全国中学生生物学竞赛理论教程

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出版者:
作者:全国中学生生物学联赛(浙江赛区)竞赛委员会 编
出品人:
页数:560
译者:
出版时间:2010-2
价格:56.00元
装帧:
isbn号码:9787308073431
丛书系列:
图书标签:
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具体描述

《全国中学生生物学竞赛理论教程》内容简介:“全国中学生生物学联赛”和“全国中学生生物学竞赛”是在中国科协、国家教育部和国家自然科学基金委领导和支持下,面向学有余力的高中学生的竞赛活动。通过上述活动,已激发和促进了我省中学生学习生物学的兴趣、积极性和生物学课外活动的开展,从而提高了青少年的生命科学素质,同时也促进和提高了我省中学生物学教学改革和生物学教学水平。

《生命奥秘探微:高中生物前沿专题解析》 图书简介 本书并非专注于中国中学生生物学竞赛的特定教程,而是旨在为对现代生命科学领域有浓厚兴趣的高中阶段学生及初级生命科学爱好者,提供一个广阔且深入的视野,探索生命科学领域那些超越传统高中课程范围的前沿热点与基础原理。我们致力于拆解复杂概念,以清晰、逻辑严谨的方式,呈现当代生物学研究中最引人入胜的几个核心分支。 第一部分:分子生物学的深度拓展与基因工程的伦理边界 本部分将超越高中教材中对DNA结构、复制、转录与翻译的初步介绍,深入探讨分子生物学的核心机制,并延伸至其实际应用与潜在风险。 1. 基因调控网络的精细解析: 我们将详尽阐述原核生物的操纵子模型(如Lac和Trp操纵子),并重点剖析真核生物中复杂的基因表达调控机制。这包括转录因子(激活子与抑制因子)如何协同作用,组蛋白的化学修饰(乙酰化、甲基化)如何影响染色质的可及性,以及非编码RNA(如siRNA, miRNA)在沉默基因表达中的关键角色。读者将理解一个细胞如何能在特定环境信号下,通过多层次的调控,实现基因表达的精确“开关”。 2. 基因编辑技术的革命与挑战: CRISPR-Cas9系统是当代生物技术皇冠上的明珠。本书将细致描绘其作用原理,从细菌的适应性免疫系统到如今被改造为高效、精准的基因“剪刀”。我们将详细介绍如何设计sgRNA,Cas9蛋白如何执行切割,以及细胞自身的修复机制(NHEJ与HDR)如何被利用以实现基因敲除或精确替换。更重要的是,我们不回避讨论其伦理困境,包括生殖系编辑的争议、脱靶效应的风险,以及其在农业和人类疾病治疗中的未来走向。 3. 蛋白质工程与结构生物学基础: 蛋白质是生命的执行者。本章将介绍蛋白质的一、二、三、四级结构如何决定其功能。我们会介绍X射线晶体学、冷冻电镜(Cryo-EM)等前沿技术如何帮助科学家解析复杂蛋白质的原子级别结构。在此基础上,探讨蛋白质的理性设计与改造,例如酶的定向进化,以提高其催化效率或改变其底物特异性,这对于生物制药工业至关重要。 第二部分:细胞信号传导与免疫系统的复杂交互 生命活动依赖于细胞间、细胞内的精确通讯。