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另外，植物细胞中的质体在光合作用中利用光能产生碳水化合物，线粒体内嵴上提供了很大的表面积并分布着产ATP酶。
线粒体自我复制，并且可能是自由生活的原核生物在进化中形成的后代。
质体有两种类型：
白色体，缺乏色素，是淀粉，蛋白质和油的储备场所；
色质体，含有色素。
叶绿体是最重要的色质体，含有与光合作用有关的叶绿素。
叶绿体的内部结构是由多层膜形成的叶绿体基粒，其中包埋在基质中的基粒称子座。
TheCytoskeleton（细胞骨架）
所有的细胞都有细胞骨架，网络结构的纤丝充满了它所能触及的全部空间并且对细胞器提供支持作用。
细胞骨架大部分由微丝组成，微丝主要由可收缩的肌动蛋白组成。
动植物细胞的许多种类型细胞内运动与肌动蛋白有关。
第二类蛋白是肌球蛋白，它与肌肉细胞的收缩有关。
细胞骨架的另一个主要结构成分是微管，由球状的微管蛋白组成，象脚手架一般维持细胞的稳定形态。
细胞骨架的中间丝提供了细胞质伸缩动力。
机械酶，例如，肌球蛋白，动力蛋白，驱动蛋白与微丝，微管相互作用产生动力而引起细胞运动。
CellularMovements（细胞运动
尽管细胞骨架提供了细胞的某些稳定性，微丝，微管及相关蛋白能使细胞爬行或滑动。
这种运动需要固体基质依托并通过表面几何形状的改变而运动。
某些细胞具备趋药性，即趋向或逃离扩散开的化学源。
某些真核细胞能在液体液体中自由运动，由纤毛或鞭毛推动。
纤毛和鞭毛具有同样的内部结构：
九个双微管环形排列，纵向延伸，环中心是两个或以上微管组成。
纤毛或鞭毛从细胞表面的基体出生长，双微管的动力蛋白臂从一侧延伸到另一侧而引起运动。
大部分植物细胞的营养，蛋白质和其它物质由细胞质流运输。
这个过程是由于依附在细胞器上的肌球蛋白反推排列在细胞周围的微丝形成的。
绝大部分细胞质运动由微丝和微管完成。
在细胞分裂期间，中心粒周围的由微管蛋白亚基装配形成的纺锤体微管移向染色体。
cytoplasm（细）胞质
cytoskeleton细胞骨架
nucleus细胞核，核（复数nuclei）
chromosome染色体nucleoid拟核，类核，核质体
nucleoli核仁（单数nucleolus）
nuclearenvelope核膜，核被膜
ribosome核糖体
polysome多核糖体
endoplasmicreticulum内质网
Golgicomplex高尔基复合体
vacuole液泡
phagocytosis吞噬作用
pinocytosis胞饮作用
lysosome溶酶体
mitochondrion线粒体（复数mitochondria）
plastid质体
chloroplast叶绿体
tubulin微管蛋白
dynein动力蛋白，动素
chemotaxis趋化性
cilia纤毛
flagella鞭毛（单数flagellum）basalbody基体centriole中心粒
LessonTwo（2学时）Photosynthesis
光合作用只发生在含有叶绿素的绿色植物细胞，海藻，某些原生动物和细菌之中。
总体来说，这是一个将光能转化成化学能，并将能量贮存在分子键中，从化学和动能学角度来看，它是细胞呼吸作用的对立面。
细胞呼吸作用是高度放能的，光合作用是需要能量并高吸能的过程。
.光合作用以二氧化碳和水为原材料并经历两步化学反应。
第一步，称光反应，水分子分解，氧分子释放，ATP和NADPH形成。
此反应需要光能的存在。
第二步，称暗反应，二氧化碳被还原成碳水化合物，这步反应依赖电子载体NADPH以及第一步反应产生的ATP。
两步反应都发生在叶绿体中。
光反应需要的大部分酶和色素包埋在叶绿体的类囊体膜上。
暗反应发生在基质中。
HowLightEnergyReachesPhotosyntheticCells（光合细胞如何吸收光能的）
生物分子能捕获可见光谱中的光能。
植物细胞中叶绿素在不同光波下吸收部分吸收光谱。
在吸收分子中，光的作用使分子中的电子发生重排。
光子的能量激活了分子的能量状态，使其从稳定态进入不稳定的激活态。
