€€第1章 生命起源
生命何时、何处、特别是怎样起源的问题，是现代自然科学尚未完全解决的重大问题，是人们关注和争论的焦点。历史上对这个问题也存在着多种臆测和假说，并有很多争议。
化学起源说是被广大学者普遍接受的生命起源假说。这一假说认为，地球上的生命是在地球温度逐步下降以后，在极其漫长的时间内，由非生命物质经过极其复杂的化学过程，一步一步地演变而成的。
美国学者米勒在他的实验中假设，在生命起源之初，大气层中只有氰气、氨气和水蒸汽等物，其中并没有氧气等。当他把这些气体放入模拟的大气层中并通电引爆后，发现其中产生了一些蛋白质，而蛋白质是生命存在的形式，因此他认为生命是从无到有的理论便可确立，“生命是进化而来的”也得到了有力的证明。
但米勒的实验也有很多的疑点，例如所使用的能量大小，不同气体的配合等，虽然都产生了氨基酸、醣类等物质，但仍不能证明这就是生命的起源。因为他所假设的大气层不能证明是原始的大气层，所得的结果就是不确定的。米勒本身也承认他的实验与自然界生命起源相距仍很遥远。并且现代科学发现在火星上有氧气存在却没有生命，那么米勒假设大气层中没有氧气存在故没有生命之说就不成立，因此无法证明生命起源是由单细胞进化而来的。
化学起源说将生命的起源分为四个阶段（米勒实验）。
第一个阶段，从无机小分子生成有机小分子的阶段，即生命起源的化学进化过程是在原始的地球条件下进行的。需要着重指出的是米勒的模拟实验。在这个实验中，一个盛有水溶液的烧瓶代表原始的海洋，其上部球型空间里含有氢气、氨气、甲烷和水蒸汽等“还原性大气”。米勒先给烧瓶加热，使水蒸汽在管中循环，接着他通过两个电极放电产生电火花，模拟原始天空的闪电，以激发密封装置中的不同气体发生化学反应，而球型空间下部连通的冷凝管让反应后的产物和水蒸汽冷却形成液体，又流回底部的烧瓶，即模拟降雨的过程。经过一周持续不断的实验和循环之后，米勒分析其化学成分时发现，其中含有包括5种氨基酸和不同有机酸在内的各种新的有机化合物，同时还形成了氰氢酸，而氰氢酸可以合成腺嘌呤，腺嘌呤是组成核苷酸的基本单位。米勒的实验试图向人们证实，生命起源的第一步，从无机小分子物质形成有机小分子物质，在原始地球的条件下是完全可能实现的。
第二个阶段，从有机小分子物质生成生物大分子物质。这一过程是在原始海洋中发生的，即氨基酸、核苷酸等有机小分子物质，经过长期积累，相互作用，在适当条件下（如黏土的吸附作用），通过缩合作用或聚合作用形成了原始的蛋白质分子和核酸分子。
第三个阶段，从生物大分子物质组成多分子体系。这一过程是怎样形成的呢？前苏联学者奥巴林提出了团聚体假说，他通过实验表明，将蛋白质、多肽、核酸和多糖等放在合适的溶液中，它们能自动地浓缩聚集为分散的球状小滴，这些小滴就是团聚体。奥巴林等人认为，团聚体可以表现出合成、分解、生长、生殖等生命现象。例如，团聚体具有类似于膜那样的边界，其内部的化学特征显著地区别于外部的溶液环境。团聚体能从外部溶液中吸入某些分子作为反应物，还能在酶的催化作用下发生特定的生化反应，反应的产物也能从团聚体中释放出去。另外，有的学者还提出了微球体和脂球体等其他的一些假说，以解释有机高分子物质形成多分子体系的过程。
第四个阶段，有机多分子体系演变为原始生命。这一阶段是在原始的海洋中形成的，是生命起源过程中最复杂和最有决定意义的阶段。目前，人们还不能在实验室里验证这一过程。
€€第2章 有机化合物
有机化合物，即与机体有关的化合物（少数与机体有关的化合物是无机化合物，如水），通常指含碳元素的化合物，但一些简单的含碳化合物，如一氧化碳、二氧化碳、碳酸盐、碳化物、氰化物等除外。
除含碳元素外，绝大多数有机化合物分子中含有氢元素，有些还含氧、氮、卤素、硫和磷等元素。已知的有机化合物近600万种。早期，有机化合物系指由动植物有机体内取得的物质。自1828年人工合成尿素后，有机物和无机物之间的界线随之消失，但由于历史和习惯的原因，“有机”这个名词仍沿用。
有机化合物对人类具有重要意义，地球上所有的生命形式，主要是由有机物组成的。例如：脂肪、蛋白质、糖、血红素、叶绿素、酶、激素等。生物体内的新陈代谢和生物的遗传现象，都涉及到有机化合物的转变。此外，许多与人类生活有密切关系的物质，例如石油、天然气、棉花、染料、天然和合成药物等，均属有机化合物。
有机化合物主要由氧元素、氢元素、碳元素组成。有机物是生命产生的物质基础。其特点主要有：
多数有机化合物主要含有碳、氢两种元素，此外也常含有氧、氮、硫、卤素、磷等；部分有机物来自植物界，但绝大多数是以石油、天然气、煤等作为原料，通过人工合成的方法制得；和无机物相比，有机物数目众多，可达几百万种；有机化合物的碳原子的结合能力非常强，互相可以结合成碳链或碳环；碳原子数量可以是几个，也可以是几千几万个，许多有机高分子化合物甚至可以有几十万个碳原子。
