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本书为MOOC课程配套教材，可与MOOC课程相结合使用。书中涉及的课程概念、知识点等以二维码形式体现，学生可以在阅读本书的过程中用微信扫码来观看视频，以便更透彻地理解生物学概念。同时，在通识课的背景下，本书还将生物学知识和历史上著名的生物学热点事件相结合；讨论科学实验的设计思路，注重从多角度、多层面进行生物学通识教育。本书遵循大学生物学通识课程的基础性、通论性和入门性的要求，参考了国内外相关的生物学教材，使之更加符合大学通识课程/基础知识课程的性质和任务要求，能够更好地适应广大学生和教师的需要。本书可作为高等学校相关专业的生物学通识课程教材或教学参考书。
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目录前言第1章绪论1.1生物学研究的主要内容1.1.1生命的逐级组成1.1.2遗传信息的存储、表达和传递1.1.3能量和物质的转移及转化1.1.4生物系统中的相互作用1.1.5生物演化1.2生物学学科特点1.2.1系统性强1.2.2生物学和其他学科交叉1.2.3演化角度看问题1.2.4与实践紧密联系1.3科学研究的方法1.3.1科学研究的过程1.3.2假说的验证1.3.3如何分辨科学信息参考文献第2章DNA和蛋白质的结构与功能2.1生物系统中的强化学作用和弱化学作用2.1.1多聚体的形成依赖强化学作用2.1.2弱化学作用2.2DNA的结构与功能2.2.1DNA作为遗传物质的特点2.2.2DNA的结构与功能2.3蛋白质的结构与功能2.3.1蛋白质的功能2.3.2蛋白质的结构2.3.3蛋白质功能的调控2.3.4DNA和蛋白质的相互作用参考文献第3章细胞简介3.1细胞研究简介3.1.1细胞研究的历史3.1.2细胞研究的方法3.2细胞的内部结构3.2.1负责遗传信息的存储和传递3.2.2负责蛋白质的运输和代谢3.2.3负责能量转换3.2.4负责细胞内部结构组织活动3.3细胞膜3.3.1细胞膜的流动性3.3.2细胞膜的“镶嵌”模式3.3.3选择通透性3.4跨膜运输3.4.1被动运输3.4.2主动运输3.4.3大批量跨膜运输参考文献第4章细胞和代谢4.1营养元素4.1.1大量营养素4.1.2微量元素4.2酶和代谢4.2.1活化能4.2.2酶如何加速反应4.2.3酶的特异性4.2.4影响酶活性的因素4.2.5酶如何调控代谢4.3细胞呼吸4.3.1ATP4.3.2分解代谢4.3.3氧化还原反应4.3.4细胞呼吸概述4.4其他代谢方式4.4.1发酵和无氧呼吸4.4.2其他代谢通路4.4.3卡路里和代谢速率参考文献第5章细胞和癌症5.1细胞通信5.1.1细胞通信分类5.1.2细胞通信过程5.2细胞周期5.2.1细胞周期的调控系统5.2.2细胞周期调控的分子机制5.3细胞凋亡5.3.1细胞凋亡的机制5.3.2细胞凋亡的信号5.4癌症的机理和治疗5.4.1癌细胞的特点5.4.2癌症的治疗参考文献第6章遗传的基本概念6.1遗传学所关注的问题6.1.1遗传物质的特点6.1.2遗传物质如何传递6.2孟德尔实验和模型6.2.1孟德尔的实验6.2.2孟德尔的模型6.3基因型和表型的关系6.3.1基因和酶6.3.2从基因型到表型6.3.3显性和表型的关系6.4基因和环境对表型的作用6.4.1连续性状的产生6.4.2环境影响性状的研究6.4.3遗传力参考文献第7章遗传的分子基础7.1DNA是遗传物质7.2染色质结构和基因7.2.1DNA、染色质和染色体7.2.2基因7.3DNA的复制7.3.1DNA的半保留复制7.3.2DNA聚合酶7.3.3复制末端DNA7.4DNA的损伤和修复7.4.1DNA损伤7.4.2DNA的损伤修复7.5DNA的重组7.5.1重组现象的发现7.5.2同源重组7.5.3保守的位点特异性重组7.5.4转座7.6DNA技术7.6.1PCR7.6.2测序技术7.6.3DNA指纹鉴定参考文献第8章基因的表达8.1基因是如何决定性状的8.1.1基因和蛋白质的对应关系8.1.2遗传信息的传递8.2基因表达的过程8.2.1转录8.2.2RNA剪接8.2.3翻译8.2.4遗传密码8.3突变8.3.1大规模突变8.3.2小规模突变8.3.3诱变剂8.4基因表达和癌症8.4.1癌症相关基因8.4.2干扰细胞信号通路8.5研究基因表达和基因功能的技术8.5.1研究基因表达8.5.2研究基因功能参考文献第9章基因表达的调控9.1基因表达调控的基本概念9.1.1基因表达过程中每步均可调控9.1.2顺式和反式9.2原核生物的基因表达调控9.2.1正调控和负调控9.2.2操纵子的概念9.2.3操纵子的负调控模式9.2.4操纵子的正调控模式9.3真核生物的基因表达调控9.3.1差异性的基因表达9.3.2染色质结构的调控9.3.3转录起始的调控9.3.4非编码RNA在基因表达调控中的作用9.4表观遗传的概念9.4.1表观遗传概念的提出9.4.2表观遗传的机制9.4.3表观遗传的应用参考文献第10章重组DNA技术10.1重组DNA技术概述10.1.1重组DNA技术的由来10.1.2重组DNA技术的原理10.1.3不改变基因组10.1.4改变基因组10.1.5改变基因表达的过程10.2克隆生物体和干细胞研究10.2.1克隆技术10.2.2干细胞技术10.3应用10.3.1农业10.3.2环境保护10.3.3医学参考文献第11章