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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