此外，有机化合物中同分异构现象非常普遍，这也是造成有机化合物众多的原因之一。有机化合物除少数以外，一般都能燃烧。和无机物相比，它们的热稳定性比较差，电解质受热容易分解。有机物的熔点较低，一般不超过400℃。有机物的极性很弱，因此大多不溶于水。有机物之间的反应，大多是分子间反应，往往需要一定的活化能，因此反应缓慢，往往需要催化剂等手段。而且有机物的反应比较复杂，在同样条件下，一个化合物往往可以同时进行几个不同的反应，生成不同的产物。
€€第3章 无机盐
无机盐，即无机化合物中的盐类，旧称矿物质。目前人体已经发现20余种，其中常量元素有钙、磷、钾、硫、钠、氯、镁，微量元素有铁、锌、硒、钼、铬、钴、碘等。如果注意饮食多样化，少吃动物脂肪，多吃糙米、玉米等粗粮，避免过多食用精制面粉，就能使体内的无机盐维持正常水平。
（1）无机盐的种类
钠。钠是食盐的主要成分。我国营养学会推荐18岁以上成年人的钠每天适宜摄入量为2.2克，老年人应取淡食。钠普遍存在于各种食物中，人体钠的主要来源为食盐、酱油、腌制食品、烟熏食品、咸味食品等。
钙。钙是骨骼的重要组成部分。缺钙可导致骨软化病、骨质疏松症等。我国营养学会推荐18～50岁成年人的钙每天适宜摄入量为800毫克；50岁以后的中老年人为1000毫克。常见含钙丰富的食物有牛奶、酸奶、燕麦片、海参、虾皮、小麦、大豆粉、豆制品、金针菜等。
镁。镁是维持骨细胞结构和功能所必需的元素。缺镁可导致神经紧张、情绪不稳、肌肉震颤等。我国营养学会推荐18岁以上成年人的镁每天适宜摄入量为350毫克。常见含镁丰富的食物是新鲜绿叶蔬菜、坚果、粗粮。
磷。磷是构成骨骼及牙齿的重要组成部分。严重缺磷可导致厌食、贫血等。我国营养学会推荐18岁以上成年人的磷每天适宜摄入量为700毫克。常见含磷的食物是瘦肉、蛋、奶、动物内脏、海带、花生、坚果、粗粮。
铁。铁是人体内含量最多的微量元素，铁与人体的生命及其健康有密切的关系。缺铁会导致缺铁性贫血、免疫力下降。我国营养学会推荐50岁以上男性或女性铁的每天适宜摄入量为715毫克。常见含铁丰富的食物是动物肝脏、肾脏、鱼子酱、瘦肉、马铃薯、麦麸。
碘。碘是甲状腺激素的组成部分。缺碘会导致呆小症、儿童及成人甲状腺肿、甲状腺功能亢进等。我国营养学会推荐18岁以上成年人的碘每天适宜摄入量为150毫克。常见含碘丰富的食物是海产品，如海带、紫菜、干贝、海参等。沿海地区居民常吃海产品及内陆地区居民食用碘盐是保证碘代谢平衡最经济方便及有效的方法。
锌。锌具有促进生长发育的作用。儿童缺锌可导致生长发育不良；孕妇缺锌可导致婴儿脑发育不良、智力低下，即使出生后补锌也无济于事。我国营养学会推荐成年男性每天锌的适宜摄入量为15.5毫克，成年女性每天锌的适宜摄入量为11.5毫克。常见含锌丰富的食物是肝、肉类、蛋类、牡蛎。
（2）无机盐的生理作用
无机盐在体内的分布极不均匀。例如钙和磷绝大部分在骨和牙等硬组织中，铁集中在红细胞，碘集中在甲状腺，钡集中在脂肪组织，钴集中在造血器官，锌集中在肌肉组织。
无机盐对组织和细胞的结构很重要，硬组织如骨骼和牙齿，大部分是由钙、磷和镁组成，而软组织含钾较多。体液中的无机盐离子调节细胞膜的通透性，控制水分，维持正常渗透压和酸碱平衡，帮助运输普通元素到全身，参与神经活动和肌肉收缩等。有些为无机或有机化合物以构成酶的辅基、激素、维生素、蛋白质和核酸的成分，或作为多种酶系统的激活剂，参与许多重要的重理功能。例如：保持心脏和大脑的活动，帮助抗体形成，对人体发挥有益的作用。
由于新陈代谢，每天都有一定数量的无机盐从各种途径排出体外，因而必须通过膳食予以补充。无机盐的代谢可以通过分析血液、头发、尿液或组织中的浓度来判断。在人体内无机盐的作用相互关联。在合适的浓度范围有益于人和动植物的健康，缺乏或过多都能致病，而疾病又影响其代谢，往往增加其消耗量。在我国，钙、铁和碘的缺乏较常见。硒、氟等随地球化学环境的不同，既有缺乏病如克山病和大骨节病、龊齿等，又有过多症如氟骨症和硒中毒。
无机盐能维持细胞内的酸碱平衡，调节渗透压，维持细胞的形态和功能。如：血液中的钙离子，和钾离子。
无机盐维持生物体的生命活动。如：镁离子是atp酶的激活剂，氯离子是唾液酶的激活剂。
微生物
微生物是包括细菌、病毒、真菌以及一些小型的原生动物等在内的一大类生物群体，它个体微小，却与人类生活密切相关。微生物在自然界中可谓“无处不在，无处不有”，涵盖了有益有害的众多种类，广泛涉及健康、食品、医药、工农业、环保等诸多领域。
