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孟德尔，众所周知的遗传学之父，是一名修道士。当他还是大学生时就提出了物质的粒子属性。孟德尔进行了一系列周密安排的实验来证实遗传的颗粒性。直到他去世后，他的理论才被理解和接受。

Mendel's Classic Experiments

孟德尔通过豌豆实验研究遗传学，豌豆是自花授粉植物和纯品系。为验证融合理论，他的研究主要集中在7个特征上。例如，种子颜色，植株高度，这些特征只有两个明确的可能性。他记录了产生的每一个子代类型和数量，在杂交产生子2代。

对于每个特征而言，要么显形，要么隐性。在子2代中显形与隐性比为3∶1。只有在每个个体仅拥有两个研究遗传单元，并每个单元来自一个亲代时，实验结果才成立。此遗传单元就是今天共识的等位基因。两个一样的等位基因决定一个特征，称纯合。相反，称杂合。当生物是杂合时，它的表型由显性基因决定。因此，生物的表型与基因型是不同的。旁纳特方格可以陈列所有可能的遗传组合。

分离定律，生物只遗传父母本等位基因对的一个等位基因。减数分裂期形成配子时两个等位基因分离。为验证此理论，他做了测交实验，即基因型未知的植物与纯合的隐性基因植物杂交。子代显性表型可以明确测得杂合基因或纯合基因的基因型。

Mendel's Ideas and the Law of independent Assortment 双因子杂合试验，两个特征是如何相互影响遗传的。试验结果产生独自分配定律，即等位基因独立遗传。特例是，不完全显性。子代的表型是父母本的中间类型。不完全显性说明了两个等位基因对表型都有影响。，等位基因会继续分离。

1866年，孟德尔在自然史上发表了他的科学论文，陈诉了他的观点。不幸的是，他的研究不被当时科学家接受。在1900年，他的著作再被发现利用。

Chromosomes and Mendelian Genetics

孟德尔著作被再发现不久，Walter Sutton 和Theodor Boveri提出，遗传单位可能定位在染色体组上。伴性遗传又导致了不分离现象的发现，即在减数分裂中，染色体对不分离。 Lesson Five（2学时）

Discovering the Chemical Nature of the Gene

Genes Code for Particular Proteins

Archibald Garrod是第一个研究基因是如何影响表型的科学家，他对尿黑酸症的研究揭示了基因与酶之间的关系。Beadle 和Ephrussi在三十年后对果蝇眼睛颜色的研究发现特殊

基因与相关反应的生物合成有关。接着对面包发霉粗糙脉孢菌的突变试验得出一个基因一个酶的假说。他们的工作为其他工作者铺平了道路，即精确地阐明了酶影响了复杂的新陈代谢途径。在1949年，对镰刀状细胞贫血症的研究对一个基因一个酶的假说进一步上升为一个基因一个多肽。

The Search for the Chemistry and Molecular Structure of nucleic Acids

在1871年，核酸最初是由Johann Miescher分离成功，并由Feulgen在1900年证实核酸是染色体组最基本的组成。Frederick Griffith对粗糙和光滑的肺炎球菌实验表明，不确定的某种物质可以从一组细菌转移到另一种细菌中。在1940年，确认该物质为DNA。四个碱基和磷酸分子分别连接在糖分子上，称核苷酸。

直到1950年，通过对大肠杆菌实验发现，遗传物质是DNA，而不是蛋白质。

每个核苷酸都含有一个五碳脱氧核糖，分别连接4个碱基，即：腺嘌呤，鸟嘌呤，胞嘧啶，胸腺嘧啶。碱基连接糖称核苷。磷酸键形成磷酸骨架。

（1）腺嘌呤与胸腺嘧啶，胞嘧啶与鸟嘌呤相等；（2）腺嘌呤与胸腺嘧啶，胞嘧啶与鸟嘌呤的比例随物种不同而不同。

The Research Race for the Molecular Structure of DNA 直到40年代末50年代初，研究者在寻求DNA结构过程中，确立了Chargaff 的观点和, Levene的组成理论以及其他两个线索。一个是Linus Pauling的假设，DNA可能具有螺旋结构，通过氢键连接。另一个是X-衍射图片，Franklin and Wilkins提供。

