現(xiàn)代生命科學(xué)(介紹)

1、 生物學(xué)是研究生命現(xiàn)象的科學(xué)。 生物學(xué)是人類想要去感覺要接觸所有的生命形式并且對它們?nèi)汲錆M了新鮮好奇地渴望的一個科學(xué)的延伸。它是一個充滿冒險精神的科學(xué)。 生命科學(xué)把我們帶進叢林，走進沙漠，大海和其他的環(huán)境中，在這些地方，各種各樣的生物以及它們的物理環(huán)境交織在一起，形成了稱之為生態(tài)系統(tǒng)的復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)。 生命科學(xué)帶領(lǐng)我們走進生命科學(xué)帶領(lǐng)我們走進實驗室中，來更加精細實驗室中，來更加精細地檢查生命（也被稱之地檢查生命（也被稱之為有機體）是如何運作為有機體）是如何運作的。的。 it leads us into laboratories to examine more closely how living

2、 things, called organisms, work. 它給我們勾畫出有機體它給我們勾畫出有機體的基本單位，已知為細的基本單位，已知為細胞的微觀世界，也勾勒胞的微觀世界，也勾勒出構(gòu)成這些細胞的分子出構(gòu)成這些細胞的分子的亞顯微領(lǐng)域。的亞顯微領(lǐng)域。 It draws us into the microscopic world of the fundamental units of organisms knowing as cells, and into the submicroscopic field of the molecules that make up those cells.

3、對于許多學(xué)生來說，生命科學(xué)是一門很重要的學(xué)科，因為它向有志于成為醫(yī)生，口腔醫(yī)師，生態(tài)學(xué)工作者，獸醫(yī)師，工業(yè)分子生物學(xué)工作者，或是生物學(xué)中的其他領(lǐng)域中的工作者提供了入門的向?qū)?。如果你是這樣的一個人，生命科學(xué)就將提供給你一生收益無窮的知識，讓你初嘗美味。 For many students, biology is an important subject because it serves as an introduction to their careers as physicians, dentists, ecologists, veterinarians， industrial molecu

4、lar biologist, or any of a wide range of other field of biology. If you are such a person, biology will provide you with you first taste of a field of inquiry whose results you will use for the rest of your life. 即使許多學(xué)生將來并不在這個領(lǐng)域中工作，生命科學(xué)對于大多數(shù)這樣的學(xué)生來說也是重要的學(xué)科，生命科學(xué)將會以許多不同的方式來影響他們的未來。因為生命科學(xué)工作者的活動正在改變著我們周圍

5、的世界，對于生命科學(xué)的認識正在與日俱增，對于受過教育的人來說，生命科學(xué)成為必要的知識。 Biology is also an important subject for the larger number of students who will not go on to careers in the field, because biology will affect their futures in many ways. Because the activities of biologists are altering the world around us, an understandi

6、ng of biology is increasingly becoming necessary for any educated person. AIDS （艾滋?。?(HIV carrier) （HIV攜帶者） 珍稀種類，瀕于絕滅種類 ENDANGERED SPECIES 印度豹 cheetah 因此，生命科學(xué)是研究生命現(xiàn)象的科學(xué)。 Therefore, Biology is the study of life. 生物學(xué)是人類想要去感覺要接觸所有的生命形式并且對它們充滿了新鮮好奇地渴望的一個科學(xué)領(lǐng)域的延伸。 Life science is a scientific extension of

7、 this human tendency to feel connected and curious about all forms of life. 生命科學(xué)是一個充滿冒險精神的科學(xué)。它把我們帶進叢林，走進沙漠，大海和其他的環(huán)境中，在這些地方，各種各樣的生物以及它們的物理環(huán)境交織在一起，形成了稱之為生態(tài)系統(tǒng)的復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)。 It is a science for adventurous minds. It takes us into jungles, deserts, seas, and other environments, where a variety of living forms a