微生物对人类最重要的影响之一是导致传染病的流行。在人类疾病中，有50%是由病毒引起的。世界卫生组织公布资料显示：传染病的发病率和病死率在所有疾病中占据第一位。微生物导致人类疾病的历史，也就是人类与之不断斗争的历史。在疾病的预防和治疗方面，人类取得了长足的进展，但是新现和再现的微生物感染还是不断发生，像大量的病毒性疾病一直缺乏有效的治疗药物。一些疾病的致病机制并不清楚。大量的广谱抗生素的滥用造成了强大的选择压力，使许多菌株发生变异，导致耐药性的产生，人类健康受到新的威胁。一些分节段的病毒之间可以通过重组或重配发生变异，最典型的例子就是流行性感冒病毒。每次流感大流行，流感病毒都与前次导致感染的株型发生了变异，这种快速的变异给疫苗的设计和治疗造成了很大的障碍。而耐药性结核杆菌的出现使原本已近控制住的结核感染又在世界范围内猖獗起来。
微生物千姿百态，有些是腐败性的，即引起食品气味和组织结构发生不良变化。当然有些微生物是有益的，它们可用来生产如奶酪、面包、泡菜、啤酒和葡萄酒。微生物非常小，必须通过显微镜放大约1000倍才能看到。比如中等大小的细菌，1000个叠加在一起只有句号那么大。想象一下一滴牛奶，每毫升腐败的牛奶中约有5千万个细菌，或者讲每夸脱牛奶中细菌总数约为50亿。也就是一滴牛奶中可能含有50亿个细菌。
微生物能够致病，能够造成食品、布匹、皮革等发霉腐烂，但微生物也有有益的一面。最早是弗莱明从青霉菌抑制其他细菌的生长中发现了青霉素，这对医药界来说是一个划时代的发现。后来大量的抗生素从放线菌等的代谢产物中筛选出来。抗生素的使用在第二次世界大战中挽救了无数人的生命。一些微生物被广泛应用于工业发酵，生产乙醇、食品及各种酶制剂等；一部分微生物能够降解塑料、处理废水废气等等，并且可再生资源的潜力极大，称为环保微生物；还有一些能在极端环境中生存的微生物，例如：高温、低温、高盐、高碱以及高辐射等普通生命体不能生存的环境，依然存在着一部分微生物等等。
看上去，我们发现的微生物已经很多，但实际上由于培养方式等技术手段的限制，人类现今发现的微生物还只占自然界中存在的微生物的很少一部分。
微生物间的相互作用机制也极为奥秘。例如健康人体肠道中即有大量细菌存在，称正常菌群，其中包含的细菌种类高达上百种。在肠道环境中，这些细菌相互依存，互惠共生。食物、有毒物质甚至药物的分解与吸收，菌群在这些过程中发挥的作用，以及细菌之间的相互作用机制还不明了。一旦菌群失调，就会引起腹泻。
随着医学研究进入分子水平，人们对基因、遗传物质等专业术语也日渐熟悉。人们认识到，是遗传信息决定了生物体具有的生命特征，包括外部形态以及从事的生命活动等等，而生物体的基因组正是这些遗传信息的携带者。因此，阐明生物体基因组携带的遗传信息，将大大有助于揭示生命的起源和奥秘。在分子水平上研究微生物病原体的变异规律、毒力和致病性，对于传统微生物学来说是一场革命。
€€第4章 蕨类植物
蕨类植物是植物中主要的一类，是高等植物中比较低级的一门，也是最原始的维管植物。大都为草本，少数为木本。蕨类植物孢子体发达，有根、茎、叶之分，不具花，以孢子繁殖，世代交替明显，无性世代占优势。通常可分为水韭、松叶蕨、石松、木贼和真蕨五纲，共约12000种，大多分布于长江以南各省区。多数蕨类植物可供食用（如蕨）、药用（如贯众）或工业用（如石松），包括了原始的脉管类，例如蕨类、木贼和石松。这三种植物，有同样的发展史，都是在泥盆纪开始出现。繁殖过程中，所有的蕨类植物都需要静止的水，新生的植物只能存活在肥沃的地方。因此，不容易在整年干燥的地方或四季变化极大的地点看见它们的踪迹。
对于蕨类植物的分类系统，由于植物学家意见不一致，过去常把蕨类植物作为一个门，其下5个纲，即松叶蕨纲、石松纲、水韭纲、木贼纲（楔叶纲、有节纲）、真蕨纲。前四纲都是小叶型蕨类植物，是一些较原始而古老的蕨类植物，现存在较少。真蕨纲是大型叶蕨类，是最进化的蕨类植物，也是现代极其繁茂的蕨类植物。我国的蕨类植物学家秦仁昌将蕨类植物分成5个亚门，即将上述5个纲均提升为亚门。
€€第5章 裸子植物
当古生代的蕨类植物形成地球上第一次原始森林的时候，比蕨类植物更加进步的裸子植物已经悄然出现了。但是在当时，地球上的气候温暖潮湿，蕨类植物的发展更为顺利，裸子植物还不能获得优势。到了二叠纪晚期，气候转凉而且变得干燥，蕨类植物不能很好地适应这样的新环境，逐渐退出了植物王国的中心舞台，裸子植物开始发挥出其潜在的优越性而得到了大发展，并将它的繁盛一直持续到白垩纪晚期。可以说，爬行动物王国里的植被是以裸子植物为特征的。
裸子植物是地球上最早用种子进行有性繁殖的，在此之前出现的藻类和蕨类则都是以孢子进行有性生殖的。裸子植物的优越性主要表现在用种子繁殖上。
二叠纪晚期之前，蕨类植物之所以能够得到大量繁殖，主要依靠其孢子体产生大量孢子，飞散到各处，在温暖潮湿的气候条件下，很容易萌发成为配子体；配子体独立生活，在水的帮助下受精形成合子，合子萌发后形成新一代的孢子体。但是在干燥的气候条件下，孢子很难萌发成配子体，萌发出的配子体也不易存活；特别是，没有水不能受精，这就使蕨类植物的繁殖不能正常进行。
