本書是生物學的簡介性圖書，全書通過結合身邊的具體實例，介紹了細胞、遺傳、進化與生物多樣性、行為和生態等內容。本書的特點是，詳細介紹了與人類生活密切相關的生物學問題。
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閆宜青，2006年和2011年畢業于中國科學技術大學，分別獲得理學學士、工學雙學士和理學博士學位。2011年至2013年在中國科學技術大學生命科學學院免疫識別與信號轉導實驗室從事博士后研究工作。2013年起任特任副研究員。2015年起任特任研究員。主要成果發表于Cell、Immunity等國際高水平雜志。獲2015年度中科院盧嘉錫青年人才獎。主要研究興趣為炎癥以及炎癥相關疾病機制。
第1章 緒論：生物學與你 1
1.1 什么是生命？ 2
1.1.1 生物需要物質和能量以維持生存 2
1.1.2 生物需要復雜的調節機制來維持自身的生存 3
1.1.3 面對刺激，生物會有所應對和保護自己 4
1.1.4 生物會生長 4
1.1.5 生物會繁衍后代 5
1.1.6 生物都有進化的能力 5
1.2 什么是進化？ 6
1.2.1 生物進化三步走 6
1.3 科學家是如何進行生物學研究的？ 8
1.3.1 生物學研究的多種層面 8
1.3.2 生物學家通過生物在進化過程中的親緣關系將其分類 9
1.4 什么是科學？ 11
1.4.1 科學基于以下公理：一切自然事件皆有起因 11
1.4.2 科學研究需要大量科學方法作為工具 12
1.4.3 生物學家用對照實驗來驗證假說 12
1.4.4 生物理論均經過嚴密的驗證 12
1.4.5 科學是一種人類活動 13
及時篇 細胞是生命體的基本單位
第2章 原子、分子與生命 16
2.1 什么是原子? 17
2.1.1 原子是元素的基本結構單位 17
2.1.2 原子由更小的粒子構成 17
2.1.3 元素用原子序數來定義 18
2.1.4 同位素指質子數相同而中子數不同的同種元素 18
2.1.5 原子核和電子在原子中相互依存 18
2.2 原子是如何相互作用而形成分子的？ 20
2.2.1 原子形成分子以填補外層電子層的空缺 20
2.2.2 原子之間依靠化學鍵形成分子 20
2.2.3 離子之間可以形成離子鍵 21
2.2.4 共價鍵通過原子之間共享電子而形成 22
2.2.5 原子間通過共價鍵可形成極性分子或非極性分子 22
2.2.6 氫鍵是特定極性分子間的引力 23
2.3 為什么水對生命如此重要？ 23
2.3.1 水分子之間相互吸引 24
2.3.2 水分子可與其他生物大分子相互作用 24
2.3.3 水起到維持溫度恒定的作用 25
2.3.4 水可以形成特殊的固體——冰 26
2.3.5 水溶液可以呈酸性、堿性或中性 27
第3章 生物大分子 29
3.1 為什么碳元素在生物大分子中至關重要？ 30
3.1.1 有機物分子復雜多樣是由碳原子之間所形成的化學鍵決定的 30
3.2 有機物分子是如何形成的？ 31
3.2.1 聚合物通常通過脫水反應形成、通過水解反應分解 31
3.3 什么是碳水化合物？ 32
3.3.1 不同的單糖具有相同的分子式和不同的結構 33
3.3.2 二糖是兩個單糖通過脫水反應而連接形成的 33
3.3.3 多糖是多個單糖結合在一起形成的鏈狀結構 34
3.4 什么是脂類？ 36
3.4.1 油脂、脂肪和蠟是僅含碳、氫和氧三種元素的脂類 36
3.4.2 磷脂類含有親水的頭部基團和疏水的尾部基團 37
3.4.3 固醇類含有4個結合在一起的碳環 38
3.5 什么是蛋白質？ 38
3.5.1 蛋白質是由氨基酸長鏈構成的 39
3.5.2 氨基酸通過脫水反應結合在一起，形成蛋白質 40
3.5.3 蛋白質可以形成多達四級的結構 40
