引入

一朵花、一只蜜蜂、一片森林,研究它们的“科学”是同一门吗?

为什么同一个基因在不同细胞里会产生完全不同的效果?

为什么单个细胞能维持稳态,整个生态系统也能?

生命现象跨越十几个数量级的尺度,用什么框架才能把它们串起来?

生物学研究的对象只有一个——生命,但它的尺度跨度极大:从纳米级的分子、微米级的细胞,到米级的个体、千米级的生态系统。用同一个概念框架跨越这些尺度,是理解生物学的关键。

定义

生物学是研究生命现象和生命活动规律的科学,从分子、细胞到个体、种群、生态系统,探索生命的结构、功能、生长、起源、演化和分布。

贯穿全部尺度的三条主线是:结构决定功能、信息流(DNA → RNA → 蛋白质 → 性状)、稳态与调节(从细胞到生态系统都靠负反馈维持动态平衡)。抓住这三条,零散的知识点才有归属。

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高中生物

按高中教材内容分类,涵盖必修与选修模块。

分支导航

细胞生物学

细胞结构、物质与能量代谢、增殖与分化、信号转导、衰老与死亡。

分子生物学

蛋白质、核酸、糖类、脂质、水和无机盐、维生素与辅酶。

遗传学

孟德尔遗传、DNA 结构与复制、基因表达、突变、表观遗传。

生理学

人体生理(循环、呼吸、消化、神经、内分泌、排泄、体温)与植物生理。

发育生物学

受精、减数分裂、胚胎发育与胚层分化、干细胞与再生。

神经生物学

神经元与突触、学习与记忆、睡眠的生物学。

免疫学

免疫系统概览、抗体与抗原、疫苗与免疫记忆。

微生物学

病毒、人体微生物组、抗生素与耐药性。

环境生物学

种群、群落与演替、生态系统能量流动与物质循环。

进化生物学

自然选择与适应、物种形成、人类进化。

生物信息学

DNA 测序技术与基因组数据分析。

生物工程

基因工程、PCR、CRISPR、发酵工程。

医学与病理

癌症的生物学、代谢综合征、疾病机制。

方法与工具

生物实验原则

实验设计的基本原则、单一变量、对照与平行重复。

引出

结构决定功能这条原则,在分子、细胞和器官层面分别如何体现?

为什么不同尺度上都出现稳态,它们用的是同一套反馈机制吗?

进化如何解释“设计精巧”与“历史遗留缺陷”并存?

从 DNA 序列到个体性状,这条信息链在哪些环节会被环境改写?