裸子植物的配子体不脱离孢子体独立发育，而是受到母体保护；它的受精不需要水作为媒介，而是采用干受精的方式。受精卵在母体里发育成胚，形成种子，然后脱离母体。此时如果遇到不利条件，种子可以不马上萌发，但却继续保持着生命力，待到条件合适时，它们再萌发成为新的植物体。因此，裸子植物保存和延续种族的能力就大大增强了。
裸子植物起源于既有真蕨类特征，又有裸子植物特征的植物，即前裸子植物，其中包括古羊齿类和戟枝蕨类。古羊齿类生活在4亿多年前的晚泥盆世，主茎有1.6米粗、35米高。戟枝蕨类生活在中泥盆世到晚泥盆世，有主茎和枝系之分，可高达10多米。
在晚泥盆世，由前裸子植物进化出一支乔木状的植物。它的叶子大多是典型蕨叶型的羽状复叶，但是却有种子，因此被称为种子蕨。种子蕨虽然有了种子，但却没有胚；虽然有了花粉粒，但是还没有花粉管，也就没有花。这一方面证明了种子蕨是处于原始状态的种子植物的先驱，另一方面也证明了植物系统发育中种子的出现早于花和果实。
在此基础上，裸子植物分化出了苏铁类和松杉类两大类，并在中生代得到蓬勃的发展，成为爬行动物王国里植被中的优势成员。
€€第6章 碳水化合物
碳水化合物亦称糖类化合物，是自然界存在最多、分布最广的一类重要的有机化合物。葡萄糖、蔗糖、淀粉和纤维素等都属于糖类化合物。
糖类化合物是一切生物体维持生命活动所需能量的主要来源。它不仅是营养物质，而且有些还具有特殊的生理活性。例如：肝脏中的肝素有抗凝血作用；血型中的糖与免疫活性有关。此外，核酸的组成成分中也含有糖类化合物——核糖和脱氧核糖。因此，糖类化合物对医学来说，具有更重要的意义。
碳水化合物的生理功能：
（1）供给能量：每克葡萄糖产热16千焦（4千卡），人体摄入的碳水化合物在体内经消化变成葡萄糖或其他单糖参加机体代谢。每个人膳食中碳水化合物的比例没有规定具体数量，我国营养专家认为，碳水化合物产热量占总热量的60%～65%为宜。平时摄入的碳水化合物主要是多糖，在米、面等主食中含量较高，摄入碳水化合物的同时，能获得蛋白质、脂类、维生素、矿物质、膳食纤维等其他营养物质。而摄入单糖或双糖如蔗糖，除能补充热量外，还能补充其他营养素。
（2）构成细胞和组织：每个细胞都有碳水化合物，其含量为2%～10%，主要以糖脂、糖蛋白和蛋白多糖的形式存在，分布在细脑膜、细胞器膜、细胞浆以及细胞间质中。
（3）节省蛋白质：食物中碳水化合物不足，机体不得不动用蛋白质来满足机体活动所需的能量，这将影响机体用蛋白质进行合成新的蛋白质和组织更新。因此，完全不吃主食，只吃肉类是不适宜的，因肉类中含碳水化合物很少，这样机体组织将用蛋白质产热，对机体没有好处。所以减肥病人或糖尿病患者最少摄入的碳水化合物不要低于150克主食。
（4）维持脑细胞的正常功能：葡萄糖是维持大脑正常功能的必需营养素，当血糖浓度下降时，脑组织可因缺乏能源而使脑细胞功能受损，造成功能障碍，并出现头晕、心悸、出冷汗、甚至昏迷。
（5）其他。碳水化合物中的糖蛋白和蛋白多糖有润滑作用。另外，它可控制细脑膜的通透性，并且是一些合成生物大分子物质的前体，如嘌呤、嘧啶、胆固醇等。
€€第7章 蛋白质
蛋白质是生命的物质基础，没有蛋白质就没有生命。因此，它是与生命及与各种形式的生命活动紧密联系在一起的物质。机体中的每一个细胞和所有重要组成部分都有蛋白质参与。
蛋白质占人体重量的16.3%，即一个60千克重的成年人，其体内约有蛋白质9.8千克。人体内蛋白质的种类很多，性质、功能各异，但都是由20多种氨基酸按不同比例组合而成的，并在体内不断进行代谢与更新。被食入的蛋白质在体内经过消化分解成氨基酸，吸收后在体内主要用于重新按一定比例组合成人体蛋白质，同时新的蛋白质又在不断代谢与分解，时刻处于动态平衡中。因此，食物蛋白质的质和量、各种氨基酸的比例，关系到人体蛋白质合成的量，尤其是青少年的生长发育、孕产妇的优生优育、老年人的健康长寿，都与膳食中蛋白质的量有着密切的关系。
蛋白质的生理功能有：
（1）构造人的身体：蛋白质是一切生命的物质基础，是肌体细胞的重要组成部分，是人体组织更新和修补的主要原料。人体的每个组织：毛发、皮肤、肌肉、骨骼、内脏、大脑、血液、神经、内分泌等都是由蛋白质组成，所以说，饮食造就人本身。
蛋白质对人的生长发育非常重要。比如大脑发育的特点是一次性完成细胞增殖，人的大脑细胞的增长有两个高峰期。第一个是胎儿三个月的时候；第二个是出生后到一岁，特别是0到6个月的婴儿是大脑细胞猛烈增长的时期。到一岁大脑细胞增殖基本完成，其数量已达成人的9/10。所以0到1岁儿童对蛋白质的摄入要求很有特色，对儿童的智力发展尤关重要。
