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給青少年講生命科學(xué) 版權(quán)信息
- ISBN：9787302619437
- 條形碼：9787302619437 ; 978-7-302-61943-7
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數(shù)：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>>
給青少年講生命科學(xué) 本書特色
◆院士推薦！中學(xué)生物的入門預(yù)學(xué)讀物和課外擴展閱讀 ◆建立對生命科學(xué)*基礎(chǔ)的認識，從此埋下一顆科學(xué)、理性的種子 ◆拿起來就放不下的生命科學(xué)史話 ◆內(nèi)容豐富、妙趣橫生，推薦給對這個世界充滿好奇心的8-120歲的“少年”
給青少年講生命科學(xué) 內(nèi)容簡介
◆院士推薦！中學(xué)生物的入門預(yù)學(xué)讀物和課外擴展閱讀 ◆建立對生命科學(xué)*基礎(chǔ)的認識，從此埋下一顆科學(xué)、理性的種子 ◆拿起來就放不下的生命科學(xué)史話 ◆內(nèi)容豐富、妙趣橫生，推薦給對這個世界充滿好奇心的8-120歲的“少年”
給青少年講生命科學(xué) 目錄
1??在毒與火的深淵——生命的起源??/??1
1.1 籠罩世界的神創(chuàng)論 / 2
1.2 自然發(fā)生的小白鼠 / 4
1.3 “原始湯”中的生命 / 7
1.4 來自外太空的禮物 / 11
1.5 在毒與熱的深淵 / 13
2??是“進化”還是“演化”??/??18
2.1 動植物該如何分類 / 18
2.2 百家爭鳴 / 24
2.3 自由自在的達爾文 / 28
2.4 進化思想的萌芽 / 30
2.5 解釋不了的難題 / 33
3??6600 萬年前的絕唱——霸主的滅絕??/??39
3.1 霸主登場 / 40
3.2 走上巔峰 / 42
3.3 飛向藍天 / 48
3.4 霸主的謝幕 / 51
4??控制壽命的時鐘——端粒??/??55
4.1 衰老的謎團 / 55
4.2 細胞能活多久 / 58
4.3 生命的時鐘 / 60
4.4 撥慢生命時鐘 / 64
4.5 裸鼴鼠的啟示 / 66
5??生命的本質(zhì)——DNA 雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)??/??69
5.1 “四核苷酸”假說 / 70
5.2 委屈的查伽夫 / 74
5.3 結(jié)構(gòu)學(xué)派的圣地 / 78
5.4 *美的 DNA 雙螺旋照片 / 80
5.5 通向生命本質(zhì)的階梯 / 83
6??從直線到三角——生命公式的完善??/??87
6.1 遺傳中心法則的發(fā)現(xiàn) / 87
6.2 三聯(lián)體密碼子的確定 / 90
6.3 RNA 酶的發(fā)現(xiàn) / 93
6.4 穩(wěn)定的三角 / 98
7??盤旋的公路與基因測序??/??100
7.1 測序蛋白質(zhì)和 RNA / 101
7.2 “加減法”與“雙脫氧法” / 103
7.3 華人科學(xué)家吳瑞 / 107
7.4 盤旋的公路與 PCR 技術(shù) / 110
7.5 溫泉中的耐熱聚合酶 / 115
8??上帝之手——基因編輯??/??118
8.1 給基因動手術(shù) / 119
8.2 找尋 GPS、剪刀和針線 / 120
8.3 基因魔剪 CRISPR/Cas9 / 122
8.4 潘多拉的魔盒 / 126
9??破解感知之謎——溫度與痛覺??/??130
