细胞的结构与能量
细胞是生命的基本单位。细胞核里有DNA。细胞膜控制物质的进出。核糖体制造蛋白质。线粒体从食物中释放能量。
细胞呼吸与ATP
细胞不能直接使用葡萄糖。在呼吸作用中，葡萄糖被一步一步分解（糖酵解在细胞质中进行，之后的克雷布斯循环和电子传递在线粒体中进行）。释放的能量储存在一种叫ATP的分子里。有氧时，一个葡萄糖大约产生30到32个ATP。没有氧时，只产生2个ATP（发酵）。
光合作用
植物在叶绿体中捕获光，用二氧化碳和水制造葡萄糖，并放出氧气。几乎所有生命的食物和能量都来源于此。
调节与防御
身体通过负反馈保持内部环境稳定（这叫稳态）。血糖升高时，胰腺释放胰岛素，细胞吸收糖，血糖就降回来。神经反应极快；激素反应较慢，但作用更持久。
免疫防御
皮肤和黏液是第一道防线。如果病菌进入体内，白细胞会攻击它。B细胞制造抗体，抗体是Y形的蛋白质，只能对上病菌表面的一种形状（抗原）。一部分B细胞和T细胞会留下来成为记忆细胞，所以下次感染时身体反应更快。疫苗能在不生病的情况下训练这种记忆。
生命的延续：DNA与遗传
DNA是双螺旋结构，两条链由成对的碱基连接：A与T配对，C与G配对。基因是DNA上的一段，带有制造一种蛋白质的指令。
DNA复制
细胞分裂前，螺旋像拉链一样解开。每条旧链当作模板，新的碱基与它配对。这样得到两个相同的DNA分子，每个都有一条旧链和一条新链（半保留复制）。
把性状传下去
体细胞通过有丝分裂产生相同的细胞。生殖细胞通过减数分裂产生，只带一半的染色体，所以后代从父母各得到一套。复制中的错误叫突变，它是变异的来源之一。
生物技术
生物技术利用活细胞或细胞的一部分来制造有用的东西。传统的做法有做酸奶、做面包和酿酒。现代基因工程则是把一个基因从一种生物转移到另一种生物。
基因克隆的步骤
- 用限制酶（分子剪刀）把需要的基因剪下来。
- 用同一种酶剪开质粒，让切口能对上。
- 用连接酶（分子胶水）把基因接进质粒。
- 把质粒放进细菌。细菌繁殖，就产生许多份这个基因和它制造的蛋白质。
用途：胰岛素、疫苗、抗病害的农作物，以及用于刑侦和亲子鉴定的DNA指纹。安全、公平和自然环境都需要谨慎的规则来保护。
动手试试：看看使用ATP的效果
先安静地数一分钟自己的呼吸次数。再做30个开合跳，然后再数一次。你的肌肉用了更多ATP，需要更多氧气，所以呼吸变快了。在3D中，滑动葡萄糖滑块，看ATP的数量跟着增加。
重点公式和概念
- 呼吸作用：葡萄糖 + 氧气 -> 二氧化碳 + 水 + 能量（约30-32个ATP）
- 光合作用：二氧化碳 + 水 + 光 -> 葡萄糖 + 氧气
- 碱基配对：A-T 和 C-G
- 复制是半保留的：每个新DNA都有一条旧链和一条新链
例题讲解
1. 一个细胞得到4个葡萄糖分子，并在有氧条件下完全分解。如果每个葡萄糖产生30个ATP，大约共产生多少ATP？
4 x 30 = 120个ATP。
2. DNA的一条链读作A-T-G-C。与它配对的另一条链是什么？
A与T配对，C与G配对，所以搭档链是T-A-C-G。
3. 为什么同一种病菌第二次感染时，病情通常更轻？
记忆细胞记得这种病菌。它们能很快造出合适的抗体，在病菌扩散之前就把它拦住。
常见错误
- 说ATP就是能量本身。ATP是携带能量的分子。
- 以为植物不进行呼吸。其实植物日夜都在呼吸，只是光合作用只在有光时进行。
- 把A-T和C-G的配对搞混，或者把A和C配在一起。
- 以为一种抗体能对付所有病菌。每种抗体只对得上一种特定的抗原。