（2）修补人体组织：人的身体由百兆亿个细胞组成，细胞可以说是生命的最小单位，它们处于永不停息的衰老、死亡、新生的新陈代谢过程中。例如年轻人的表皮28天更新一次，而胃黏膜两三天就要全部更新。所以一个人如果蛋白质的摄入、吸收、利用都很好，那么皮肤就是光泽而又有弹性的。反之，人则经常处于亚健康状态。组织受损后，包括外伤，不能得到及时和高质量的修补，便会加速机体衰退。
（3）维持肌体正常的新陈代谢和各类物质在体内的输送。载体蛋白对维持人体的正常生命活动是至关重要的。可以在体内运载各种物质。比如血红蛋白输送氧（红血球更新速率250万/秒）、脂蛋白输送脂肪、细胞膜上的受体还有转运蛋白等。
（4）白蛋白：维持机体内的渗透压的平衡及体液平衡。
（5）维持体液的酸碱平衡。
（6）免疫细胞和免疫蛋白：有白细胞、淋巴细胞、巨噬细胞、抗体（免疫球蛋白）、补体、干扰素等。七天更新一次。当蛋白质充足时，这个部分就很强，在需要时，数小时内可以增加100倍。
（7）构成人体必需的催化和调节功能的各种酶。我们身体有数千种酶，每一种只能参与一种生化反应。人体细胞里每分钟要进行一百多次生化反应。酶有促进食物的消化、吸收、利用的作用。相应的酶充足，反应就会顺利、快捷的进行，我们就会精力充沛，不易生病。否则，反应就变慢或者被阻断。
（8）激素的主要原料。具有调节体内各器官的生理活性。胰岛素是由51个氨基酸分子合成。生长素是由191个氨基酸分子合成。
（9）构成神经递质乙酰胆碱、五羟色氨等。维持神经系统的正常功能：味觉、视觉和记忆。
（10）胶原蛋白：占身体蛋白质的1/3，生成结缔组织，构成身体骨架。如骨骼、血管、韧带等，决定了皮肤的弹性，保护大脑（在大脑脑细胞中，很大一部分是胶原细胞，并且形成血脑屏障保护大脑）。
（11）提供热能。
€€第8章 脂肪
脂类是指一类在化学组成和结构上有很大差异，但都有一个共同特性，即不溶于水而易溶于乙醚、氯仿等非极性溶剂中的物质。通常脂类可按不同组成分为五类，即单纯脂、复合脂、萜类和类固醇及其衍生物、衍生脂类及结合脂类。
脂类物质具有重要的生物功能。脂肪是生物体的能量提供者。脂肪也是组成生物体的重要成分，如磷脂是构成生物膜的重要组分，油脂是机体代谢所需燃料的贮存和运输形式。脂类物质也可为动物机体提供溶解于其中的必需脂肪酸和脂溶性维生素。某些萜类及类固醇类物质如维生素a、d、e、k、胆酸及固醇类激素具有营养、代谢及调节功能。有机体表面的脂类物质有防止机械损伤与防止热量散发等保护作用。脂类作为细胞的表面物质，与细胞识别，种特异性和组织免疫等有密切关系。
（1）脂肪的生理功能
生物体内储存能量的物质并供给能量。1克脂肪在体内分解成二氧化碳和水并产生38kj（9kcal）能量，比1克蛋白质或1克碳水化合物高一倍多。
构成一些重要生理物质。脂肪是生命的物质基础，是人体内的三大组成部分（蛋白质、脂肪、碳水化合物）之一。磷脂、糖脂和胆固醇构成细胞膜的类脂层，胆固醇又是合成胆汁酸、维生素d3和类固醇激素的原料。
维持体温和保护内脏、缓冲外界压力。皮下脂肪可防止体温过多向外散失，减少身体热量散失，维持体温恒定。也可阻止外界热能传导到体内，有维持正常体温的作用。内脏器官周围的脂肪垫有缓冲外力冲击保护内脏的作用。减少内部器官之间的摩擦。
提供必需脂肪酸。
脂溶性维生素的重要来源。鱼肝油和奶油富含维生素a、d，许多植物油富含维生素e。脂肪还能促进这些脂溶性维生素的吸收。
增加饱腹感。脂肪在胃肠道内停留时间长，所以有增加饱腹感的作用。
（2）脂肪的供给量
脂肪无供给量标准。不同地区由于经济发展水平和饮食习惯的差异，脂肪的实际摄入量有很大差异。我国营养学会建议膳食脂肪供给量不宜超过总能量的30%，其中饱和、单不饱和、多不饱和脂肪酸的比例应为1:1:1。亚油酸提供的能量能达到总能量的1%～2%即可满足人体对必需脂肪酸的需要。
（3）脂肪的来源
除食用油脂含约100%的脂肪外，含脂肪丰富的食品为动物性食物和坚果类。动物性食物以畜肉类含脂肪最丰富，且多为饱和脂肪酸；一般动物内脏除大肠外含脂肪量皆较低，但蛋白质的含量较高。禽肉一般含脂肪量较低，多数在10%以下。鱼类脂肪含量基本在10%以下，多数在5%左右，且其脂肪含不饱和脂肪酸多。蛋类以蛋黄含脂肪最高，约为30%左右，但全蛋仅为10%左右，其组成以单不饱和脂肪酸为多。
除动物性食物外，植物性食物中以坚果类含脂肪量最高，最高可达50%以上，不过其脂肪组成多以亚油酸为主，所以是多不饱和脂肪酸的重要来源。
€€第9章 维生素
维生素又名维他命，是维持人体生命活动必需的一类有机物质，也是保持人体健康的重要活性物质。
维生素是人体代谢中必不可少的有机化合物。人体犹如一座极为复杂的化工厂，不断地进行着各种生化反应。其反应与酶的催化作用有密切关系。酶要产生活性，必须有辅酶参加。已知许多维生素是酶的辅酶或者是辅酶的组成分子。因此，维生素是维持和调节机体正常代谢的重要物质。可以说，最好的维生素是以“生物活性物质”的形式，存在于人体组织中。
