第1章　引言：今日生物学

生物学的范围

生命的许多层次

生命的多种多样的形式

进化：统一生物学的主题

达尔文的生命观

自然选择

科学的过程

发现的科学

假说推动的科学

科学过程中的研究个案

科学的文明

科学中的理论

科学、技术和社会

第1篇　细胞

第2章　生物学的化学基础

生物学与社会：水中的氟化物

追踪生命直到化学层次

基础化学

物质：元素和化合物

原子

化学键的形成和分子

化学反应

水和生命

水的结构

水支持生命的特性

酸、碱和pH

和进化的联系：出现生命之前的地球

第3章　生命的分子

生物学与社会：吃乳糖了吗？

有机分子

碳化学

大分子由小的构件组成

生物分子

糖类

脂质

蛋白质

核酸

和进化的联系：DNA和蛋白质是进化的卷尺

第4章　游览细胞

生物学与社会：以细胞为靶子的药物

细胞的微观世界

显微镜是细胞的窗口

两大类细胞

真核细胞概貌

膜的结构与功能

脂质和蛋白质的流动镶嵌

选择透性

细胞核和核糖体：细胞的遗传控制

细胞核的结构和功能

核糖体

DNA如何控制细胞

内膜系统：细胞产物的制造和分发

内质网

高尔基体

溶酶体

液泡

叶绿体和线粒体：能量转换

叶绿体

线粒体

细胞骨架：细胞的形状和运动

细胞形状的维持

纤毛和鞭毛

细胞表面：保护、支持以及细胞与细胞的相互作用

植物细胞的细胞壁和细胞连接

动物细胞的表面和细胞连接

和进化的联系：膜的起源

第5章　细胞的活动

生物学与社会：不用石头的石洗

关于能量的基本概念

能量守恒

熵

化学能

食物的卡值

ATP和细胞的活动

ATP的结构

磷酸基团的转移

ATP循环

酶

活化能

诱导契合

酶的抑制剂

膜转运

被动转运：穿越膜的扩散

渗透作用和细胞中的水分平衡

主动转运：泵动分子使越过膜

胞吐和胞吞：大分子的出入

膜在细胞信号转导中的作用

和进化的联系：酶的出现

第6章　细胞呼吸：收集化学能

生物学与社会：感受“筋疲力尽”