8、nd their physical surroundings are interwoven into complex webs called ecosystem. 生命科學(xué)帶領(lǐng)我們進入到實驗室中更為仔細地檢查生物，被稱之為有機體，是如何運作的。它把我們帶進了有機體的基本單位，被稱為細胞的微觀世界中，也帶進了觀察這些細胞的那些分子的顯微王國。 Meanwhile it leads us into laboratories to examine more closely how living things, called organisms, work. It draws us into the

9、microscopic world of the fundamental units of organisms knowing as cells, and into the submicroscopic realm of the molecules that make up those cells. 介紹：生命研究中的名介紹：生命研究中的名詞術(shù)語詞術(shù)語 生命在結(jié)構(gòu)的各個層次中是高度組織化，而且每一個層次都是在它下面的層次基礎(chǔ)上構(gòu)建的。 Life is highly organized into a hierarchy of structural levels, with each level

10、building on the levels below it. 細胞是所有的生命體的性質(zhì)中的最低的結(jié)構(gòu)水平。在生命體的各種性質(zhì)中，包括繁殖都可以發(fā)生。在每一個細胞內(nèi)，生命體的次序是在分子水平被編碼。DNA分子包含著基因，遺傳的單位這些基因能夠使有機體進行繁殖，對生命體來說提供了一代又一代的連續(xù)性。 從最低的層次，原子所有物質(zhì)的化學(xué)構(gòu)建區(qū)段開始，有序地構(gòu)成了復(fù)雜的生物分子。許多生命體都排列成微小的結(jié)構(gòu)，被稱為細胞器，它們依次成為細胞的不同成分。Starting at the lowest level, atoms, the chemical building blocks of all mat

11、ter, are ordered into complex biological molecules. Many of the life are arranged into minute structures called organelles, which are in turn the component of cells. 生物學(xué)序列的層次向上的每一步，所表現(xiàn)出來的新的特點，不在組織化最簡單層次中表現(xiàn)出來新的特點都不斷表現(xiàn)出來。 With each step upward in the hierarchy of biological order, novel properties eme

12、rge that were not present at the simpler levels of organization. 生命不能用一個簡單的，一句話的定義來解釋，因為它與大量的不斷出現(xiàn)的特點密切相關(guān)。我們是通過有機體做些什么來認識生命。我們要把一些特點和過程與生命狀態(tài)關(guān)聯(lián)起來。生命的這些特點如下： Life resists a simple, one-sentence definition because it is associated with numerous emergent properties. We recognize life by what living thing

13、s do. There are some of the properties and processes we associate with the state of being alive. The properties of life are as follows: 有序有序 Order: 生命的所有的其他特征都來自有機體復(fù)雜的組織化 All other characteristics of life emerge from an organism complex organization. 繁殖繁殖 Reproduction: 有機體可以產(chǎn)生它們自己的后代。生命只能來自生命本身，這是一個

14、被稱為生物形成的公理（axiom）。 生長和發(fā)育生長和發(fā)育Growth and development: DNA形式中的遺傳性程序指導(dǎo)著生長發(fā)育的形式，最終形成一個具有它自己種類特征的有機體。 Heritable programs in the form of DNA direct the pattern of growth and development, producing an organism that is characteristic of its species. 能量的利用能量的利用 Energy utilization: 有機體取得并且轉(zhuǎn)化能量來完成各種工作。Organism

15、s take in energy and transform it to do many kinds of work. 對環(huán)境的應(yīng)答對環(huán)境的應(yīng)答Response to the environment: 當蟋蟀刺激了構(gòu)成捕蠅草這個陷阱的改裝了的葉子的表面的毛細胞時，這個不久將要被消化的蟋蟀被捕蠅草所“誘捕”。 This soon-to-be-digested cricket “tripped” the Venus flytrap when it stimulated hair cells on the surface of the modified leaves that make up the