食物中维生素的含量较少，人体的需要量也不多，但却是绝不可少的物质。膳食中如缺乏维生素，就会引起人体代谢紊乱，以致发生维生素缺乏症。如缺乏维生素a会出现夜盲症、干眼病和皮肤干燥；缺乏维生素d可患佝偻病；缺乏维生素b1可得脚气病；缺乏维生素b2可患唇炎、口角炎、舌炎和阴囊炎；缺乏pp可患癞皮病；缺乏维生素b12可患恶性贫血；缺乏维生素c可患坏血病。
维生素是个庞大的家族，就目前所知的维生素就有几十种，大致可分为脂溶性和水溶性两大类。有些物质在化学结构上类似于某种维生素，经过简单的代谢反应即可转变成维生素，此类物质称为维生素原，例如β-胡萝卜素能转变为维生素a；7-脱氢胆固醇可转变为维生素d3；但要经许多复杂代谢反应才能成为尼克酸的色氨酸则不能称为维生素原。水溶性维生素从肠道吸收后，通过循环到机体需要的组织中，多余的部分大多由尿排出，在体内储存甚少。脂溶性维生素大部分由胆盐帮助吸收，循淋巴系统到体内各器官。体内可储存大量脂溶性维生素。维生素a和d主要储存于肝脏，维生素e主要存于体内脂肪组织，维生素k储存较少。水溶性维生素易溶于水而不易溶于非极性有机溶剂，吸收后体内贮存很少，过量的多从尿中排出；脂溶性维生素易溶于非极性有机溶剂，而不易溶于水，可随脂肪为人体吸收并在体内储积，排泄率不高。
€€第10章 细胞
细胞是由膜包围着含有细胞核（或拟核）的原生质所组成，是生物体的结构和功能的基本单位，也是生命活动的基本单位。细胞能够通过分裂而增殖，是生物体个体发育和系统发育的基础。细胞或是独立的作为生命单位，或是多个细胞组成细胞群体、组织、器官，进而各部分相互作用、相互配合，具有一定的结构及功能，形成系统和个体（动物，主要为人体）；细胞还能够进行分裂和繁殖。细胞是遗传的基本单位，并具有遗传的全能性（但在基因的表达上，具有选择性）。细胞内有成形细胞核的是真核生物（并不是细胞的任何时期都具有成形核），反之，则是原核生物（无成形核，但有拟核，或叫核区）。
在光学显微镜下观察植物的细胞，可以看到它的结构分为下列四个部分：
（1）细胞壁
位于植物细胞的最外层，是一层透明的薄壁。它主要是由纤维素和果胶组成的，孔隙较大，物质分子可以自由透过。细胞壁对细胞起着支持和保护的作用。
（2）细胞膜
细胞壁的内侧紧贴着一层极薄的膜，叫做细胞膜。这层由蛋白质分子和磷脂双层分子组成的薄膜，水和氧气等小分子物质能够自由通过，而某些离子和大分子物质则不能自由通过，因此，它除了起着保护细胞内部的作用以外，还具有控制物质进出细胞的作用：既不让有用物质任意地渗出细胞，也不让有害物质轻易地进入细胞。
细胞膜在光学显微镜下不易分辨。用电子显微镜观察，可以知道细胞膜主要由蛋白质分子和脂类分子构成。在细胞膜的中间，是磷脂双分子层，这是细胞膜的基本骨架。在磷脂双分子层的外侧和内侧，有许多球形的蛋白质分子，它们以不同深度镶嵌在磷脂分子层中，或者覆盖在磷脂分子层的表面。这些磷脂分子和蛋白质分子大都是可以流动的，可以说，细胞膜具有一定的流动性。细胞膜的这种结构特点，对于它完成各种生理功能是非常重要的。
细胞膜的基本结构：第一，脂双层：磷脂、胆固醇、糖脂，每个动物细胞质膜上约有109个脂分子，即每平方微米的质膜上约有5x106个脂分子。第二，膜蛋白，分内在蛋白和外在蛋白两种。内在蛋白以疏水的部分直接与磷脂的疏水部分共价结合，两端带有极性，贯穿膜的内外；外在蛋白以非共价键结合在固有蛋白的外端上，或结合在磷脂分子的亲水头上。如载体、特异受体、酶、表面抗原。第三，膜糖和糖衣：糖蛋白、糖脂。
细胞膜的特性：第一，结构特性，以凝脂双分子层作为基本骨架——流动性；第二，功能特性，载体蛋白在一定程度上决定了细胞内生命活动的丰富程度——选择透过性。
（3）细胞质
细胞膜包着的黏稠透明的物质，叫做细胞质。在细胞质中还可看到一些带折光性的颗粒，这些颗粒多数具有一定的结构和功能，类似生物体的各种器官，因此叫做细胞器。例如，在绿色植物的叶肉细胞中，能看到许多绿色的颗粒，这就是一种细胞器，叫做叶绿体。绿色植物的光合作用就是在叶绿体中进行的。在细胞质中，往往还能看到一个或几个液泡，其中充满着液体，叫做细胞液。在成熟的植物细胞中，液泡合并为一个中央大液泡，其体积占去整个细胞的大半。
细胞质不是凝固静止的，而是缓缓地运动着的。在只具有一个中央液泡的细胞内，细胞质往往围绕液泡循环流动，这样便促进了细胞内物质的转运，也加强了细胞器之间的相互联系。细胞质运动是一种消耗能量的生命现象。细胞的生命活动越旺盛，细胞质流动越快，反之，则越慢。细胞死亡后，其细胞质的流动也就停止了。
除叶绿体外，植物细胞中还有一些细胞器，它们具有不同的结构，执行着不同的功能，共同完成细胞的生命活动。这些细胞器的结构需用电子显微镜观察。在电镜下观察到的细胞结构称为亚显微结构。
