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生物学的基本概念和方法 生物学是研究生命的科学，研究生物的结构、功能、繁殖、生物之间及其与周围非生命环境之间的相互影响。我们能够确定生物学的几个基本概念。 1．生命是高度有序的。在分子水平上，组成生命有机体的化学物质比构成大多数非生命系统的化学物质要复杂得多，而且更加高度有序。反映在生物体有序的结构和功能的。所有生物含有非常相似的化合物种类，而且构成生物机体的化合物与构成非生命环境的不同。 2．生物的基本单位是细胞。大多数细胞如此的小，我们必须借助于显微镜才能看到。诸如细菌、原生生物等许多小生物是由一个细胞组成的。而禾本科植物和动物等较大的生物有多达数亿个细胞。 每个细胞里都有一些分离的、高度有序的生命物质组成的生化工厂。细胞吸收养分和能量，并利用他们生存、生长、对环境的变化产生反应，最终繁殖，直至形成两个新的细胞。因此，细胞是生物的结构、功能及繁殖单位。 3．生物利用从环境中获取能量来维持和提高有序性。大多生物直接或间接地依赖于太阳的能量。绿色植物利用太阳能制造养分，来满足植物自身的需要；植物随后被食用植物的动物所利用，最终又被吃这些动物的动物所利用。所有的生物从他们的食物中获取能量，构建自身、生长、繁殖。 4．生物对环境作出积极反应。大多动物通过采用某种行为，如探险、逃跑、甚至卷成球，对环境的变化作出迅速地反应。植物的反应慢得多，但仍是主动（积极）的：茎和叶向光弯曲，根向下生长。生物对环境刺激的反应是普遍的。 5．生物的发育。万物都随着时间变化着，而生物的变化尤为复杂，称为发育。非生命的晶体因添加了相同或相近的单位而增大，但植物或动物发育成新的结构，如叶片或牙齿，与长出他们的部位有着化学和结构的差异。 6．生物可自我繁殖。新的生物——细菌、原生生物、动物、植物和真菌只能由其他相近生物繁殖而来的，新的细胞仅来源于其他细胞的分裂。 7．每个生物生存、发育和繁殖所需的信息在生物体内是分离的，并可传递给后代。此信息包含在生物的遗传物质——染色体和基因中，从而限定了生物发育、结构、功能和对环境反应可能的范围。生物体把遗传信息传给了后代，这就是为什么后代象他们的父母。然而，遗传信息多少有些不同，所以父母和后代通常相似而不完全相同。 8．生物进化并适应于他们的环境。今天的生物由远古的生命形式，通过遗传和变异进化而来。进化使得生物及其组分很好地适应了他们地生活方式。鱼类、蚯蚓和青蛙都是如此建造，以至于我们仅靠检查就能大概推测他们是如何生存的。生物对环境的适应性是进化的结果。 科学家如何有效地探索生命实质，并发现大量基本的事实呢？产生如此精确结果的思维方式又是怎样的呢？科学的方法是根据因果关系，形式化地回答自然界的问题。尽管科学家的实际工作方式有很多，但一般地说，科学方法有三个主要步骤。第一步是收集观察结果，观察可依靠感觉器官——视觉、听觉、味觉、嗅觉和触觉；也可借助可扩展感觉的特殊设备如显微镜间接地观察。经过实践，我们能够熟练地进行系统观察。这就意谓着可把一种或几种官能集中到环境中的某个特殊目标或事件，同时从中去除与我们注意的目标或事件无关的“背景燥音”。第二步，科学家构思假说，即对所观察到的现象的解释。第三步是实验，进行设计实验来验证一个或多个假说在不同程度上很可能是错的。 假说是对一个观察的暂时解释。没有一个科学家能够提出一个观点，并要求人们相信它是真理，而没有任何疑问。在科学上，没有绝对的正确，仅是就所观察的现象和现有的实验而言，某观点正确的可能性较大。是悬而未决的判断，而不是最终的判断。这就是说，如果一个假说与手上的观察结果一致，我们就说它暂时是正确的。你不会听到，也不该听到某位科学家说：“没有其他解释”；你更可能听到这样的话“基于现有的知识，此解释在目前是最好的”。 一旦有大量令人信服的证据，假说便成为学说或理论：即构成进一步研究的参照系的一系列相关观点。在科学上，词“理论”是不能被轻易使用的。它只能用于高度可信的假说。 通过实验验证假说是科学研究的核心。必须设计实验以使其结果尽人类智慧所能的明确。出于此原因，实验包括对照组和实验组。两者的差异仅在你所关注的因素。 收集和组织实验结果是生物研究的一必需过程。采用数据图表来组织和显示分析的信息；在说明模型的趋势时，图尤其有效。数据分析不象收集和组织信息那样机械，而更需理性。经常需要统计检验来确定实验组数据和对照组数据间的显著性，或者差异仅出于偶然。如果有异议说差异仅是偶然，那么就会有争议说那个单独的变量是无效的。 对实验结果的概括需要仔细和客观地分析收集的数据。通常，经验证的假说是在所得结论的基础上被接受或反驳。最后的陈述要写出获得了什么新的见解。在一段时间内出现相同的数据的话，便会注意到明显的趋势。往往还会进一步提出问题和假说试图引导对问题的进一步研究。 酶 一杯糖，如果