所有的光合作用生物含有不同等级的叶绿素和一个或多个类胡萝卜素（光合作用的辅助色素）。
称作天线复合体的色素分子群存在于类囊体中。
激活色素分子的光能进入叶绿素反应中心，其直接参与光合作用。
大部分光反应细胞器拥有两套反应中心，P680和P700，每个光系统都含有一个电子受体和电子供体。
这些集合体就是大家熟识的光合系统Ⅰ和光合系统Ⅱ。
TheLight-DependentReaction:
ConvertingSolarEnergyintoChemical-BondEnergy
光反应：
光能转化成化学键能
由电子传递链偶连产生ATP的过程称为光合磷酸化。
通过光合系统Ⅱ流经光合系统Ⅰ的电子路径称非循环式光合磷酸化；
植物通过循环式光合磷酸化获得额外的ATP，一些电子在光合系统Ⅰ和Ⅱ之间的电子传递链中回流。
TheLight-IndependentReactions:
BuildingCarbohydrates
暗反应：
碳水化合物的形成
由ATP和NADPH驱动的暗反应中，二氧化碳转化成碳水化合物。
即卡尔文循环。
二磷酸核酮糖固定二氧化碳，由二磷酸核酮糖羧化酶催化。
Oxygen:
AnInhibitorofphotosynthesis（氧：
光合作用的抑制因子）
大部分植物是碳3植物，在高温干旱条件下，由于光呼吸作用而使碳水化合物的合成降低。
而在大多数的碳4植物中，由于叶脉的特殊构造和独特的化学路径使植物依然很茂盛。
这是碳固定的一个新机制。
light-dependentreactions光反应-
light-independentreactions暗反应
absorptionspectrum吸收光谱，吸收谱
Calvin-Bensoncycle卡尔文·
本森循环
noncyclicphotophosphorylation非环形光合磷酸化作用photon光子
photophosphorylation光合磷酸化作用
photorespiration光呼吸
photosynthesis光合作用
photosystem光合系统
ribulosebiphosphate（RUBP）核酮糖二磷酸
thylakoid类囊体
LessonThree（2学时）
CellularReproduction:
MitosisandMeiosis
TheNucleusandChromosomes
细胞核是贮藏遗传信息的主要场所。
DNA盘绕成螺旋线以及相关的成簇蛋白质。
DNA螺旋线缠绕成簇的组蛋白形成珠链状的核小体。
这些螺旋和超螺旋形成致密的染色体组结构。
每个长链DNA与组蛋白和非组蛋白一起构成染色质物质。
染色体致密的超螺旋状态我们称染色体组。
除了性染色体外，大多数细胞的染色体组成对出现，称同源染色体对。
非性染色体称常染色体。
生物细胞含有两套父母本染色体的称二倍体；
含有单套染色体的称单倍体。
TheCellCycle
在细胞生长过程中，细胞循环遵循特定程序，分裂准备，分裂成2个子细胞，子细胞再循环。
此循环使得单细胞永生。
多细胞生物中的许多细胞，包括动物肌肉和神经细胞，要么降低循环速度，要么同时分裂。
正常细胞循环由4个时期组成。
头三期包括G1,正常新陈代谢；
S期,正常新陈代谢同时，DNA复制，组蛋白合成；
G2期，短期的新陈代谢和少许生长。
G1,S,和G2称分裂间期。
最后是M期，有丝分裂期，复制的染色体组浓缩，移动并细胞分裂。
据称是染色质控制了细胞循环，伴随外部激活因子和抑制因子如抑素。
Mitosis:
PartitioningtheHereditaryMaterial
生物学家将有丝分裂划分为4个阶段。
分裂前期，高度浓缩的两个染色单体通过着丝粒连接在一起。
在分裂前期后期和分裂中期前期，浓缩的染色体与纺锤体相连，最后以正确的角度排列在赤道板上。
在分裂后期，两个姊妹单体分离，分别拽向细胞两极。
在分裂末期，在每套染色体周围形成核膜，细胞质发生分裂。
在有丝分裂过程中，是纺锤体微管确保了染色单体在适当时间以正确方向进行分离。
纺锤体微管由两极向赤道板延伸。
在分裂前期，其它微管，着丝粒纤维延伸到染色体的动粒。
在分裂后期，纤维开始变短，染色单体分离。
植物和动物细胞形成的纺锤体不同。