（4）细胞核
细胞质里含有一个近似球形的细胞核，是由更加黏稠的物质构成的。细胞核通常位于细胞的中央，成熟的植物细胞的细胞核，往往被中央液泡推挤到细胞的边缘。细胞核中有一种物质，易被洋红、苏木精、甲基绿等碱性染料染成深色，叫做染色质。生物体用于传种接代的物质即遗传物质，就在染色质上。当细胞进行有丝分裂时，染色质就变化成染色体。
多数细胞只有一个细胞核，有些细胞含有两个或多个细胞核，如肌细胞、肝细胞等。细胞核可分为核膜、染色质、核液和核仁四部分。核膜与内质网相通连，染色质位于核膜与核仁之间。染色质主要由蛋白质和dna组成。dna是一种有机物大分子，又叫脱氧核糖核酸，是生物的遗传物质。在有丝分裂时，染色体复制，dna也随之复制为两份，平均分配到两个子细胞中，使得后代细胞染色体数目恒定，从而保证了后代遗传特性的稳定。还有rna，rna是dna在复制时形成的单链，它传递信息，控制合成蛋白质，其中有转移核糖核酸（trna）、信使核糖核酸（mrna）和核糖体核糖核酸（rrna）。
动物细胞与植物细胞相比较，具有很多相似的地方，如动物细胞也具有细胞膜、细胞质、细胞核等结构。但是动物细胞与植物细胞又有一些重要的区别，如动物细胞的最外面是细胞膜，没有细胞壁；动物细胞的细胞质中不含叶绿体，也不形成中央液泡。
总之，不论是植物还是动物，都是由细胞构成的。细胞是生物体结构和功能的基本单位。
€€第11章 细菌
细菌是生物的主要类群之一，属于细菌域。细菌是所有生物中数量最多的一类，据估计，其总数约有5×10的三十次方个。细菌的个体非常小，目前已知最小的细菌只有0.2微米长，因此大多只能在显微镜下看到它们。细菌一般是单细胞，细胞结构简单，缺乏细胞核、细胞骨架以及膜状胞器，例如粒线体和叶绿体。基于这些特征，细菌属于原核生物（prokaryota）。原核生物中还有另一类生物称做古细菌（archaea），是科学家依据演化关系而另辟的类别。为了区别，本类生物也被称作真细菌（eubacteria）。
细菌广泛分布于土壤和水中，或者与其他生物共生。人体身上也带有相当多的细菌。据估计，人体内及表皮上的细菌细胞总数约是人体细胞总数的十倍。此外，也有部分种类分布在极端的环境中，例如温泉，甚至是放射性废弃物中，它们被归类为嗜极生物，其中最著名的种类之一是海栖热袍菌（thermotoga maritima），科学家是在意大利的一座海底火山中发现这种细菌的。然而，细菌的种类是如此之多，科学家研究过并命名的种类只占其中的小部份。细菌域下所有门中，只有约一半包含能在实验室培养的种类。
细菌的营养方式有自营及异营，其中异营的腐生细菌是生态系中重要的分解者，使碳循环能顺利进行。部分细菌会进行固氮作用，使氮元素得以转换为生物能利用的形式。
细菌对环境、人类和动物，既有好处又有危害。一些细菌成为病原体，导致了破伤风、伤寒、肺炎、梅毒、霍乱和肺结核。在植物中，细菌导致叶斑病、火疫病和萎蔫。感染方式包括接触、空气传播、食物、水和带菌微生物。病原体可以用抗菌素处理，抗菌素分为杀菌型和抑菌型。
细菌通常与酵母菌及其他种类的真菌一起用于酦酵食物，例如在醋的传统制造过程中，就是利用空气中的醋酸菌使酒转变成醋。其他利用细菌制造的食品还有奶酪、泡菜、酱油、醋、酒、优格等。细菌也能够分泌多种抗生素，例如链霉素即是由链霉菌所分泌的。
细菌能降解多种有机化合物的能力也常被用来清除污染，称做生物复育。举例来说，科学家利用嗜甲烷菌来分解美国佐治亚州的三氯乙烯和四氯乙烯污染。
细菌也对人类活动有很大的影响。一方面，细菌是许多疾病的病原体，包括肺结核、淋病、炭疽病、梅毒、鼠疫、砂眼等疾病，都是由细菌所引发。然而，人类也时常利用细菌，例如奶酪及优格的制作、部分抗生素的制造、废水的处理等，都与细菌有关。在生物科技领域中，细菌有也被广泛的运用。
€€第12章 免疫力
免疫力是人体自身的防御机制，是人体识别和消灭外来侵入的任何异物（病毒、细菌等）；是处理衰老、损伤、死亡、变性的自身细胞以及识别和处理体内突变细胞和病毒感染细胞的能力。现代免疫学认为，免疫力是人体识别和排除“异己”的生理反应。人体内执行这一功能的是免疫系统。
数百万年来，人类生活在一个既适合生存又充满危险的环境，生存得到了存续，人类也获得了非凡的免疫力。所以说免疫力是生物进化过程的产物。
（1）免疫力低下的表现
免疫力低下的身体易于被感染或患癌症；免疫力通常也会产生对身体产生不利影响，如引发过敏反应、自身免疫疾病等。
各种原因使免疫系统不能正常发挥保护作用，在此情况下，极易招致细菌、病毒、真菌等感染，因此，免疫力低下最直接的表现就是容易生病。因经常患病，加重了机体的消耗，所以一般有体质虚弱、营养不良、精神萎糜、疲乏无力、食欲降低、睡眠障碍等表现，生病、打针吃药便成了家常便饭。每次生病都要很长时间才能恢复，而且常常反复发作。长此以往会导致身体和智力发育不良，还易诱发重大疾病。