16、 trap. 穩(wěn)態(tài)穩(wěn)態(tài) Homeostasis: 調(diào)節(jié)機制維持著一個有機體內(nèi)部環(huán)境在一個可以容忍的范圍內(nèi)，甚至外部環(huán)境在變動。這個調(diào)節(jié)被稱為穩(wěn)態(tài)。 Regulatory mechanisms maintain an organisms internal environment within tolerable limits, even though the external environment may fluctuate. This regulation is called homeostasis. 進化的適應(yīng)進化的適應(yīng)Evolutionary adaptation: 生命是有機體和它們的

17、周圍環(huán)境相互作用的結(jié)果。 進化的一個結(jié)果就是有機體對它們周圍環(huán)境的適應(yīng)。 細胞是生命體能夠完成所有活動的結(jié)構(gòu)的最基本單位。所有的有機體都是由細胞構(gòu)成的，細胞是結(jié)構(gòu)和功能的最基本單位。 The cell is the lowest level of structure capable of performing all the activities of life. All organisms are composed of cells, the basic units of structure and function. 所有的細胞被調(diào)節(jié)這個細胞與它的外界環(huán)境之間的物質(zhì)通道的細胞膜所包圍。每一

18、個細胞，在它的生命的一個階段，都包含著DNA指導(dǎo)細胞中的許多活動的遺傳物質(zhì)。 All cells are enclosed by a membrane that regulates the passage of materials between the cell and its surroundings. Every cell, at some stage in its life, contains DNA, the heritable material that directs the cells many activities. 細胞主要由兩大類原核細胞和真核細胞這兩大類可以通過它們的結(jié)

19、構(gòu)組成而分開。一般稱為細菌的微生物（細胞) 是原核（細胞）生物。 生命的所有其他形式都是由真核細胞組成的。真核細胞要比原核細胞復(fù)雜得多，真核細胞被細胞體內(nèi)的膜分隔成許多不同的功能小體，或細胞器。 All other forms of life are composed of eukaryotic cells. Much more complex than the prokaryotic cell, the eukaryotic cell is subdivided by internal membranes into many different functional compartments

20、, or organelles. 在真核細胞中，DNA與一定的蛋白質(zhì)組織組成為包含在細胞核內(nèi)的，被稱之為染色體的結(jié)構(gòu)。細胞核是絕大多數(shù)真核細胞中最大細胞器。 In eukaryotic cells, the DNA is organized along with certain proteins into structures called chromosomes contained within a nucleus, the largest organelle of the most eukaryotic cells. 包圍細胞核的是細胞質(zhì)，這是很厚的液體層，在其中懸浮著各種細胞器，它們可以

21、完成絕大部分的細胞功能。 Surrounding the nucleus is the cytoplasm, a thick fluid in which are suspended the various organelle that perform most of the cells function. 在這個非常簡單的原核細胞中，在細胞核中的DNA并不與細胞的其他部分分開。原核細胞還缺少細胞質(zhì)中的細胞器，而這些細胞器在真核細胞中典型地具有。 the DNA is not separated from the rest of the cell in a nucleus. Prokaryot

22、ic cells also lack the cytoplasmic organelles typical of eukaryotic cells. 盡管真核細胞和原核細胞在復(fù)雜程度上決然不同，我們?nèi)詫⒖吹剿鼈兙哂幸恍╆P(guān)鍵的相似之處。 Although eukaryotic and prokaryotic cells contrast sharply in complexity, we will see that they have some key similarities. 細胞在大小，形狀，和特異性結(jié)構(gòu)特點上各具情態(tài)，但是所有的細胞都具有高度有序的結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)可以完成對于維持生命所必須

23、的復(fù)雜過程。 Cells vary widely in size, shape, and specific structural features, but all are highly ordered structures that carry out complicated processes necessary for maintaining life. 次序意味著信息；指令；是需要按照一個組織好了的方式來安排部分結(jié)構(gòu)和過程。 Order implies information; instructions; are requires to arrange parts or process