9.1 感知外界的受體 / 131
9.2 人類的禮物——痛和癢 / 134
9.3 神奇的辣椒素受體 / 137
9.4 觸覺的受體 / 141
10??人類生命的黑板擦——埃博拉病毒??/??144
10.1 病毒的發(fā)現(xiàn) / 145
10.2 埃博拉病毒的暴發(fā) / 150
10.3 走進可怕的病毒 / 153
10.4 我們能獲勝嗎？ / 155
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給青少年講生命科學(xué) 節(jié)選
精彩書摘 控制壽命的時鐘——端粒 大家在電影、電視劇中看到過很多長生不老的神仙，也在現(xiàn)實生活中看到過很多仙風(fēng)道骨的白胡子老爺爺，大家心里可能會不由得產(chǎn)生疑問：人類的壽命究竟有多長？人類究竟能不能實現(xiàn)長生不老的夢想？ 4.1??衰老的謎團 在日常的生活中，大家會注意到一種奇特的現(xiàn)象，有些人雖然年紀很大，但是卻顯得很年輕，有的人歲數(shù)很小，但是卻顯得老態(tài)龍鐘。正常情況下，我們的 面容和我們的年齡基本上是相符的，即使有些時候出現(xiàn)了一些所謂的“逆生長”的事實，這與心態(tài)的年輕、保健方式的多樣、化妝手段的提升都有密不可分的關(guān) 系。從本質(zhì)上來說，年齡和衰老保持對應(yīng)的關(guān)系依然是符合自然規(guī)律的。 從呱呱墜地的孩童到耄耋之年的老者，我們的容顏會逐漸發(fā)生變化，會增長些許皺紋，會有白發(fā)產(chǎn)生，身體的機能也會發(fā)生退化。有的老人還會出現(xiàn)駝背、行動遲緩、言語含糊、記憶力衰退等癥狀。 衰老是每個人都要經(jīng)歷的必然的過程，在衰老外在的表現(xiàn)中，有一個重要的特點，那就是老年斑的產(chǎn)生。大家可以在老年人的體表看到一塊塊或一點點黑褐色的沉積，這就是老年斑。它的本質(zhì)是一種色素的沉積，尤其是在臉龐和手上。 大家不要簡單地認為老年斑只是在皮膚的表面產(chǎn)生，其實它在很多器官中都可以沉積，只不過內(nèi)在的器官我們無法從體表上看到而已。可以這么說，當(dāng)你的手腳或面部皮膚出現(xiàn)老年斑的時候，這就意味著你體內(nèi)的器官也已經(jīng)產(chǎn)生老年斑了。 老年斑的產(chǎn)生和身體機能的退化有直接聯(lián)系，是身體不能排出或者清掃某些代謝產(chǎn)生的垃圾而導(dǎo)致的。 舉個簡單的例子，大家就能夠明白老年斑的本質(zhì)。每個人的身體就相當(dāng)于一個個庭院，每天都有一位清潔工來打掃庭院。當(dāng)清潔工很年輕的時候，這些垃圾都能夠很輕易地被清除，所以我們的皮膚看起來很光潔。但是伴隨著這個清潔工逐漸老去，她打掃庭院的能力越來越差，當(dāng)有一天她無力再去清掃，或者清掃得不干凈的時候，垃圾就會不斷地在庭院中堆積起來，形成老年斑。老年斑的本質(zhì)就是我們衰老的標(biāo)志，說明體內(nèi)清除垃圾的能力已經(jīng)減弱了。 那么人類究竟能活到多大歲數(shù)呢？綜合目前關(guān)于人類壽命的三種假說來看，人類的理論壽命應(yīng)該在 120~150 歲，可是現(xiàn)實生活中能夠活到這個歲數(shù)的人卻寥寥無幾，甚至人均壽命只有理論壽命極限的一半。其中的原因究竟有哪些呢？ 我們所說的理論壽命是在各種條件都很完善，身體中的細胞沒受到任何損傷的前提下才能夠達到的。現(xiàn)實中，我們生活的環(huán)境中存在著各種各樣的對身體有害的因素，例如，化學(xué)藥品的損害、空氣中的霧霾、煙酒的刺激等，都會對人體產(chǎn)生很大的危害。