谢沿着特定路线有序进行，确定了代谢的方向。.ATP与ADP的相互转化反应条件ATP合成是一种合成反应，催化该反应的酶为合成酶ATP的分解是一种水解反应，催化该反应酶属水解酶能量来源合成ATP的能量有光能，有机物氧化分解释放的化学能
22、，磷酸肌酸水解ATP水解释放的能量为储存在ATP高能磷酸键中化学能场所ATP的合成是细胞质基质、线粒体和叶绿体ATP的分解场所很多阐述ATP与ADP在不同酶催化下可相互转化，在转化中，物质是可逆的，能量是不可逆的；ATP是化学性质不稳定的化合物，细胞内含量极低；细胞内的ATP与ADP相互转化的能量供应机制是生物界的共性.生物体内ATP的去向.光合作用的色素.光合作用中光反应和暗反应的比较比较项目光反应暗反应反应场所叶绿体类囊体薄膜上叶绿体基质能量变化光能电能活跃化学能活跃化学能稳定化学能物质变化H2OHO2NADP+ H+ 2e NADPHATPPi+能量ATPCO2NADPHATP（CH2O
23、）ADPPiNADP+H2O反应物H2O、ADP、Pi、NADP+CO2、ATP、NADPH反应产物O2、ATP、NADPH（CH2O）、ADP、Pi、NADP+ 、H2O反应条件需光不需光反应性质光化学反应（快）酶促反应（慢）.影响光合作用的外界因素与提高光能利用率的关系.光合作用实验的常用方法3.11细胞内的有氧呼吸 2.4细胞内的无氧呼吸.呼吸作用产生的能量的利用情况呼吸类型被分解的有机物储存的能量释放的能量可利用的能量能量利用率有氧呼吸1mol葡萄糖2870kJ2870kJ1165 kJ40.59%无氧呼吸2870 kJ196.65 kJ61.08 kJ2.13%注：无氧呼吸释放的能量
24、值为分解乳酸时的值。不同的无氧呼吸类型释放的能量可能稍有不同。.3有氧呼吸与无氧呼吸比较项目有氧呼吸无氧呼吸反应场所真核细胞：细胞质基质，主要在线粒体原核细胞：细胞基质（含有氧呼吸酶系）细胞质基质反应条件需氧不需氧反应产物终产物（CO2、H2O）、能量中间产物（酒精、乳酸等）、能量产能多少多，生成大量ATP少，生成少量ATP共同点氧化分解有机物，释放能量3.14新陈代谢的类型专题四：细胞的生命历程4.1动物有性生殖细胞的形成（没有交换）4.2减数分裂中染色体行为及数目与配子类型的关系 非姐妹染色单体不发生交叉互换具有n对同源染色体的一个精原细胞减数分裂后可产生2种类型的精子(无互换)。具有n对
25、同源染色体的一个卵原细胞减数分裂后只形成一种卵细胞。具有n对同源染色体的一个生物体减数分裂后可产生2n 种的精子(卵细胞)。n为同源染色体的对数。若从基因型角度分析，在独立遗传时，产生的配子种类也为2n ，其中n为等位基因的对数。 非姐妹染色单体发生交叉互换1、每一个精原细胞分裂都要形成4种精子2、每一个卵原细胞分裂都只形成1种卵子3、m个精（卵）原细胞分裂时形成的精子（卵）最多为4m（m）种，与染色体对数无关(不符合2n规律)4.3减数分裂与有丝分裂的比较（以动物细胞为例）比较项目减数分数有丝分裂复制次数1次1次分裂次数2次1次同源染色体行为联会、四分体、同源染色体分离、非姐妹染色体交叉互换
26、无子细胞染色体数是母细胞的一半与母细胞相同子细胞数目4个2个子细胞类型生殖细胞（精细胞、卵细胞）、极体体细胞细胞周期无有相关的生理过程生殖生长、发育染色体(DNA)的变化曲线4.4理化因素对细胞周期的影响理化因素间期前期中期后期末期机理应用过量脱氧胸苷抑制DNA复制治疗癌症秋水仙素抑制纺锤体形成获得多倍体低温（24）影响酶活和供能低温贮藏注： 表示有影响，低温作用于前期，抑制纺锤体形成，获得多倍体4.5细胞分裂异常（或特殊形式分裂）的类型及结果类型分裂方式结果事例细胞质不分裂有丝分裂双（多）核细胞多核胚囊个别染色体不分离有丝分裂、减数分裂单体21三体综合征全部染色体不分离有丝分裂、减数分裂多倍体四倍体植物染色体多次复制，但不