动物细胞与中心粒相连，而在植物和真菌细胞中，纺锤体与微管组织中心的离子相连。
Cytokinesis:
PartitioningtheCytoplasm
胞质分裂：
细胞质分离
在动物细胞中，环形肌动蛋白丝延赤道板收缩而使细胞一分为二。
在植物细胞中，在赤道板形成新的细胞板。
Meiosis:
TheBasisofSexualReproduction
减数分裂是性细胞分裂的特殊形式。
如有丝分裂，它也是发生在DNA复制后并有连续的两个核分裂。
产生4个子细胞，分别含有亲本一半的染色体数。
正如在有丝分裂中一样，两个同源染色单体通过蛋白质和RNA桥配对形成联会复合体。
与有丝分裂不同的是，每组染色体的两个染色单体连接在着丝点上并一起移向细胞两极的一级。
由此而导致4个子细胞染色体数减半。
第二次核分裂开始于分裂中期，子细胞中染色体重新排列在赤道板上。
着丝粒最终分离，每个姊妹染色单体分向两极。
接着胞质分裂。
产生4个单倍体，父母染色体随机分配。
AsexualVersusSexualReproduction
有丝分裂和减数分裂在传递遗传信息过程中各有优势。
体细胞的繁殖就是父母本的克隆，其优势是保留了父母本的成功遗传信息，不需要特殊器官，比性复制快的多。
但一个简单灾难性事件或疾病都可能摧毁一个细胞群体。
性复制的优势是它提供了遗传可变性和现存排除有害突变的机制。
也可以产生新的基因并在种群中蔓延。
mitosis有丝分裂
meiosis减数分裂
histone组蛋白
nucleosome核小体
chromatin染色质
karyotype核型，染色体组型,
homologouspair同源染色体对
diploid二倍体
haploid单倍体
interphase（cycle）分裂间期（周期）
chalone抑素
prophase（分裂）前期
chromatid染色单体
centromere着丝粒
metaphase（分裂）中期
spindle纺锤体
metaphaseplate赤道板，中期板
anaphase分裂后期
telophase（分裂）末期
cytokinesis胞质分裂
cellplate细胞板
LessonFour（2学时）
FoundationsofGenetics
EarlyTheoriesofinheritanee
遗传学的早期理论包括泛生说和种质理论。
基于小鼠实验，维丝曼提出遗传信息储存在配子中并将遗传信息传递给后代。
这两个早期观点合起来形成融合理论：
子代拥有父母本混合的遗传特征，而不完全象亲代。
GregorMendelandtheBirthofGenetics
孟德尔，众所周知的遗传学之父，是一名修道士。
当他还是大学生时就提出了物质的粒子属性。
孟德尔进行了一系列周密安排的实验来证实遗传的颗粒性。
直到他去世后，他的理论才被理解和接受。
Mendel'
sClassicExperiments
孟德尔通过豌豆实验研究遗传学，豌豆是自花授粉植物和纯品系。
为验证融合理论，他的研究主要集中在7个特征上。
例如，种子颜色，植株高度，这些特征只有两个明确的可能性。
他记录了产生的每一个子代类型和数量，在杂交产生子2代。
对于每个特征而言，要么显形，要么隐性。
在子2代中显形与隐性比为3∶1。
只有在每个个体仅拥有两个研究遗传单元，并每个单元来自一个亲代时，实验结果才成立。
此遗传单元就是今天共识的等位基因。
两个一样的等位基因决定一个特征，称纯合。
相反，称杂合。
当生物是杂合时，它的表型由显性基因决定。
因此，生物的表型与基因型是不同的。
旁纳特方格可以陈列所有可能的遗传组合。
分离定律，生物只遗传父母本等位基因对的一个等位基因。
减数分裂期形成配子时两个等位基因分离。
为验证此理论，他做了测交实验，即基因型未知的植物与纯合的隐性基因植物杂交。
子代显性表型可以明确测得杂合基因或纯合基因的基因型。
sIdeasandtheLawofindependentAssortment
双因子杂合试验，两个特征是如何相互影响遗传的。
试验结果产生独自分配定律，即等位基因独立遗传。
特例是，不完全显性。
子代的表型是父母本的中间类型。
