Biology课程

34 节课

• 被子植物的解剖结构 – 解剖学研究植物内部的结构，方法是切出很薄的切片来观察。植物细胞组成组织，组织又组成三大组织系统：表皮系统（外面的“皮肤”）、基本组织系统（中间的“填充物”）和维管系统（木质部与韧皮部这两种“管道”）。双子叶植物和单子叶植物的根、茎、叶中，这三个系统的排列方式各不相同。
• 成人健康与护理 – 成年生活分为三个阶段：青年期、中年期和老年前期。每个阶段的体力、责任和健康风险都不同。成人护理不只是照顾疾病，还要照顾病人的工作、家庭角色和自我照护能力，并尊重成年人自己做决定的权利。重要的伦理观念有同意、隐私、诚实和公平。
• 成瘾：它是怎么开始的，怎样远离它 – 成瘾是指对某种物质或某种行为失去控制，即使明知有害也停不下来。它可以是物质成瘾（烟草、酒精、毒品、滥用药物），也可以是行为成瘾（游戏、赌博、社交媒体）。每一次使用，大脑都会释放一阵多巴胺，教大脑重复这个行为；时间久了会产生耐受性，需要越来越多才能满足。警示信号有渴求、失控、强迫和明知有害仍继续。保护自己要靠拒绝技巧、健康的奖赏、充足睡眠和规律作息，并且尽早求助。成瘾是可以治疗的。
• 畜牧业：怎样照顾农场里的动物 – 畜牧业就是研究如何繁育、喂养、安置并保持农场动物健康的学问。家畜（牛、水牛、山羊、绵羊、猪、家禽）能提供奶、蛋、肉、羊毛、役力和肥料，也是小农户稳定的收入来源。好的管理包括：选对品种，提供干净通风的圈舍、清洁的水和均衡的饲料，按时接种疫苗和驱虫，并把粪便等生物废弃物变成沼气、堆肥和有机肥。政府还通过品种改良、保险、贷款和兽医服务来帮助养殖户。
• 动物的激素：内分泌腺与反馈调节 – 内分泌腺会把叫做激素的化学信使直接释放到血液里。血液把激素送到全身，但激素只作用于靶细胞。激素调节生长、新陈代谢、紧急反应、血糖和青春期变化，而激素的量靠反馈调节保持合适。
• 动物的生殖 – 动物产生后代有两种方式。无性生殖只需要一个亲本，它产生和自己一模一样的后代（比如水螅出芽、身体分裂、用一小块身体再长成新个体，或者不需要雄性的卵）。有性生殖是雄性生殖细胞（精子）和雌性生殖细胞（卵细胞）结合成受精卵，这样会混合基因，产生变异。受精可以在身体外面的水中进行（青蛙、大多数鱼），也可以在身体里面进行（昆虫、爬行动物、鸟类、哺乳动物）。陆地动物要么产下有壳、有膜的卵，要么把幼体留在体内。孵化之后，很多动物还会改变样子：完全变态（卵、幼虫、蛹、成虫）或不完全变态（卵、若虫、成虫）。
• 动物的营养 – 动物不能自己制造食物，只能去吃。单细胞生物和海绵在细胞内部消化食物（细胞内消化）。大多数动物在消化道里、也就是身体细胞的外面消化食物（细胞外消化）。消化道和食物相配：吃肉的动物肠子短，吃植物的动物肠子长，还常常有帮忙的微生物。
• 动物福利 – 动物福利，指的是动物过得好不好：身体是否健康，心情是否愉快，能不能做出自然的行为。动物有感知能力，也就是说，它们会感到疼痛、害怕和快乐。“五项自由”列出了我们照顾的每只动物都需要的东西：食物和水、舒适、健康、正常行为，以及没有恐惧。养宠物、农场动物或实验动物的人，有责任满足这些需要。
• 动物界 – 给动物分类,要问几个关于身体结构的问题:组织水平、对称性、胚层数目、体腔类型、有没有分节、有没有脊索。依此可分为11个主要的门:多孔动物门、腔肠动物门、栉水母动物门、扁形动物门、线形动物门、环节动物门、节肢动物门、软体动物门、棘皮动物门、半索动物门和脊索动物门。脊索动物在一生的某个时期有脊索、背部中空的神经索和鳃裂;其中的脊椎动物从无颌的鱼类到哺乳动物,分为七个纲。