生物圈中的能量流动和化学循环

生产者和消费者

光合作用和细胞呼吸之间的化学循环

细胞呼吸：食物中能量的需氧收集

细胞呼吸与呼吸之间的关系

细胞呼吸的总方程式

氧在细胞呼吸中的作用

细胞呼吸的代谢途径

发酵：食物中能量的厌氧收集

人肌肉细胞中的发酵

微生物的发酵

和进化的联系：无氧地球上的生命

第7章　光合作用：光能转变为化学能

生物学与社会：植物发电厂

光合作用的基础知识

叶绿体：光合作用的部位

光合作用的总方程式

光合作用的路线图

光反应：将太阳能转变为化学能

日光的本质

叶绿体色素

光系统如何收集光能

光反应如何产生ATP和NADPH

Calvin循环：由二氧化碳合成糖

C4和CAM植物的节水适应

光合作用对环境的影响

光合作用如何缓和温室效应

和进化的联系：氧变革

第2篇　遗传学

第8章　生殖和遗传的细胞基础

生物学与社会：价值5万美元的卵子！

细胞繁殖完成什么任务？

将基因从细胞转移到细胞

生物的生殖

细胞周期和有丝分裂

真核细胞的染色体

细胞周期

有丝分裂和胞质分裂

癌细胞：生长失控的细胞

减数分裂，有性生殖的基础

同源染色体

配子和有性生物的生活周期

减数分裂的过程

复习：有丝分裂和减数分裂的比较

可遗传的变异的起源

当减数分裂出现错误时

和进化的联系：细胞分裂中的错误产生新物种

第9章　遗传的模式

生物学与社会：检测你的婴儿

可遗传的变异和遗传模式

在修道院的花园里

孟德尔分离定律

孟德尔自由组合定律

利用测交确定未知的基因型

概率法则

家族系谱

单基因控制的人类疾病

孟德尔定律的扩展

植物和人的不完全显性

复等位基因和血型

基因多效性和镰状细胞贫血病

多基因遗传

环境的作用

遗传的染色体基础

基因连锁

遗传重组：交换和连锁图

性染色体和性连锁基因

人和果蝇的性别决定

性连锁基因

人类的性连锁疾病

和进化的联系：泄密的Y染色体

第10章　基因的分子生物学

生物学与社会：破坏HIV

DNA的结构和复制

DNA和RNA：核苷酸的聚合物

Watson和Crick发现双螺旋

DNA复制

从DNA到RNA再到蛋白质的遗传信息流

生物体基因型是如何形成其表型的

从核苷酸序列到氨基酸序列：概述

遗传密码

转录：从DNA到RNA

真核生物RNA的加工

翻译：译员

翻译：过程

复习：DNA→RNA→蛋白质

突变

病毒：包装的基因

噬菌体

植物病毒

动物病毒

HIV，艾滋病病毒

和进化的联系：新出现的病毒

第11章　基因调控

生物学与社会：婴儿的第一个银行户头

从卵到生物体：基因如何被调节以及为什么被调节

已分化细胞中基因表达的模式

DNA的微陈列：看得见基因表达

细胞的遗传潜势

动物的生殖性克隆

治疗性克隆和干细胞

基因表达的调控

细菌中的基因表达

真核细胞核中的基因调控

细胞质中的调控

细胞信号转导

癌的遗传学基础

致癌基因

生活方式对患癌症危险的影响

和进化的联系：同源异型基因

第12章　DNA技术

生物学与社会：搜索基因

重组DNA技术

从人胰岛素到基因修饰的食品

重组DNA的技术

DNA指纹和法学

凶杀、生父和古代的DNA

DNA指纹技术

基因组学

人类基因组计划

追踪炭疽杀手

基因组作图技术

人的基因治疗

治疗严重的综合免疫缺损

安全和伦理学问题

关于基因修饰食品的争论

DNA技术提出的伦理学问题

和进化的联系：基因组是进化的关键

第3篇　进化和多样性

第13章　种群如何进化

生物学与社会：持久性的害虫

查尔斯达尔文和《物种起源》

达尔文的文化和科学背景

拉马克和适应性进化

有饰变的传代

进化的证据

化石记录

生物地理学

比较解剖学

比较胚胎学

分子生物学

自然选择和适应进化

达尔文的自然选择学说

自然选择的作用

现代综合论：达尔文主义会合遗传学

种群是进化的单位

种群内的遗传变异

分析基因库

种群遗传学和保健科学

微进化是基因库的改变

微进化的机制

遗传漂变

基因流

突变

自然选择：进一步探讨

和进化的联系：镰状红细胞等位基因的群体遗传学

第14章　生物多样性如何进化

生物学与社会：小行星的撞击

宏进化和生物多样性

物种起源

什么是物种？

物种间的生殖屏障

物种形成的机制

物种形成的节奏是什么？

生物革新的进化

旧结构对新功能的适应

发育和进化革新

地球的历史和宏进化

地质年代与化石记录

大陆漂移和宏进化

集群绝灭和生物多样性的爆发

多种多样生物的分类

分类学的基础

分类学和种系发生

生物的分界：进展中的工作

和进化的联系：只是一种学说吗？

第15章　微生物的进化

生物学与社会：生物恐怖主义

生命史中的主要阶段

生命的起源

解决生源说的矛盾

生命起源的4阶段假说

从化学进化到达尔文进化

原核生物

它们无处不在！

原核生物进化的两个主要分支：细菌和古细菌

原核生物的结构、功能和繁殖

原核生物营养的多样化

原核生物的生态影响

原生生物

真核细胞的起源

原生生物的多样性

和进化的联系：多细胞生物的起源

第16章　植物、真菌及其上陆

生物学与社会：保护森林平衡的行动

上陆

植物对陆生的适应

植物起源于绿藻

植物多样性

植物进化要点

苔藓植物

蕨类植物

裸子植物

被子植物

植物的多样性是不可再生的资源

真菌

真菌的特征

真菌的生态影响

和进化的联系：互利共生

第17章　动物的进化

生物学与社会：剧毒蟾蜍的侵入

动物多样性的起源

什么是动物？

早期的动物和寒武纪大爆发

动物的种系发生

无脊椎动物主要的门

海绵动物

剌胞动物

扁形动物

线虫动物

软体动物

环节动物

节肢动物

棘皮动物

脊椎动物系谱学

脊索动物的特征

鱼类

两栖类

爬行类

鸟类

哺乳类

人类的祖先

灵长类动物的进化

人类的出现

和进化的联系：地球的新危机

第4篇　生态学

第18章　个体和种群生态学

生物学与社会：人口爆炸

生态学概述

作为科学研究的生态学

生物与环境相互作用的层次

生态学与环境保护主义

生物圈中的非生物因素

生物的进化适应

生理反应

形态反应

行为反应

什么是种群生态学

种群密度

分布型

种群增长模型

指数增长模型：环境无限条件下的理想增长

逻辑斯谛增长模型：环境有限条件下的现实增长

种群增长的调节

人类的人口增长

生活史及其进化

生命表和存活曲线

作为进化适应的生活史特征

和进化的联系：检验达尔文的假说

第19章　群落和生态系统

生物学与社会：礁石：珊瑚礁和人工礁

群落的主要特性

多样性

植物优势型

稳定性

营养结构

群落中的种间相互关系

种间竞争

捕食

共生关系

群落关系网的复杂性

群落干扰

生态演替

群落结构的动态观

生态系统动态概述

营养级和食物链

食物网

生态系统中的能量流动

生态系统的生产力和能量收支

能量金字塔

生态系统能量学和人类营养

生态系统中的化学循环

化学循环的一般图式

生物地球化学循环实例

生物带

气候如何影响生物带的分布

陆地生物带

淡水生物带

海洋生物带

和进化的联系：生物群落中的协同进化

第20章　人类对环境的影响

生物学与社会：水族箱威胁

人类对生物群落的影响

人类对群落的干扰

引入物种

人类对生态系统的影响

对化学循环的影响

森林砍伐与化学循环：一个研究实例

向生态系统释放有毒化学物质

人类对大气和气候的影响

生物多样性危机

生物多样性的3个层次

物种灭绝

生物多样性危机的3个主要原因

生物多样性为什么很重要

保护生物学

生物多样性“热点”

在种群和物种层次上的保护

在生态系统层次上的保护

可持续发展的目标

和进化的联系：生物自卫和环境伦理

附录一：自测题答案

附录二：名词解释

名词索引