3.5.4 蛋白質的功能與其三維立體結構相關 42
3.6 什么是核苷酸、什么是核酸？ 42
3.6.1 核苷酸可以作為能量儲存的載體，也可以作為胞內信號轉導的信使 42
3.6.2 DNA和RNA都是核酸，它們是遺傳物質 43
第4章 細胞的結構與功能 44
4.1 什么是細胞學說？ 45
4.2 細胞的基本特性是什么？ 45
4.2.1 所有細胞都具有共同的特征 45
4.2.2 細胞有兩種基本類型：原核細胞和真核細胞 48
4.3 真核細胞的主要特征是什么？ 49
4.3.1 有些真核細胞需要依靠細胞壁來支撐細胞結構 50
4.3.2 細胞骨架維持細胞形態、支撐細胞結構和調控細胞運動 50
4.3.3 鞭毛和纖毛使細胞順著液體流動的方向運動，或者使液體流過細胞表面 51
4.3.4 細胞核含有DNA，是真核細胞的控制中心 52
4.3.5 真核細胞的細胞質中的膜結構形成細胞中的內膜系統 54
4.3.6 液泡的功能多種多樣，包括調節水平衡、儲存物質和支撐細胞結構 58
4.3.7 線粒體從食物中獲取能源，而葉綠體可以直接捕獲太陽能 58
4.3.8 植物有時利用質體(或稱為色素體)來儲存能量 60
4.4 原核細胞的主要特征是什么？ 60
4.4.1 原核細胞的細胞表面十分特殊 61
4.4.2 與真核細胞相比，原核細胞的細胞質結構更簡單 62
第5章 細胞膜的結構與功能 63
5.1 細胞膜的結構是如何與其功能相關的？ 64
5.1.1 細胞膜是“流動的鑲嵌結構”，蛋白質在脂質分子層中不斷移動 64
5.1.2 磷脂雙層將細胞的內容物與外界隔離開 65
5.1.3 多種蛋白在細胞膜上形成鑲嵌圖案 66
5.2 物質是如何通過細胞膜的？ 67
5.2.1 梯度使流體中的分子產生擴散現象 67
5.2.2 跨膜運輸包括被動運輸及耗能運輸 67
5.2.3 被動運輸包括簡單擴散、協同擴散及滲透 68
5.2.4 耗能運輸包括主動運輸、內吞和胞吐 71
5.2.5 跨膜的物質交換影響細胞的大小和形狀 74
5.3 特化的連接是如何使細胞相連和交流的？ 74
5.3.1 橋粒將細胞黏附在一起 74
5.3.2 緊密連接使細胞黏附滴水不漏 75
5.3.3 間隙連接和胞間連絲使細胞間可直接交流 75
第6章 細胞中的能量流動 76
6.1 什么是能量？ 77
6.1.1 熱力學定律描述了能量的基本特征 77
6.1.2 生物利用太陽能為生命創造低熵的環境 78
6.2 能量在化學反應中是如何轉化的？ 79
6.2.1 放能反應釋放能量 79
6.2.2 吸能反應需要吸收能量 79
6.3 能量在細胞中是如何轉運的？ 80
6.3.1 ATP和電子載體是細胞內的載能分子 80
6.3.2 偶聯反應聯系放能反應和吸能反應 81
6.4 酶是如何催化生化反應的？ 82
6.4.1 催化劑降低啟動反應所需的能量 82
6.4.2 酶是生物催化劑 82
6.5 生物酶是如何被調控的？ 84
6.5.1 細胞通過控制生物酶的合成和活化來調控代謝途徑 84
6.5.2 有毒物質、藥物和環境因素都會影響酶的活性 87
第7章 光合作用：太陽能捕手 89
7.1 什么是光合作用？ 90
7.1.1 葉片和葉片中的葉綠素是光合作用的必備條件 90
7.1.2 光合作用由光反應和開爾文循環組成 90
7.2 光反應階段：光能是如何轉化為化學能的？ 92
7.2.1 捕獲光能的是葉綠體中的色素 92
7.2.2 光反應階段發生在基粒的膜結構上 94
7.3 開爾文循環：化學能是如何儲存在糖類分子中的？ 96
7.3.1 開爾文循環捕獲二氧化碳 97
7.3.2 開爾文循環中固定的碳元素用來合成葡萄糖 97
第8章 能量的獲取：糖酵解和細胞呼吸作用 99
8.1 細胞是如何獲得能量的？ 100
8.1.1 光合作用產生的能量是細胞能量的最終來源 100