24、es in an organized way. 生物學(xué)指令在已知為DNA的分子中編碼，DNA是基因的物質(zhì)基礎(chǔ)，基因是從親代向后代傳遞信息的遺傳單位。 Biological instructions are encoded in the molecule known as DNA , DNA is the substance of genes, the units of inheritance that transmit information from parents to offspring. 生命的所有形式基本使用了同樣的遺傳密碼。在一個有機體中所說的核苷酸的一個特殊序列，與在另一個有機體

25、中一樣，起著相同的作用；而有機體之間的差異反映了核苷酸序列之間的差異。 All forms of life employ essentially the same genetic code. A particular sequence of nucleotide says the same thing to one organism as it does to another; differences between organisms reflect differences between their nucleotide sequences. 生命的多樣形式是編寫程序性生物學(xué)次序的共同語言

26、的不同表達的結(jié)果。 The diverse forms of life are different expressions of a common language for programming biological order. 遺傳本身取決于一種拷貝DNA并且把它的化學(xué)字母的順序傳送給后代的機制。當一個細胞準備分裂并且形成兩個細胞時，它拷貝它的DNA。隨后，一個移動染色體的機械系統(tǒng)把DNA拷貝平均分配到兩個“子”細胞中。 Inheritance itself depends on a mechanism for copying DNA and passing its sequence o

27、f chemical letters on to offspring. As a cell prepares to divide to form two cells, it copies its DNA. A mechanical system that moves chromosomes then distributes the DNA copies equally to the two “daughter” cells. 在一些進行有絲分裂的種類中，后代從親代精子和卵細胞中獲得DNA拷貝。生命的一代代的連續(xù)性在DNA復(fù)制上具有它的分子基礎(chǔ)。 In species that reproduc

28、e sexually, offspring inherit copies of DNA from the parents sperm and egg cells. The continuity of life over the generations and over the eons has its molecular basis in the replication of DNA. 一個設(shè)備如何工作與它的結(jié)構(gòu)相關(guān)：形式適合功能。應(yīng)用到生物學(xué)中，這就是從分子到有機體水平，一個對于生命體在它的許多結(jié)構(gòu)水平的解剖學(xué)，How a device works is correlated with it

29、s structure: Form fits function. Applied to biology, this theme is a guide to the anatomy of life at its many structural levels, from molecules to organisms. 對于一個生物學(xué)結(jié)構(gòu)的分析給了人們這樣的線索：什么是生命以及它是怎么工作的。相反，對于一個結(jié)構(gòu)的認識將對于它的構(gòu)建提供了洞察力。 Analyzing a biological structure gives us clues about what it does and how it

30、works. Conversely, knowing the function of a structure provides insight about its construction. 生命并不是存在于真空中。一個有機體是被科學(xué)家們稱之為開放系統(tǒng)的例子之一，是一個與它的環(huán)境交換物質(zhì)和能量的實體。每一個有機體與它的環(huán)境持續(xù)地相互作用，這既包括了其他的有機體，也包括了非生命因子。 Life does not exist in a vacuum. An organism is an example of what scientists call an open system, an entit

31、y that exchanges materials and energy with its surroundings. Each organism interacts continuously with its environment, which includes other organisms as well as nonliving factors. 在有機體和它們的環(huán)境之間的許多相互作用交織成為一個生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。任何生態(tài)系統(tǒng)的動力學(xué)都包括兩個主要的過程。一個是營養(yǎng)的循環(huán)。 The many interactions between organisms and their enviro

32、nment are interwoven to form the fabric of an ecosystem. The dynamics of any ecosystem include two major processes. One is the cycling of nutrient. 在生態(tài)系統(tǒng)中的另一個主要的過程是從陽光能量到光合作用的生命（生產(chǎn)者），到以植物取食的有機體（消費者）的流動。有機體以與其環(huán)境交換物質(zhì)和能量的開放系統(tǒng)的有機體的這樣的主題對于理解生命在組織化的各個層次是生物的本質(zhì)。 Another major process in an ecosystem is the

33、flew of energy from sunlight to photosynthetic life (producers) to organism that feed on plants (consumers). The theme of organisms as open system that exchange material and energy with their surroundings is essential to understanding life on all level of organization. 在有機體與它的環(huán)境之間的交換包括一種能量形式到另一種形式的轉(zhuǎn)