基于这些信息，Watson 和 Crick提出了双螺旋结构模型，成对的核苷酸通过氢键相连，遗传信息就贮藏在碱基对中。

How DNA Replicates

DNA进行复制是以拉链方式自我复制，产生的两个二分体分别为模板生成互补链，即半保留复制。并由Meselson和 Stahl验证。

大肠杆菌复制开始时形成泡样复制叉，链生长方向由5′向3′端，前导链连续生成，后随链由冈崎片段组成，由DNA聚合酶催化。真核生物复制与原核生物复制相似，但有几百到几千个复制原点（原核一般只有一个复制原点）。

Lesson Six（2学时）

The Origin and Diversity of Life

A Home for Life: Formation of the Solar System and Planet Earth

生命起源于地球的形成。大爆炸是我们行星形成的开始。太阳在50亿年前生成，位于太阳系中心，行星，包括地球，在46亿年前生成。地球由多层组成：坚硬的地壳，半流体的地幔，一个很大的溶解中心中存在一个坚实的中心。地球的基本特征使生命起源成为可能，包括行星的大小，温度，组成以及离太阳的距离。当前主要假设认为，由非生命的化学物质进化过程自发产生了生命。

The Emergence of life: Organic and Biological Molecules on a Primitive Planet

通过创造出地球早期的自然条件和化学资源条件，科学家在实验室中已经获得了化学有机体生命前阶段的证据。这些实验包括米勒等早期所做工作，成功地产出了有机单体，包括氨基酸，单糖，核酸碱基。这些单体自发的连接成多聚体，如类蛋白和核酸，使进入生命状态成为可能。这些聚合作用可能发生在泥土或岩石表面。

当一个系统获得能量时，可能发生3种有机分子的聚集。从多聚物的溶液中俄国科学家获得了富含小液滴的多聚物，即凝聚物。从氨基酸和水的混合液中Fox获得了类蛋白微球体。实验室第三个结构物质是脂质体，即由磷脂形成的球形脂双层结构。

RNA可能是地球早期形成的第一个贮藏信息的物质。在实验室模拟早期地球自然条件下其可自发形成。核酶的发现说明它可以催化早期核酸形成新的RNA。对于RNA物种而言，某些催化RNA具备类似于性交换的功能。

接下来脂蛋白表层的形成，RNA的复制,DNA信息分子的形成，最终导致活细胞的出现，包括最初的遗传密码，RNA或DNA被包裹进细胞样的结构中；及代谢途径的建立。

The Earliest Cells

能说明活细胞存在的最古老化石大约有35亿年了。最早出现的细胞可能是厌氧异氧生物，自养生物很久后出现。最早的自养生物自己生产营养并释放氧气，这个新陈代谢副产品对后期生命的形成有一个深远的影响。臭氧层的出现减少了紫外线的渗透。结果，细胞就能够在

浅水区和陆地上生存了。大气中氧气数量的增加使得需氧细胞进化并产生细胞呼吸，这预示着全球碳循环的开始。最早期的细胞都是原核生物，直到15亿年后，真核细胞才出现。

The Changing Face of planet Earth

大陆板快，海洋的改变，以及气候对地球生命的进化都有深远影响。地幔上大板快地壳的挤压形成大陆漂移。大陆漂移雕塑了地壳的外观，使现在大陆形成。伴随板块运动，气候改变对活有机体有深远影响。在特定时期的生物大量灭亡高峰是这个时期的见证。生物也受冰河期影响，在冰河期，地球轨道和太阳能的输出都发生了很大变化。