雖然說隨著生活水平的提高、醫(yī)療條件的完善，人類的平均壽命在大幅提高，但是要達到理論上的極限壽命依舊任重而道遠。 然而在現(xiàn)實生活中，還有這樣一類人，他們被稱為早衰癥患者，又叫兒童早老癥。他們可能只有幾歲，但是看起來就像七八十歲的老人一樣，滿臉的皺紋，花白的頭發(fā)，甚至有人還出現(xiàn)了駝背和蹣跚的現(xiàn)象。 這究竟是為什么呢？ 這些兒童都有一些共同的特點，例如，發(fā)育延遲、頭發(fā)稀少、皮膚老化、頭皮血管突出、骨質(zhì)疏松等，這些都是老年人所具有的特點。 這些孩子尚處在含苞待放的豆蔻年華，為什么會出現(xiàn)衰老的現(xiàn)象呢？是不是身體中控制衰老的機關(guān)被無意中打開了呢？ 研究表明，這和遺傳存在著密切的聯(lián)系。那些患上早老癥的孩子一般很少有人能活過 20 歲，畢竟 20 歲對于五六歲就已經(jīng)顯現(xiàn)出衰老跡象的孩子來說已經(jīng)是很大的年紀了。曾經(jīng)有人做過比較，如果患上這種疾病，每過 1 年就相當(dāng)于正常人過 10 年左右。就像《西游記》中描述的，天上一天，地下一年。早老癥兒童的 1 天就相當(dāng)于正常人的 10 天。 這種遺傳疾病的發(fā)病率在 800 萬分之一到 400 萬分之一。對于家族里沒有這方面疾病遺傳史的人來說，除非發(fā)生了基因的變異，基本不用擔(dān)心這種疾病會發(fā)生在自己和孩子的身上。 早老癥的出現(xiàn)釋放了一個重要的信號，那就是在身體中一定有控制著衰老的信號機關(guān)，當(dāng)這一機關(guān)被觸發(fā)的時候，就開啟了衰老的進程。 4.2??細胞能活多久 要了解人類究竟能活多長時間，首先要了解一下組成身體的細胞究竟能活多久，不同的細胞壽命有著天壤之別。 以人體為例，當(dāng)細胞在沒有受到其他損傷的前提下，正常肝細胞的存活時間是幾百天；血小板細胞的壽命是 7~14 天；腸黏膜細胞的壽命是 3 天左右；而血液中的中性白細胞可能昨天才出生。于是出現(xiàn)了一種奇特的現(xiàn)象，不同的人體細胞各自具有不同的細胞生命周期。有的細胞如味蕾細胞、表皮細胞不斷死亡，不斷更新?lián)Q代；而有的細胞如神經(jīng)細胞卻和我們一起慢慢變老。 在日常生活中，有很多細胞衰老和死亡的例子，多到讓我們忽視了這些現(xiàn)象的發(fā)生。例如，小蝌蚪在成長為青蛙的過程中，尾巴逐漸變短并消失，就是通過細胞的死亡實現(xiàn)的。還有人體的某些表皮細胞，如頭皮屑、皮膚表皮角質(zhì)等都屬于死亡的細胞，這些物質(zhì)持續(xù)產(chǎn)生，意味著不斷地有新細胞出生、有老細胞死亡，間接地說明不同組織的細胞有著各自的壽命。 4.3??生命的時鐘 既然人類是有壽命極限的，各種細胞也是有一定壽命的，那么在我們身體中有沒有一種物質(zhì)在背后悄悄掌控著這一切呢？ 答案是肯定的，這種被稱為生命時鐘的結(jié)構(gòu)就是——端粒。 端粒的準(zhǔn)確定義是存在于真核細胞線狀染色體末端的一小段 DNA和蛋白質(zhì)復(fù)合體。這樣的定義，聽起來有點復(fù)雜，簡單來說，端粒就是染色體末端一小段重復(fù)的 DNA 片段，如果把 DNA 比作一條鞋帶的話，端粒就是鞋帶末端的塑料鞋帶扣。它由簡單的 DNA 高度重復(fù)序列組成，端粒結(jié)合蛋白一起構(gòu)成了特殊的“帽子”結(jié)構(gòu)，作用是保持染色體的完整性和控制細胞分裂周期。DNA 分子每次分裂復(fù)制，端粒就縮短一點，一旦端粒消耗殆盡，細胞便會邁入程序性死亡的過程。 那么端粒*初是如何被發(fā)現(xiàn)的呢？ 