• 动物细胞培养：在体外培养动物细胞 – 动物细胞培养，就是把动物或人的细胞取出来，放在干净的培养瓶里，用一种叫培养基的液体“食物”来培养。细胞要保持在 37 °C 和 5% 的二氧化碳环境中。它们会贴在瓶壁上，不断分裂，铺满瓶底，然后我们把它们分到新的培养瓶里。培养的细胞可以用来制造疫苗、抗体和药物，检测药物，还能培养皮肤来治疗烧伤。干细胞可以变成多种细胞，也用同样的方法培养。
• 动物行为：动物为什么这样做 – 行为就是动物对刺激做出的所有反应。刺激可以来自外界（天敌、光、声音），也可以来自体内（饥饿、激素）。有些行为是先天的（本能，生来就会）；有些是后天学来的（习惯化、条件反射、印随、顿悟）。行为是有作用的：它帮助动物生存和繁殖，常常靠群居来实现。许多动物有感知能力：它们能感到疼痛、恐惧和快乐。
• 健康的生活方式：让你保持健康的日常习惯 – 健康的生活方式就是一组每天坚持的好习惯：从五类食物中搭配出均衡饮食，喝够水，学龄儿童每天睡9–11小时、青少年约8–10小时，每天至少活动60分钟，保持正确的坐姿站姿，安全处理食物，远离烟、酒和毒品。这些习惯能降低生活方式病（非传染性疾病）的风险，例如2型糖尿病、心脏病和某些癌症。
• 进化：新的生物是怎样出现的 – 生物在繁殖时会产生变异。自然会留下有利于生存的变异，经过很多代，种群就会改变，这就是进化。只有写在DNA里的遗传性变化才能传给后代，后天获得的变化不能。被隔开的种群可能变成新物种。同源器官、同功器官和化石能帮我们弄清谁和谁有亲缘关系，而复杂的器官是一步一步进化出来的。
• 进阶生命科学：结构、能量、防御、遗传与生物技术 – 进阶生命科学把四个大观念连在一起。结构与能量：细胞有各种结构，线粒体把葡萄糖变成ATP。调节与防御：激素和神经让身体保持稳定，抗体对付病菌。生命的延续：DNA能复制自己，把遗传信息传下去。生物技术：科学家把基因从一种生物转移到另一种生物，制造有用的产品。
• 开花植物（被子植物） – 被子植物是会开花的植物，种子长在果实里面。它们分成两大类。双子叶植物有2片子叶、直根系、网状叶脉，花瓣常是4或5片。单子叶植物有1片子叶、须根系、平行叶脉，花瓣是3片。
• 空气污染与突发公共卫生事件 – 空气质量指数（AQI）把空气中的细小灰尘（PM2.5、PM10）和有害气体的多少变成一个数字：数字越大，空气越脏。运动时你吸入的空气是平时的好几倍，所以在污染天也会吸进好几倍的灰尘。空气差的日子，先看AQI，把运动改到室内，强度轻一点、时间短一点，避开车多的马路，必须出门就戴贴合的N95或FFP2口罩。突发公共卫生事件是指突然暴发、可能让很多人生病的疫情。传染沿着一条链传播：传染源、传播途径、新的感染者。勤洗手、喝干净的水、戴口罩、隔离病人和接种疫苗都能切断这条链。卫生工作者会发现并上报病例、检测并追踪接触者、公布真实信息、隔离、治疗和接种疫苗，最后总结经验。你可以这样帮忙：听从健康建议，生病时待在家里，不传谣言。
• 农业趋势与农场经营管理 – 世界各地的农业都在变化。农场数量变少，但每个农场变大；农民的平均年龄变大；机器和技术代替了更多人工；人们少吃粮食，多吃蔬菜、水果和动物性食品。政府通过政策和法律来保证食品安全、供应稳定，让农村保持活力。
• 农业实践：种蔬菜和养小动物 – 种蔬菜时，先把土松开，把种子播到大约是种子宽度2倍的深度，给足水和阳光，拔掉杂草，到时间再收获。养母鸡等小动物时，要给干净的饲料、新鲜的水、干燥安全的窝，并且经常打扫、检查健康。