8.1.2 葡萄糖是主要的儲能分子 101
8.2 什么是糖酵解作用？ 101
8.3 什么是細胞的呼吸作用？ 102
8.3.1 在細胞呼吸作用的及時個階段，丙酮酸發生分解 102
8.3.2 在細胞呼吸作用的第二個階段，高能電子會通過電子傳遞鏈 103
8.3.3 在細胞呼吸作用的第三個階段，ATP通過化學滲透作用形成 103
8.3.4 細胞的呼吸作用可以從多種分子中獲取能量 105
8.4 發酵是如何發生的？ 105
8.4.1 在無氧的環境下，細胞通過發酵作用實現NAD 的循環利用 105
8.4.2 有些細胞通過發酵作用將丙酮酸分解為乳酸 105
8.4.3 有些細胞通過發酵作用將丙酮酸轉化為乙醇和二氧化碳 106
第二篇 遺 傳
第9章 生命的延續：細胞增殖 108
9.1 細胞為什么分裂？ 109
9.1.1 細胞分裂將遺傳信息傳遞給每一個子代細胞 109
9.1.2 細胞分裂是生長和發育所必需的 110
9.1.3 細胞分裂是有性繁殖和無性繁殖所必需的 110
9.2 什么是原核細胞的細胞周期？ 111
9.3 真核細胞的DNA分子是如何排列的？ 112
9.3.1 真核細胞的染色體由一條線性的DNA雙螺旋分子和其上連接的蛋白質構成 113
9.3.2 基因是染色體上的DN段 113
9.3.3 復制后的一對染色體在細胞分裂時分開 113
9.3.4 真核細胞的染色體通常成對出現且包含相同的遺傳信息 114
9.4 真核細胞的細胞周期是如何發生的？ 116
9.4.1 真核細胞的細胞周期包括間期和有絲分裂期 116
9.5 細胞如何通過有絲分裂生成遺傳背景相同的兩個子代細胞？ 117
9.5.1 在有絲分裂前期，染色體發生壓縮、紡錘體微管結構形成、核膜破裂、染色體與
紡錘體微管相連 117
9.5.2 在有絲分裂中期，染色體排列在細胞的赤道板上 119
9.5.3 在有絲分裂末期，姐妹染色單體分開并被牽引到細胞的兩極 119
9.5.4 在有絲分裂末期，每套染色體周圍會形成核膜結構 119
9.5.5 在細胞質分裂間期，親代細胞的細胞質分配給兩個子代細胞 120
9.6 細胞周期是如何被調控的？ 120
9.6.1 特定蛋白質的活化與失活推動細胞周期進程 120
9.6.2 細胞周期檢查點調節細胞周期的進程 121
9.7 為什么如此多的生物通過有性生殖進行繁殖？ 122
9.7.1 有性生殖產生的后代可以結合兩個親本的等位基因 122
9.8 減數分裂是如何產生單倍體細胞的？ 123
9.8.1 減數及時次分裂將同源染色體分開，分配給兩個單倍體子代細胞的細胞核 124
9.8.2 減數第二次分裂將姐妹染色單體分配到4個子代細胞的細胞核中 126
9.9 在真核細胞的生命周期中有絲分裂和減數分裂是何時發生的？ 127
9.9.1 處于二倍體生命周期的生物，大多數細胞處于二倍體狀態 127
9.9.2 處于單倍體生命周期的生物，大多數細胞處于單倍體狀態 128
9.9.3 在世代交替的生命周期中，既存在二倍體多細胞階段，又存在單倍體多細胞階段 128
9.10 生物是如何通過減數分裂和有性生殖產生基因多態性的？ 129
9.10.1 同源染色體的隨機分離創造新的染色體組合 129
9.10.2 互換創造具有新基因組合的染色體 130
9.10.3 配子的融合增加了子代基因的多樣性 130
第10章 遺傳的方式 131
10.1 遺傳的物質基礎是什么？ 132
10.1.1 基因是染色體特定區域的核苷酸序列 132
10.1.2 基因突變是等位基因的來源 132
10.1.3 生物的一對等位基因可能相同也可能不同 132
10.2 遺傳法則是如何
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