Taxonomy: Categorizing the Variety of living Things

生物学家利用林奈发展的双名法对生物分类。系统选定每个类型的生物进入属和种，然后将生物进一步分类更高级类别中，即科，目，纲，门，界。来自于生物化学和比较解剖学等亚生物学领域的证据有助于划分物种和更高级的分类单位，然而物种最初依据形态学特征进行分类的，今天生物学家大体上使用孤立多产的群体作为标准。

分类学揭示了物种间进化的大量关系。进化枝中的成员来自一个共同的祖先。

The Five Kingdoms

进化系统树是进化关系的图解表现。教材中使用一个通用的5界：？，？，真菌，植物，动物。尽管这个系统是一个便利的组织工具，5界划分可能不是正确的进化枝。

Lesson Seven(2学时)

Fungi: The Great Decomposers

Characteristics of Fungi

包括最简单的多细胞生物在内，真菌大概有175，000种。真菌有多种生命形式。他们可能是分解无生命的腐生菌；也可能是寄生菌；或者与藻类共生，或者与高等植物共生。不管如何变化，所有真菌都是细胞外消化。他们分泌酶消化有机物，然后吸收有效的营养物质。 大多数真菌有同样的基本结构，即由菌丝组成的菌体。大多数真菌的细胞壁含有明角质。某些种类的菌丝可能特化形成假根，具有根样的固定作用，或者他们成为饲喂结构称吸器。

菌丝或有细胞隔膜或没有细胞隔膜，但至少有一个细胞核。低级真菌是多核体的，即，一大团细胞质含有多个细胞核。

菌丝生长形成分支，进而形成网状结构称为菌丝体。在菌丝尖端，食物被消化并吸收；这个过程能持续产生更多菌丝。结果，真菌生长很快。生长靠有丝分裂和细胞质的快速产生。真菌的有丝分裂很独特，即它只发生在细胞核里。遗传学明显不同的菌丝个体融合形成异核体——同一个细胞质中含有不同的细胞核。

作为不会移动的异养生物，真菌最终能够发现营养新资源的。这个过程由孢子来完成，即真菌的生殖体。孢子可能是在气生菌丝的中心，将孢子释放到空气中，依赖物种不同，可能是单倍体也可能是二倍体。有两种主要的孢子：（1）分散的孢子，通常生命期短，数量大，主要存在于活跃的菌丝生长阶段；（2）存活孢子，通常产生很少的数量，在生存压力条件下的一种生命循环。

Classification of fungi

对真菌依据实际进化关系进行分类是很困难的。总体来说，它们是依据形态学，生殖方式，孢子产生的模式来分类。基于这些特性真菌界的门被分成6个基本纲。

低级真菌包含壶菌，卵菌纲和接合菌。所有缺乏隔膜的菌丝是通用的多核细胞的；孢子通过非性方式产生。只有卵菌纲通常有二倍体的营养状态。卵菌纲和壶菌在孢子囊中产生能动的带鞭毛的孢子。在配子囊中产生配子；卵菌纲具有非寻常大的静止的卵细胞。实际上，这两大群具有不同的特征，生物学家宁愿把它们归为原生动物而不是真菌。接合菌与其它两纲相似，但它的孢子不会动。它们完全是陆生的，一些菌根与某些植物的根形成共生关系。 高级真菌包括子囊菌纲，最大的真菌纲。大多数子囊菌要么是腐生菌，要么是寄生菌。非性繁殖产生的孢子称分生孢子子实体，其依赖特化的气生菌丝尖。在子囊菌性循环过程中，不同的菌丝通过株融合进行匹配，产生的子囊菌存在于小类子囊中。子囊群形成果实体。对人类有利的子囊菌包括块菌，酵母和产青霉素菌。

纲中大多数菌为担子菌，第二大类高级真菌，能形成可见的果实体。担子菌与子囊菌相比，最基本不同是它具备浓密的双核菌丝，称担子果。棒形担子，每个都含有4个单倍体的担子孢子，线形地排列在蘑菇帽下的菌褶表面。大多数成员有性和非性繁殖两种，在不同生命循环中有不同形式，并依据环境变化而变化。