本部分将从细胞膜上的受体开始,追踪信号分子如何将外部信息转化为细胞内部的生理反应,并深入探讨人类免疫系统的复杂防御体系。 1. 信号转导的层级放大: 我们将系统梳理主要的信号通路,如G蛋白偶联受体(GPCRs)通路、酪氨酸激酶受体通路。重点分析第二信使(如cAMP、Ca2+)在信号放大中的作用,以及MAPK级联反应如何确保信号的强度和特异性。通过理解这些机制,可以洞察癌症等疾病中信号通路失调的根源。 2. 固有免疫与适应性免疫的协同作战: 免疫系统是生命体抵抗病原体的“军队”。本书将区分固有免疫(快速、非特异性)和适应性免疫(迟缓、高度特异性)。详细介绍T淋巴细胞(辅助性T细胞、细胞毒性T细胞)和B淋巴细胞的成熟、激活和功能分化。着重讲解MHC I类和MHC II类分子如何呈递抗原,以及B细胞受体和T细胞受体多样性(如V(D)J重组)是如何在有限的基因组内产生无限的抗体种类。 3. 自身免疫性疾病的机制探索: 当免疫系统攻击自身时,疾病便产生。我们将探讨免疫耐受机制是如何失败的,并分析如类风湿性关节炎、系统性红斑狼疮等常见自身免疫病的分子基础。 第三部分:生态学与进化的宏观视野 本部分将目光投向更广阔的生命世界,探讨生物种群、群落乃至整个生态系统层面的动态平衡,以及驱动生物多样性演化的深层力量。 1. 种群动态学与资源限制: 探讨种群增长的数学模型,如指数增长与逻辑斯蒂(S型)增长。重点分析环境容纳量(K值)的概念及其背后的限制因素,包括资源竞争、捕食关系和疾病传播对种群密度的反馈作用。 2. 生物多样性的保护与生态系统服务: 超越基础的生物多样性等级划分,本章讨论热点议题:生物多样性丧失的驱动力(HIPPO原则),以及生态系统提供的关键服务(如授粉、水净化、碳汇)的价值量化。探讨栖息地破碎化如何通过边缘效应影响物种存活率。 3. 分子进化与系统发育重建: 从传统的形态学证据转向现代的分子钟和基因组数据。介绍如何利用基因序列的差异来重建生物间的亲缘关系。探讨中性进化理论与选择压力在基因频率变化中的相对作用,并解析物种形成(异域和同域物种形成)的隔离机制。 第四部分:神经生物学与行为的生物学基础 探究大脑这一复杂的“生物计算机”如何产生意识、记忆和行为。 1. 神经元电生理学的精进: 深入理解动作电位的产生、传播机制,重点解析离子通道(如钠离子和钾离子通道)的门控行为。阐述突触传递,包括化学突触中的神经递质释放、受体结合及其对后神经元的调控作用。 2. 学习、记忆与可塑性: 介绍海马体在情景记忆形成中的核心地位。详细探讨长时程增强作用(LTP)和长时程抑制作用(LTD)的突触水平机制,这是神经科学中关于学习如何“固化”的最重要模型之一。 3. 感知与运动控制: 简要介绍感觉信息是如何被转导成电信号,以及皮层区域如何整合这些信息并规划出精确的运动指令,从而理解反射与复杂行为的神经环路基础。 本书旨在提供一个跨越宏观与微观、理论与实践的前沿知识框架,激发学习者对生命科学更深层次的探索欲望,培养其批判性思维和解决复杂问题的能力。它是一份通往生命科学前沿研究的“地图”,而非“指南”。