1946 年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎獲得者赫爾曼·約瑟夫·穆勒（Hermann J. Muller）在研究染色體結(jié)構(gòu)的時候，發(fā)現(xiàn)了一個奇怪的現(xiàn)象：斷裂的染色體末端很容易發(fā)生相互之間的黏合，形成各種不同的染色體畸變，而天然的染色體結(jié)構(gòu)卻極其穩(wěn)定。這就說明正常的 DNA 序列和它末端的一段 DNA 在性質(zhì)上有很大的差別，末端的 DNA 并不具有什么具體的功能，但是它能夠起到穩(wěn)定遺傳物質(zhì) DNA 的作用。穆勒還發(fā)現(xiàn)，如果末端的 DNA 減少到一定程度，就會逐漸地失去穩(wěn)定性，發(fā)生解體，細胞也就會走向死亡。 穆勒其實并不清楚，他無意中發(fā)現(xiàn)的這段特殊的結(jié)構(gòu)——端粒，正是我們苦苦尋找的“生命時鐘”。我們可以把端粒看成 DNA 的保護套，這個保護套起到了穩(wěn)定遺傳物質(zhì)的作用，可以防止不同的染色體之間發(fā)生黏連，確保這些染色體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。 細胞每分裂一次，端粒就會出現(xiàn)不同程度的損傷，不同物種的端粒磨損程度是不相同的，由于 DNA 分子復(fù)制的機制，DNA 每復(fù)制一次，末端就要縮短一點。當(dāng)它的長度減少到一定程度，細胞就會停止分裂。細胞不能夠繼續(xù)復(fù)制，從而進入衰老和死亡的程序中，這也正是端粒被稱為生命時鐘的原因。 這從一個側(cè)面證實了，生命的長度和端粒的長度是相關(guān)的：端粒的長度代表了剩余的生命長度，端粒長則生命就長。但是，端粒如何決定生命的長度，這其中到底有哪些具體的機制，穆勒卻并不清楚。 科學(xué)家在對早老癥患兒的成纖維細胞進行體外培養(yǎng)時，發(fā)現(xiàn)他們的端粒磨損的程度要明顯高于正常兒童，因此他們的壽命要遠遠短于同齡的健康孩子，他們的生命時鐘的轉(zhuǎn)速要明顯快于正常人。這也從一個側(cè)面證實，端粒磨損的速度關(guān)系著我們壽命的長短！
給青少年講生命科學(xué) 作者簡介
劉銳，理學(xué)博士，畢業(yè)于中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)，現(xiàn)任中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)副教授，主要研究方向為生命科學(xué)、科學(xué)史、科技傳播。主持和參與國家級、省部級科研項目5項，發(fā)表中英文學(xué)術(shù)論文12篇，科普專欄文章40余篇。已出版《生命科學(xué)簡史》《撥慢生命時鐘》《中學(xué)生應(yīng)該知道的生命科學(xué)史》等6部作品，待出版作品4部，參與編寫2部，合計400萬字。 多部作品分別獲得“安徽省優(yōu)秀研究生教材”、“安徽省優(yōu)秀科普作品一等獎”稱號，并被列為“十三五”國家重點出版物出版規(guī)劃項目和中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)“雙一流”系列教材。 教學(xué)中曾獲海外校友基金會優(yōu)秀教學(xué)獎，安徽省第五屆普通高校青年教師教學(xué)競賽二等獎以及中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)第七次青年教師教學(xué)競賽一等獎、最佳教學(xué)演示獎。
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