• 人类的生殖与生殖健康 – 进入青春期后，大脑分泌的激素让睾丸和卵巢开始工作。男性系统负责产生并输送精子；女性系统负责产生卵子，并提供子宫让胎儿在里面发育。受精发生在输卵管，胚胎靠胎盘获得营养。生殖健康包括做出安全的选择、采取避孕措施、反对因性别而杀害女胎，以及预防艾滋病等性传播疾病。
• 人体的物质运输：心脏、血管、血液和淋巴 – 心脏是一个有四个腔的肌肉泵。血液走完一整圈要经过心脏两次：一次去肺里获取氧气，一次送往全身。这就是双循环。动脉把血液运离心脏，静脉把血液送回心脏，毛细血管负责物质交换。血液（血浆、红细胞、白细胞、血小板）和淋巴一起运输养料、气体、激素和废物。
• 人体系统 – 人体是分层次组织起来的：细胞组成组织，组织组成器官，器官组成系统，所有系统合在一起就是你，也就是生物体。每个系统都有自己的主要任务：骨骼系统（支架）、肌肉系统（运动）、循环系统（运输）、呼吸系统（气体交换）、消化系统（食物）、排泄系统（废物）、神经系统和内分泌系统（控制）、免疫系统（防御）、外皮系统（皮肤、毛发、指甲）以及生殖系统。没有哪个系统是单独工作的：运动时，肌肉、心脏、肺和神经一起变化，让体内保持稳定（这叫稳态）。
• 神经系统、反射活动和人的大脑 – 神经细胞(神经元)用电信号传递信息,再通过一个叫突触的小缝隙,用化学物质把信息交给下一个细胞。遇到危险时的快速反应(反射)由脊髓负责;思考和控制来自大脑,而大脑受到颅骨和液体垫的保护。
• 生态系统、食物链和能量流动 – 生态系统就是一个地方所有的生物，加上它们周围的非生物环境，大家一起运转。能量以阳光的形式进入，沿着食物链单向往上走，每上一级只有大约10%被传下去。
• 生态系统：结构、生产力、能量流动与生态金字塔 – 生态系统是自然界中一个运转的整体，生物（有生命的部分）和非生物（没有生命的部分）在其中相互作用。植物制造养分的速率叫生产力：总初级生产力（GPP）减去呼吸消耗，就是净初级生产力（NPP = GPP − R）。死亡的有机物分五步被分解：破碎、淋溶、分解代谢、腐殖化和矿化。能量以阳光的形式进入，沿营养级单向流动，每一级只有约10%传给下一级。数量、生物量和能量三种生态金字塔可以展示这一点：数量金字塔和生物量金字塔有时会倒过来，但能量金字塔永远是正的。
• 生物大分子 – 细胞里大部分是水，其余是四大类含碳化合物：蛋白质、糖类、脂质和核酸。把组织在酸里研磨，就能把小分子（酸溶性部分）和大分子（酸不溶性部分：蛋白质、多糖和核酸）分开。蛋白质是氨基酸连成的长链，折叠成四个层次的结构。多糖是糖连成的链；脂质是甘油连上脂肪酸；核酸是核苷酸连成的链。酶是蛋白质催化剂：底物结合在活性位点上，酶降低活化能，让反应更快；温度、pH、底物浓度和抑制剂都会影响酶。
• 生物多样性及其保护 – 生物多样性是指生命在三个层次上的多样性：遗传多样性、物种多样性和生态系统多样性。越靠近赤道，物种越丰富；调查的面积越大，物种也越多（log S = log C + Z log A）。每个物种都很重要，就像飞机上的铆钉。如今物种消失得很快，主要有“四大威胁”：栖息地丧失和破碎化、过度开发、外来物种入侵和共灭绝。IUCN 红色名录（红皮书）把物种从“无危”一直排到“灭绝”。保护生命的方法分两类：就地保护（热点地区、国家公园、保护区、生物圈保护区、神圣森林、拉姆萨尔湿地）和迁地保护（动物园、植物园、种子库和基因库）。