生物演化介绍11.1达尔文之前的演化思想11.1.1物种的分类11.1.2从物种不变到物种变化11.1.3拉马克的演化理论11.2达尔文的演化理论11.2.1达尔文的研究11.2.2物种的起源11.3生物演化证据11.3.1化石证据11.3.2同源性证据11.3.3生物地理证据11.3.4直接观察演化过程参考文献第12章种群演化的机制12.1遗传变异12.1.1遗传变异概述12.1.2遗传变异的来源12.2哈迪-温伯格定律12.2.1重要概念12.2.2哈迪-温伯格定律概述12.2.3应用哈迪-温伯格定律12.3遗传漂变和基因流动12.3.1遗传漂变12.3.2基因流动12.4自然选择12.4.1自然选择的内容和方式12.4.2检验自然选择12.4.3自然选择在人类中的体现12.4.4性选择12.4.5自然选择的本质参考文献第13章物种的起源13.1什么是物种13.1.1生物学物种的概念13.1.2生物学物种的局限性13.1.3物种的其他定义13.2物种的形成13.2.1异域物种形成13.2.2同域物种形成13.2.3异域物种形成和同域物种形成的比较13.3物种形成的机制13.3.1物种形成的时间进程13.3.2物种形成的遗传学研究13.4物种和种族13.4.1人类的历史13.4.2人类差异的遗传学证据13.4.3人类不是隔离的生物群体13.4.4人种为什么不同参考文献第14章免疫系统14.1免疫系统简介14.1.1免疫系统的工作过程14.1.2识别非自身物质14.1.3免疫耐受14.1.4免疫激活和免疫抑制14.2非特异性免疫14.2.1细菌的非特异性免疫14.2.2脊椎动物的非特异性免疫14.3特异性免疫14.3.1细菌的特异性免疫14.3.2脊椎动物的特异性免疫14.4体液免疫和细胞免疫14.4.1T细胞介导的细胞免疫14.4.2B细胞介导的体液免疫14.4.3疫苗14.5免疫系统和癌症14.5.1免疫检查点抑制剂14.5.2T-细胞转移治疗14.5.3肿瘤疫苗参考文献第15章神经系统15.1神经元15.1.1神经元的结构和功能15.1.2动作电位15.1.3突触传导15.2神经系统的结构15.2.1神经系统的细胞组成15.2.2中枢神经系统15.2.3外周神经系统15.3神经系统的功能15.3.1昼夜节律15.3.2学习和记忆15.3.3毒品上瘾15.4神经系统疾病15.4.1精神分裂症15.4.2阿尔兹海默病15.4.3帕金森病参考文献第16章生殖和发育16.1激素和内分泌系统16.1.1激素16.1.2内分泌系统16.1.3内分泌信号通路16.2有性生殖16.2.1动物的有性生殖16.2.2人类的生殖系统16.2.3配子的产生16.3胚胎发育16.3.1受精16.3.2卵裂16.3.3图式形成16.3.4形态发生16.3.5细胞分化16.3.6生长16.4性别分化16.4.1性激素16.4.2双向潜能性腺16.4.3青春期参考文献
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前言编者从2012年入职清华大学即开始讲授“现代生物学导论”，到如今已经满10年。在这10年中，生物学得到了飞速发展，国内高校学生的学习方式也发生了重大变化。特别是种类繁多的线上课程和各种视频的出现，容易导致生物学知识碎片化。编写本书的目的是通过与“现代生物学导论”MOOC课程相结合，帮助学生更透彻地理解生物学概念和科学研究的逻辑思维。本书具有以下特点：1.加强和完善线上、线下教学的结合MOOC课程对于生物学中抽象的概念进行详细、充分和生动的讲解，而本书可以进一步帮助学生领会知识点之间的融会贯通，进行系统性学习。本书在内容上讲述重要的生物学现象的发现（如DNA双螺旋结构等）以及生物学技术的发明（如测序技术等），侧重讲述科学家发现过程和实验设计思路。2.通过逻辑关系帮助学生搭建知识体系主要体现在以下三点：（1）通过生物学发展的历史进程建立知识点之间的联系本书以生物学科研发展的历史为逻辑主线，建立知识点之间的联系。例如，通过描述19~21世纪生物学中关于物种和环境相互作用的两种理论（获得性遗传和自然选择）的发展，将生物化学、细胞生物学、遗传学、分子生物学、分子演化和表观遗传等领域的重要概念建立逻辑上的联系，并且实现经典理论和科学前沿相结合。（2）科学家们如何提出问题生命科学的发展可以看作是一项人类发明和一种动态的概念，不仅包括了知识本身，还包括了获得知识的方法和设想世界的方式。本书从生物学研究者的角度来讲述生物学实验的设计，突出生命科学研究中的逻辑和思维。学生们从生物学的经典实验中学习科学家的思路和方法，锻炼分析问题和解决问题的能力。（3）强调学习知识的系统性生物学是一门系统性很强的学科。学生们应当掌握：①一种生物学现象涉及的多种生物学知识；②与其他学科交叉的内容。因为生物学与其他学科交叉是21世纪生物学发展的大趋势。在本书的编写中，我们会从多个概念以及多个角度来解释一种生物学现象或者技术；并且在介绍生物学前沿时，我们会注重讲解生物学和其他学科交叉合作。3.多维度学习生物学知识本书从广度和深度对生物学学习进行了拓展。与传统生物学教材不同，本书每章以生物学相关的社会热点问题为切入点，进而结合生物学的相关重要概念进行阐述，实现从历史、哲学和社会等多角度学习生物学的知识，从而认识科学的本质。编著者
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