绪 论 踏进生命科学的殿堂 1
第一节 什么是生命 1
一、生命和非生命 1
二、生命的特征 2
第二节 人类研究生命的不懈努力 3
一、探索生命奥秘的起始 3
二、细胞学说、进化论和经典遗传学 4
三、生命科学的新纪元 5
四、生命科学技术引出的伦理道德问题 7
第三节 生命科学研究方法 8
一、生命科学研究的特殊性 8
二、观察和描述 8
三、生物学实验 8
第一章 组成生物体的大、小分子 11
第一节 生物体的元素组成 11
一、30多种元素组成生物体 11
二、常量元素和微量元素 12
第二节 生物小分子 13
一、水 13
二、氨基酸 13
三、单糖 16
四、核苷酸 17
五、脂质 19
六、维生素 22
第三节 生物大分子 22
一、蛋白质 22
二、核酸 25
三、多糖 28
第二章 细胞的形态结构与新陈代谢 31
第一节 细胞的形态结构 31
一、两类细胞——原核细胞和真核细胞 31
二、生物膜 31
三、原核细胞的形态结构 32
四、真核细胞的形态结构 32
五、细胞与细胞之间的联系结构 36
第二节 细胞的新陈代谢 37
一、酶是生物催化剂 37
二、细胞生命活动的能量来源 41
三、物质如何进出细胞 48
四、DNA、 RNA以及蛋白质的 50
生物合成 50
五、细胞内代谢途径的区室分布 55
第三章 细胞的分裂、分化、衰老、死亡与癌变 57
第一节 细胞分裂 57
一、为什么细胞需要分裂 57
二、细胞周期和染色体 58
三、有丝分裂 59
四、减数分裂 60
第二节 细胞分化 62
一、个体发育通过细胞分化来实现 62
二、细胞的分化发育潜能 63
三、细胞分化中细胞质的重要作用 63
四、干细胞研究的进展和应用 65
第三节 细胞的衰老和死亡 66
一、个体衰老和细胞衰老 66
二、细胞死亡 69
第四节 脱离正常轨道的细胞——癌细胞 70
一、癌细胞的主要特征 71
二、使正常细胞癌变的因子——致癌因子 72
三、致癌病毒、癌基因和抑癌基因 74
四、战胜癌症的艰巨任务 75
第四章 信息传递——生命的自我调控 77
第一节 细胞的信息传递 77
一、细胞信号分子 77
二、细胞接受信号的两种方式 77
第二节 神经系统的信息传递 79
一、神经传导的工作流程 79
二、神经系统的组织结构 81
三、神经信息的传递 84
四、探测有生命的大脑 87
第三节 学习和记忆 88
一、学习与记忆的类型 88
二、对学习和记忆机制的探索 89
三、改善学习和记忆 91
第四节 激素系统的信息传递 91
一、激素的产生和激素平衡 92
二、激素信息传递到达细胞后的级联放大效应 93
三、昆虫信息素和生物防治 95
第五节 免疫系统的信息传递 96
一、免疫类型 96
二、免疫系统和免疫细胞 97
三、免疫应答 98
四、免疫学的实际应用 101
第六节 神经系统、激素系统和免疫系统的协同作用 104
第五章 遗传与变异——生命特征的延续与发展 107
第一节 生物体内掌控遗传的因子——基因 107
一、孟德尔学说奠定了遗传学的基础 107
二、在染色体水平研究基因 108
三、DNA是遗传的分子基础 112
四、基因的结构和基因的表达与调控 113
第二节 基因的改变和生物的遗传变异 118
一、基因突变 118
二、染色体畸变 120
三、DNA重组 123
第三节 基因工程 126
一、基因工程产生的理论基础和技术基础 126
二、限制性内切酶和基因工程载体 126
三、基因工程的基本操作 128
四、基因工程的应用 130
第四节 基因组学 133
一、人类基因组计划 134
二、基因组学的进一步发展 136
第六章 丰富多彩的生命世界 139
第一节 生物的分类 139
一、生物分类的依据 139
二、分类系统和分类等级 141
第二节 郁郁葱葱的植物世界 143
一、植物的生活史 143
二、植物的结构 144
三、植物的分类、系统发育与进化 152
四、植物在自然界中的重要地位 154
第三节 灿烂多姿的动物世界 155
一、主要动物类群的基本特征和代表种类 155
二、动物体的结构、功能及演化 156
第四节 神奇的微生物王国 170
一、微生物的基本特点和主要类群 170
二、原核微生物 171
三、真核微生物——真菌 179
四、非细胞型生物——病毒 181
第五节 保护生物多样性的艰巨使命 186
一、生物多样性及其研究层次 186
二、生物多样性的生态经济功能 189
三、中国的生物多样性现状 191
四、生物多样性的保护 194
第七章 生态与环境——生命世界的和谐生存 197
第一节 生态系统及生态平衡 197
一、生态系统的基本特征 197
二、生态系统的能量流动、物质循环和信息传递 199
三、生态系统中生物的生产力 208
四、生态平衡及调控 209
第二节 人类活动对环境与生态的影响 211
一、人类与环境的对立统一关系 211
二、人类活动对环境的影响 212
三、人类活动对生态系统的影响 218
第三节 改变观念，采取行动，保护生态与环境 220
一、保护生态与环境从改变观念起步 220
二、保护生态与环境需要不懈的协调的努力 220
第八章 生命科学成为技术创新的源泉 225
第一节 生物技术——21世纪的高新科技与支柱产业 225
一、生物技术的发展历程 225
二、生物技术对社会经济与发展的巨大影响 226
第二节 生物材料 228
一、天然生物材料 228
二、生物医用材料 230
三、仿生和组织工程材料 231
第三节 仿生学 232
一、仿生学——模仿生物的科学 232
二、仿生学的研究内容和研究方法 233
三、仿生学在工程技术中的应用 235
第四节 生物传感器 240
一、什么是生物传感器 240
二、各种生物传感器及其应用 241
三、生物传感器的发展趋势 245
第五节 生物能源 245
一、植物能源 245
二、生物气体燃料——沼气 246
三、微生物在能源开发中的应用 248
第六节 海洋生物工程 250
一、海洋生物资源 250
二、海洋生物工程 251
第七节 发酵工程 255
一、发酵的概念 255
二、发酵机制 257
三、发酵工艺 259
第九章 生物技术的发展和生命伦理学 263
第一节 什么是生命伦理学 263
一、生命伦理学的学科界定 263
二、生命伦理学的兴起 263
第二节 生命伦理学的实质和基本原则 264
一、生命伦理学的核心精神 264
二、生命伦理学的基本原则 265
第三节 生命伦理学的研究内容 267
一、生命伦理学研究的若干热点问题 267
二、生命伦理学研究中的文化差异和利益冲突 267
三、努力学习和推动生命伦理学 267
索引 269