不完全显性说明了两个等位基因对表型都有影响。
，等位基因会继续分离。
1866年，孟德尔在自然史上发表了他的科学论文，陈诉了他的观点。
不幸的是，他的研究不被当时科学家接受。
在1900年，他的著作再被发现利用。
ChromosomesandMendelianGenetics
孟德尔著作被再发现不久，WalterSutton和TheodorBoveri提出，遗传单位可能定位在染色体组上。
伴性遗传又导致了不分离现象的发现，即在减数分裂中，染色体对不分离。
pangenesis泛生论，泛生说
germplasmtheory种质学说
dominant显性
recessive隐形的
allele等位基因
gene基因
homozygous纯合的
heterozygous杂合的
Genotype基因型
phenotype表型
Punnettsquare旁纳特方格
lawofsegregation分裂定律
testcross测交
.dihybridcross双因子杂种，双因子杂合子
lawofindependentassortment独立分配定律，自由组合定律
incompletedominance不完全显性
nondisjunction不分离
LessonFive（2学时）
DiscoveringtheChemicalNatureoftheGene
GenesCodeforParticularProteins
ArchibaldGarrod是第一个研究基因是如何影响表型的科学家，他对尿黑酸症的研究揭示了基因与酶之间的关系。
Beadle和Ephrussi在三十年后对果蝇眼睛颜色的研究发现特殊基因与相关反应的生物合成有关。
接着对面包发霉粗糙脉孢菌的突变试验得出一个基因一个酶的假说。
他们的工作为其他工作者铺平了道路，即精确地阐明了酶影响了复杂的新陈代谢途径。
在1949年，对镰刀状细胞贫血症的研究对一个基因一个酶的假说进一步上升为一个基因一个多肽。
TheSearchfortheChemistryandMolecularStructureofnucleicAcids
在1871年，核酸最初是由JohannMiescher分离成功，并由Feulgen在1900年证实核酸是染色体组最基本的组成。
FrederickGriffith对粗糙和光滑的肺炎球菌实验表明，不确定的某种物质可以从一组细菌转移到另一种细菌中。
在1940年，确认该物质为DNA。
四个碱基和磷酸分子分别连接在糖分子上，称核苷酸。
直到1950年，通过对大肠杆菌实验发现，遗传物质是DNA，而不是蛋白质。
每个核苷酸都含有一个五碳脱氧核糖，分别连接4个碱基，即：
腺嘌呤，鸟嘌呤，胞嘧啶，胸腺嘧啶。
碱基连接糖称核苷。
磷酸键形成磷酸骨架。
（1）腺嘌呤与胸腺嘧啶，胞嘧啶与鸟嘌呤相等；
（2）腺嘌呤与胸腺嘧啶，胞嘧啶与鸟嘌呤的比例随物种不同而不同。
TheResearchRacefortheMolecularStructureofDNA
直到40年代末50年代初，研究者在寻求DNA结构过程中，确立了Chargaff的观点和,Levene的组成理论以及其他两个线索。
一个是LinusPauling的假设，DNA可能具有螺旋结构，通过氢键连接。
另一个是X-衍射图片，FranklinandWilkins提供。
基于这些信息，Watson和Crick提出了双螺旋结构模型，成对的核苷酸通过氢键相连，遗传信息就贮藏在碱基对中。
HowDNAReplicates
DNA进行复制是以拉链方式自我复制，产生的两个二分体分别为模板生成互补链，即半保留复制。
并由Meselson和Stahl验证。
大肠杆菌复制开始时形成泡样复制叉，链生长方向由5′向3′端，前导链连续生成，后随链由冈崎片段组成，由DNA聚合酶催化。
真核生物复制与原核生物复制相似，但有几百到几千个复制原点（原核一般只有一个复制原点）。
one-gene-one-enzymehypothesis一基因一酶假说
one-gene-one-polypeptidehypothesis一基因一多肽假说
adenine腺嘌呤
guanine鸟嘌呤
cytosine胞嘧啶
thymine胸腺嘧啶