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读后感

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用户评价

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这本书的自我检测和反馈机制设计得非常到位,这是我衡量一本竞赛用书是否合格的另一个重要标准。在每一章的末尾,都设置了不同梯度的习题群,从基础的知识点回顾到复杂的综合应用题,覆盖面极广。更重要的是,很多习题并非简单的单选题,而是需要将不同章节的知识点进行交叉融合才能解答的“大题”。这完美模拟了真实竞赛的压力环境,迫使读者不能满足于对单一知识点的死记硬背,而必须学会构建知识网络。我特别留意了答案解析部分,它的详尽程度超出了我的预期,它不仅给出了正确选项,还对错误的选项进行了解析,指出了常见的思维误区,这比单纯的标准答案要有价值得多。通过反复练习和对照这些解析,我能清晰地追踪到自己思维链条中的薄弱环节,并进行针对性的查漏补缺。总而言之,这本书不仅仅是知识的传授者,更像是一个全天候待命的、高效率的私人辅导老师,它的价值远远超出了纸面上的定价。

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这本书在对一些关键、易错知识点的处理上,展现出了老牌竞赛辅导材料所特有的那种“洞察力”。很多时候,教材或一般的参考书只会给出标准答案式的描述,但这本书却会花笔墨去剖析“为什么会错”以及“背后的生物学原理到底是什么”。例如,在涉及到酶促反应动力学的部分,它不仅详细讲解了米氏方程,还特意辟了一个小节来讨论不同类型抑制剂对Km和Vmax的影响,并且配有清晰的对照图表,这种对比分析,直接击中了竞赛中常常设置的陷阱点。此外,书中对于一些前沿、热点领域(比如CRISPR技术或者环境微生物学中的特定案例)的介绍,虽然篇幅不长,但选取角度刁钻且信息密度极高,能让人快速抓住核心概念,这对于时间宝贵的竞赛选手而言,无疑是极具价值的“速效药”。它仿佛一位经验丰富的教练,精准地知道你在哪些地方会失分,并提前为你铺设了应对的“地雷区”和“安全通道”,这种实战导向的编辑思路,让人倍感信赖。

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初读这本书的章节安排,我立刻感受到了一种非同寻常的系统性与层次感,这绝非市面上那些零散知识点的简单堆砌。作者似乎深谙竞赛对知识广度和深度的双重考量,从最基础的生物化学原理入手,稳步过渡到遗传学、细胞生物学、植物生理学,直至生态学和生物技术的前沿应用,每一步的衔接都像是经过精密计算的,自然而然地将读者的认知水平提升到了一个新的台阶。我尤其欣赏它处理复杂理论时的“剥洋葱”式结构——先给出一个宏观框架,然后逐层深入细节,最后再用实际的案例或思考题进行巩固。这种教学法的运用,极大地避免了初学者在面对海量知识时的畏惧感。例如,在讲解基因表达调控时,它没有直接抛出原核生物和真核生物的复杂调控因子,而是先用最简单的负反馈模型建立概念,然后才引入转录因子、染色质重塑等高级内容,确保了知识传递的平滑性。这种循序渐进、步步为营的编排方式,极大地增强了学习的连贯性和对知识体系的整体把握能力,让人感觉自己是在构建一个坚固的知识大厦,而非在散乱的砖块中徘徊。

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作为一本理论教程,它在对内容的深度挖掘上是毫不含糊的,但让人惊喜的是,这种深度并没有以牺牲可读性为代价。作者的语言风格在严谨的学术表达和生动的教学阐释之间找到了一个微妙的平衡点。整体行文流畅,用词精准,但又不至于过于晦涩难懂。尤其是在解释那些跨学科的概念时,比如将物理化学中的熵增原理应用到生物大分子折叠时,作者会用非常清晰的类比和生活化的语言来辅助理解,使得原本可能令人生畏的物理化学背景知识,也变得触手可及。我个人最喜欢的是书中穿插的一些“拓展阅读”或“历史回溯”的小栏目,它们往往会讲述某个伟大发现背后的曲折过程或科学家的心路历程。这种叙事性的穿插,不仅丰富了内容的趣味性,更重要的是,它培养了我们对科学研究精神的理解,让我们明白生物学知识的积累并非一蹴而就,而是充满了探索与试错,这对于提升学习的内驱力有着潜移默化的巨大作用。

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这本书的装帧设计着实让人眼前一亮,封面选用的那种深邃的蓝色调,配上简洁有力的白色字体,给人一种既沉稳又不失活力的感觉,非常符合生物学这种严谨而又充满生命力的学科特质。内页的纸张质感也相当不错,触感细腻,印刷清晰,即便是长时间阅读也不会觉得眼睛疲劳。翻开扉页,首先映入眼帘的是一个精心排版的目录,结构清晰,逻辑性强,能让人一目了然地把握全书的脉络。尤其值得称赞的是,书中的图文排版实现了高度的协调统一,那些复杂的生物学概念往往通过精美的插图和流程图得到了极好的可视化呈现,对于理解那些抽象的分子结构和复杂的代谢途径,起到了事半功倍的效果。例如,在介绍细胞信号转导的那一章节,作者没有采用堆砌文字的方式,而是用了一组层层递进的示意图,将信号从细胞膜外到细胞核内的每一步反应都描绘得淋漓尽致,这对于我们这些需要打好基础的学习者来说,简直是福音。再者,书本的开本适中,便于携带,无论是放在书包里通勤时翻阅,还是在家中静心研读,都显得恰到好处。这种对细节的关注,无疑体现了出版方对读者的尊重,让阅读过程本身也成为一种享受。

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