• 田径运动：跑、跳、投 – 田径是一种成绩可以被测量的运动：赛跑要计时，跳远和投掷要用米来量距离。径赛项目包括短跑、中长跑、跨栏和接力。跳跃项目（跳远、三级跳远、跳高、撑竿跳高）都分四个阶段：助跑、起跳、腾空和落地。投掷项目（铅球、铁饼、标枪、链球）最关键的是出手速度，其次是出手角度和出手高度。起跑、跑道、线和落地区都有明确规则，保证比赛公平。
• 细胞：生命的基本单位 – 所有生物都由细胞构成。1665年，罗伯特·胡克在软木片中第一次看到了细胞。细胞分为原核细胞（没有真正的细胞核，如细菌）和真核细胞（有真正的细胞核）。植物细胞有细胞壁、叶绿体和一个大液泡，动物细胞没有这些。每种细胞器都有自己的工作。水通过渗透作用进出细胞。细胞通过有丝分裂（用于生长）和减数分裂（产生生殖细胞）产生新细胞。
• 细胞的衰老与死亡：细胞凋亡 – 细胞不会永远活着。细胞变老时会变小、工作变慢，还会堆积废物。细胞有两种死法。细胞凋亡是按程序有计划地死：细胞先缩小，再分成一个个封好的小包，被邻居细胞吃掉，所以什么都不会漏出来。细胞坏死是受伤造成的：细胞肿胀后破裂，漏出的内容物会引起红肿。细胞凋亡能塑造身体（比如去掉手指之间的蹼），还能清除可能变成癌细胞的受损细胞。
• 细胞周期与细胞分裂 – 细胞会按固定的顺序长大、复制DNA、再一分为二，这个过程叫细胞周期：先是间期（G1、S、G2），然后是M期。S期DNA加倍（2C → 4C），但染色体数目不变。有丝分裂（前期、中期、后期、末期）加上胞质分裂，得到两个和母细胞一模一样的子细胞，这叫等数分裂，用于生长和修复。减数分裂要分裂两次；在减数分裂I中，同源染色体先配对、交叉互换，再分开，染色体数目减半（2n → n）。最后得到四个单倍体细胞，用来形成配子，还会带来变异。
• 遗传的分子基础 – DNA是大多数生物的遗传物质（有些病毒用RNA）。它是双螺旋结构：两条反向平行的核苷酸链，A与T之间有2个氢键，G与C之间有3个氢键。很长的DNA缠绕在组蛋白上形成核小体，再进一步形成染色质。DNA以半保留方式复制（梅塞尔森—斯塔尔实验）。中心法则说明信息从DNA流向RNA再流向蛋白质。转录是以一条链为模板合成RNA；真核生物的hnRNA要加帽、加尾并剪接。遗传密码是三联体，共有64个密码子（61个决定氨基酸，3个是终止密码子），以AUG起始，几乎通用，并且有简并性。核糖体借助tRNA这种“转换器”把mRNA翻译成蛋白质。基因可以被打开或关闭，乳糖操纵子就是经典例子。人类和水稻基因组计划读出了整套基因组，DNA指纹技术则利用重复DNA（VNTR）来识别个体。
• 遗传与孟德尔定律 – 遗传就是性状通过基因从父母传给孩子。父母各给每个基因一份拷贝。显性拷贝会盖住隐性拷贝，所以孟德尔在一对性状杂交中看到3:1，在两对性状杂交中看到9:3:3:1。基因是DNA的一小段，能制造蛋白质，蛋白质再造就性状。
• 有氧耐力与心率区间 – 有氧耐力，就是长时间运动时，心脏、肺和血液把氧气送到肌肉的能力。脉搏能告诉你运动有多用力。最大心率大约等于220减去年龄。把最大心率的50%到100%分成五个区间来表示强度，耐力训练大多在60%到80%之间。记录每周的运动时间和看屏幕的时间，帮你养成健康的习惯。
• 藻类 – 藻类是结构简单的生物，大多生活在水里，靠阳光制造食物。它们没有真正的根、茎和叶。有的只有一个细胞，有的非常长。绿藻、褐藻和红藻含有不同的色素。藻类能产生氧气，也是水中动物的食物。