purine嘌呤
pyrimidine嘧啶
nucleoside核苷
X-raydiffractionX射线衍射
DNAdoublehelix双螺旋
semiconservativereplication半保留复制
replicationfork复制叉
Okazakifragment冈琦片断
polymeraseDNA聚合酶
LessonSix（2学时）
TheOriginandDiversityofLife
AHomeforLife:
FormationoftheSolarSystemandPlanetEarth
生命起源于地球的形成。
大爆炸是我们行星形成的开始。
太阳在50亿年前生成，位于太阳系中心，行星，包括地球，在46亿年前生成。
地球由多层组成：
坚硬的地壳，半流体的地幔，一个很大的溶解中心中存在一个坚实的中心。
地球的基本特征使生命起源成为可能，包括行星的大小，温度，组成以及离太阳的距离。
当前主要假设认为，由非生命的化学物质进化过程自发产生了生命。
TheEmergenceoflife:
OrganicandBiologicalMoleculesonaPrimitivePlanet
通过创造出地球早期的自然条件和化学资源条件，科学家在实验室中已经获得了化学有机体生命前阶段的证据。
这些实验包括米勒等早期所做工作，成功地产出了有机单体，包括氨基酸，单糖，核酸碱基。
这些单体自发的连接成多聚体，如类蛋白和核酸，使进入生命状态成为可能。
这些聚合作用可能发生在泥土或岩石表面。
当一个系统获得能量时，可能发生3种有机分子的聚集。
从多聚物的溶液中俄国科学家获得了富含小液滴的多聚物，即凝聚物。
从氨基酸和水的混合液中Fox获得了类蛋白微球体。
实验室第三个结构物质是脂质体，即由磷脂形成的球形脂双层结构。
RNA可能是地球早期形成的第一个贮藏信息的物质。
在实验室模拟早期地球自然条件下其可自发形成。
核酶的发现说明它可以催化早期核酸形成新的RNA。
对于RNA物种而言，某些催化RNA具备类似于性交换的功能。
接下来脂蛋白表层的形成，RNA的复制,DNA信息分子的形成，最终导致活细胞的出现，包括最初的遗传密码，RNA或DNA被包裹进细胞样的结构中；
及代谢途径的建立。
TheEarliestCells
能说明活细胞存在的最古老化石大约有35亿年了。
最早出现的细胞可能是厌氧异氧生物，自养生物很久后出现。
最早的自养生物自己生产营养并释放氧气，这个新陈代谢副产品对后期生命的形成有一个深远的影响。
臭氧层的出现减少了紫外线的渗透。
结果，细胞就能够在浅水区和陆地上生存了。
大气中氧气数量的增加使得需氧细胞进化并产生细胞呼吸，这预示着全球碳循环的开始。
最早期的细胞都是原核生物，直到15亿年后，真核细胞才出现。
TheChangingFaceofplanetEarth
大陆板快，海洋的改变，以及气候对地球生命的进化都有深远影响。
地幔上大板快地壳的挤压形成大陆漂移。
大陆漂移雕塑了地壳的外观，使现在大陆形成。
伴随板块运动，气候改变对活有机体有深远影响。
在特定时期的生物大量灭亡高峰是这个时期的见证。
生物也受冰河期影响，在冰河期，地球轨道和太阳能的输出都发生了很大变化。
Taxonomy:
CategorizingtheVarietyoflivingThings
生物学家利用林奈发展的双名法对生物分类。
系统选定每个类型的生物进入属和种，然后将生物进一步分类更高级类别中，即科，目，纲，门，界。
来自于生物化学和比较解剖学等亚生物学领域的证据有助于划分物种和更高级的分类单位，然而物种最初依据形态学特征进行分类的，今天生物学家大体上使用孤立多产的群体作为标准。
分类学揭示了物种间进化的大量关系。
进化枝中的成员来自一个共同的祖先。
TheFiveKingdoms
进化系统树是进化关系的图解表现。
教材中使用一个通用的5界：
？
，？
，真菌，植物，动物。
尽管这个系统是一个便利的组织工具，5界划分可能不是正确的进化枝。
BigBang大爆炸
crust地壳
mantl
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