34、換。細胞的所有的這項工作由化學(xué)能（有序）到熱能的轉(zhuǎn)換，熱能是隨機的分子活動的無序的能量。 The exchange of energy between an organism and its surroundings involves the transformation of one form of energy to another. All of the work of cells involves the transformation of chemical energy (which is ordered) into heat, which is the unordered ener

35、gy of random molecular motion. 生命需要有對于有序能量的連續(xù)不斷的攝入，和一些無序能量對環(huán)境的釋放。 Life requires continual uptake of ordered energy and the release of some unordered energy to the surroundings. 有機體能夠從像糖這樣的燃料分子獲得有用的能量，因為細胞可以以連續(xù)的緊密控制的化學(xué)反應(yīng)來破解這些分子。 Organisms are able to obtain useful energy from fuel molecules such as s

36、ugar because cells break the molecules down in a series of closely regulated chemical reactions. 在細胞內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)的調(diào)節(jié)集中在稱為酶的蛋白質(zhì)分子上。由細胞所形成，在其中起作用的酶具有催化作用，這是加速化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)。 Regulation of the chemical reactions within cells centers on protein molecules called enzymes. Produced by the cells in which they function, e

37、nzymes are catalysis, substances that speed up chemical reactions. 許多生物學(xué)過程是自我調(diào)節(jié)的，許多生物學(xué)過程是自我調(diào)節(jié)的，由一個稱為反饋的機制操縱，由一個稱為反饋的機制操縱，在其中，一個過程的產(chǎn)出或產(chǎn)在其中，一個過程的產(chǎn)出或產(chǎn)物調(diào)節(jié)這個過程。負反饋，又物調(diào)節(jié)這個過程。負反饋，又稱為反饋抑制，顯示出停止過稱為反饋抑制，顯示出停止過程。正反饋加速這個過程。程。正反饋加速這個過程。 Many biological processes are self-regulating, operating by a mechanism call

38、ed feedback, in which an output or product of a process regulates that process. Negative feedback, also called feedback inhibition, shows or stops processes; positive feedback speeds a process up. 多樣性是生物的特點。Diversity is a hallmark of life. 從傳統(tǒng)上說，生物學(xué)家把多種多樣的生物劃分為五個界。 所有原核細胞的生物體，一般稱為細菌，是屬于原核生物界（the kin

39、gdom Monera）。 真核生物可以劃分成原真核生物可以劃分成原生生物界（生生物界（ the kingdom Protista） (單一細胞的真核生物以及它們的相對簡單的多細胞親緣關(guān)系較近的物種），植物界（the kingdom Plantae (plants)）,真菌界（ the kingdom Fungi (fungi)）,以及動物界（ the kingdom Animalia (animals)）. 植物和動物 彼此之間非常相似的物種，例如像馬和斑馬，有著共同的祖先， 這個共同的祖先代表了在系統(tǒng)樹上的一個相當近的分支點。 通過一個生活在更加遙遠過去的祖先，馬和斑馬也和兔子，人以及所有

40、其他的哺乳動物有關(guān)。哺乳動物，爬行類，鳥類和所有的其他哺乳動物也共有一個更為遙遠古代的共同祖先。 But through an ancestor that live much farther back in time, horse and zebra are also related to rabbit, humans, and all other mammals. And mammals, reptiles, birds, and all other vertebrates share an even more ancient common ancestor. 如果追朔過去足夠遠的話，在30億年前，地球上只有原始的原核細胞生活在那里，所有的生命體都有聯(lián)系。 Trace evolution back far enough, and there are only the primeval prokaryotes that inhabited Earth more than three billion years ago. All of life is connected. 進化，在地球上從遠古最簡單的開始到今天廣泛的各種各樣的生命，它就是轉(zhuǎn)化生命的過程。也是聯(lián)系所有其他的生命在一起的生物學(xué)主題。 Evolution, the processes