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出版者:Benjamin Cummings

作者:Scott Freeman

出品人:

页数:1392

译者:

出版时间:2005-01-09

价格:USD 183.53

装帧:Hardcover

isbn号码:9780132187466

丛书系列:

图书标签:

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探索生命奥秘：现代生物学导论与实践指南 内容概要： 本书旨在为读者提供一个全面、深入且富有启发性的现代生物学概览，内容涵盖从分子细胞层面到宏观生态系统层面的生命科学核心概念、最新研究进展以及关键实验技术。我们聚焦于生命的基本原理、演化动力、遗传机制以及生物多样性，同时强调生物学知识在解决人类社会重大挑战，如健康、环境可持续性等方面的应用价值。 第一部分：生命的化学基础与细胞结构 第一章：生物学的本质与研究方法 本章首先确立了生物学作为一门跨学科科学的地位，探讨生命的基本特征（如组织化、新陈代谢、生长、适应性、繁殖和遗传）。随后，深入介绍现代生物学研究范式，包括观察、假设检验、实验设计（对照组与实验组的设置）、数据分析与模型构建。本章还将简要回顾生物学史上的里程碑事件，展示科学探索如何逐步揭示生命奥秘的过程。 第二章：构成生命的化学物质 生命建立在独特的化学基础之上。本章详细阐述了水在生命活动中的关键作用，包括其独特的极性、氢键网络及其对温度稳定性和溶剂特性的影响。接着，系统介绍生物大分子： 碳水化合物： 单糖、双糖和多糖（如淀粉、糖原、纤维素和几丁质）的结构、功能和代谢途径。 脂质： 脂肪酸、甘油三酯、磷脂（细胞膜的主要成分）和类固醇的结构与功能，重点讨论了膜的流动性模型。 蛋白质： 氨基酸的结构与肽键的形成；蛋白质的一级到四级结构；功能决定于结构，探讨酶作为生物催化剂的作用机制（活性位点、底物特异性、米氏方程简介）以及蛋白质折叠的复杂性与错误折叠疾病。 核酸： DNA（双螺旋结构、碱基配对原则、A-T/G-C）和RNA的结构差异及其在遗传信息存储与传递中的核心地位。 第三章：细胞——生命的结构与功能单位 本章是理解生命活动的基础。首先，对比原核细胞与真核细胞的结构差异。随后，对真核细胞的细胞器进行详尽的解剖与功能分析： 细胞核： 遗传物质的组织、核膜的跨膜运输。 内膜系统： 内质网（粗面与滑面）的蛋白质合成与修饰、高尔基体的分类与包装。 能量转换器： 线粒体的呼吸作用（三羧酸循环与氧化磷酸化）和叶绿体的光合作用（光反应与碳固定）。 细胞骨架： 微管、微丝和中间纤维在细胞运动、形态维持和物质运输中的动态作用。 细胞通讯： 细胞膜的跨膜信号传导通路（G蛋白偶联受体、酪氨酸激酶受体等）。 第二部分：遗传、分子生物学与生物工程 第四章：细胞分裂与遗传基础 本章深入探讨细胞生命周期的调控机制。详细描述有丝分裂（Mitosis）和减数分裂（Meiosis）的精确过程，强调其在生长、修复和性繁殖中的意义。随后，引入孟德尔遗传学定律，解释显性、隐性、分离律和自由组合定律。本章还涵盖了更复杂的遗传模式，如伴性遗传、多基因遗传和基因与环境的相互作用。 第五章：遗传信息的流动：DNA复制、转录与翻译 分子生物学的核心内容。详细阐述DNA复制的半保留模型，涉及的关键酶（解旋酶、引物酶、DNA聚合酶、连接酶）及其校对机制。接着，剖析基因表达的两个关键步骤： 转录： RNA聚合酶如何识别启动子并合成mRNA、tRNA和rRNA。 翻译： 核糖体如何读取mRNA密码子，tRNA如何携带特定氨基酸，多肽链的组装过程。 本章还将讨论基因表达的调控，包括原核生物的操纵子模型（如Lac操纵子）和真核生物中更为复杂的染色质重塑与转录因子调控。 第六章：生物技术与基因组学 本章侧重于现代生物技术对生命科学的革命性影响： 重组DNA技术： 限制性内切酶的作用、凝胶电泳分离、载体构建（质粒）。 基因克隆与测序： 聚合酶链式反应（PCR）的工作原理、新一代测序技术（NGS）简介。 基因编辑： CRISPR-Cas9系统的发现、工作原理及其在基础研究和潜在治疗中的伦理考量。 生物信息学： 基因组学、蛋白质组学和比较基因组学在海量生物数据分析中的应用。 第三部分：进化、多样性与生态学 第七章：进化的机制与证据 本章围绕达尔文的自然选择理论展开，探讨进化的核心驱动力： 自然选择： 适者生存的原则、选择压力的类型（定向选择、稳定选择、分裂选择）。 其他进化因素： 遗传漂变（瓶颈效应与创始人效应）、基因流和突变。 进化证据： 化石记录、生物地理学、比较解剖学（同源器官与趋同器官）以及分子系统学（DNA序列比较）。 物种形成： 隔离机制（生殖隔离）与不同物种形成模式（异域、同域）。 第八章：生命的多样性与生物分类 本章采用系统发育学的视角，按照三域系统（细菌域、古菌域、真核生物域）对地球上的生命形式进行分类和介绍： 原核生物： 细菌和古菌的代谢多样性、结构特点及生态重要性。 原生生物： 藻类、原生动物和粘菌的多样性。 真菌、植物和动物界： 重点关注其演化历程、独特的生命周期和关键的生态角色。 第九章：生态学原理与全球环境问题 本章将生物学知识扩展到生物体与其环境的相互作用层面： 种群生态学： 种群增长模型（指数增长与逻辑斯蒂增长）、密度制约因素。 群落生态学： 物种间相互作用（捕食、竞争、共生）、群落结构与物种多样性指数。 生态系统与生物地球化学循环： 能量流动的单向性、食物网结构，以及水、碳、氮、磷等关键元素的全球循环。 生物圈： 人类活动对气候变化、生物多样性丧失和污染的影响，以及可持续性科学的生物学基础。 总结与展望： 本书的结构设计旨在引导读者从微观的分子机器到宏观的生态系统，建立一个连贯且动态的生命科学知识体系。通过对核心理论的透彻讲解和对前沿技术的介绍，我们希望培养读者批判性思维，使其能够理解生物学在应对未来健康、农业和气候变化挑战中不可替代的作用。

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