深层原因是免疫力低下或免疫力不健全。当人体免疫功能失调，或者免疫系统不健全时，下列问题就会反复发作：感冒反复发作、扁桃体炎反复发作、哮喘反复发作、支气管炎反复发作、肺炎反复发作、腹泻反复发作……所以千万不可小视。
（2）怎样提高自身免疫力
全面均衡适量营养。维生素a能促进糖蛋白的合成，细胞膜表面的蛋白主要是糖蛋白，免疫球蛋白也是糖蛋白。现今都市人不愿意吃猪肝，它含有丰富的维生素，维生素a摄入不足，呼吸道上皮细胞缺乏抵抗力，常常容易患病。
维生素c缺乏时，白细胞内维生素c含量减少，白细胞的战斗力减弱，人体易患病。
除此之外，微量元素锌、硒、维生素b1、b2等多种元素都与人体非特异性免疫功能有关。所以，除了做到一日三餐全面均衡适量外，还要注意营养平衡。
适度劳逸。适度劳逸是健康之母，人体生物钟正常运转是健康保证，而生物钟“错点”便是亚健康的开始。
经常锻炼。现代人热衷于都市生活忙于事业，身体锻炼的时间越来越少。加强自我运动可以提高人体对疾病的抵抗能力。
培养多种兴趣，保持精力旺盛。广泛的兴趣爱好，会使人受益无穷，不仅可以修身养性，而且能够辅助治疗一些心理疾病。
戒烟限酒。医学证明，吸烟时人体血管容易发生痉挛，局部器官血液供应减少，营养素和氧气供给减少，尤其是呼吸道黏膜得不到氧气和养料供给，抗病能力也就随之下降。少酒有益健康，嗜酒、醉酒、酗酒会削减人体免疫功能，必须严格限制。
心理健康。善待压力，把压力看作是生活不可分割的一部分，学会适度减压，以保证健康、良好的心境。
€€第13章 化学变化
化学变化在生产和生活中普遍存在。如铁的生锈、节日的焰火、酸碱中和等等。宏观上可以看到各种化学变化都产生了新物质，这是化学变化的特征。从微观上可以理解化学变化的实质：化学反应前后原子的种类、个数没有变化，仅仅是原子与原子之间的结合方式发生了改变。例如对于分子构成的物质来说，就是原子重新组合成新物质的分子。
物质的化学性质需要通过物质发生化学变化才能表现出来，因此可以利用使物质发生化学反应的方法来研究物质的化学性质，制取新的物质。
化学变化常伴有光、热、气体、沉淀产生或颜色气味改变等表现现象发生，可以参照这些现象来判断有无化学反应发生。但要注意跟物理变化的区别。
物理变化也常伴有发光（电灯）、放热（摩擦）、放出气体（启开汽水瓶盖）、颜色变化（氧气变成液氧）等现象发生，只是没有新物质生成，这是物理变化与化学变化的根本区别。根据反应物、生成物种类不同可以把化学反应分为化合、分解、置换和复分解4种基本类型。
也可以从其他角度给化学反应分类，如分成氧化还原反应与非氧化还原反应；吸热反应与放热反应等等。物体在化学变化中表现出来的性质是化学性质。
€€第14章 物理变化
物理变化，是没有新物质生成的变化。如固态的冰受热熔化成水，液态的水蒸发变成水蒸汽；水蒸汽冷凝成水，水凝固成冰。水在三态变化中只是外形和状态变化了，并没有新的物质产生出来，所以属于物理变化。
石墨在一定条件下变成金刚石就不是物理变化，而是化学变化，因为它变成了另外一种单质。物理变化前后，物质的种类不变、组成不变、化学性质也不变。这类变化的实质是分子的聚集状态（间隔距离、运动速度等）发生了改变，导致物质的外形或状态随之改变。物理变化表现该物质的物理性质。物理变化与化学变化有着本质的区别。
€€第15章 ph试纸
化学离不开溶液，溶液有酸碱之分。检验溶液酸碱性的“尺子”是“广泛ph试纸”。这是一种现成的试纸，使用时，撕下一条，滴上一滴溶液，从它的颜色变化就可以知道溶液的酸碱性，十分方便。ph试纸按测量精度上可分0.2级、0.1级、0.01级或更高精度。
ph试纸上有甲基红、溴甲酚绿、百里酚蓝这三种指示剂。甲基红、溴甲酚绿、百里酚蓝和酚酞一样，在不同ph值的溶液中均会按一定规律变色。甲基红的变色范围是ph4.4（红）～6.2（黄），溴甲酚绿的变色范围是ph3.6（黄）～5.4（绿），百里酚蓝的变色范围是ph6.7（黄）～7.5（蓝）。用定量甲基红加定量溴甲酚绿加定量百里酚蓝的混合指示剂浸渍中性白色试纸，晾干后制得的ph试纸可用于测定溶液的ph值便不难理解了。
什么是ph？ph=-1g[h+]，用来量度物质中氢离子的活性。这一活性直接关系到水溶液的酸性、中性和碱性。水在化学上是中性的，但不是没有离子，即使化学纯水也有微量被离解：严格地讲，只有在与水分子水合作用以前，氢核不是以自由态存在。
试纸的使用方法：
首先，检验溶液的酸碱度：取一小块试纸在表面皿或玻璃片上，用洁净的玻璃棒蘸取待测液点滴于试纸的中部，观察变化稳定后的颜色，判断溶液的性质。其次，检验气体的酸碱度：先用蒸馏水把试纸润湿，粘在玻璃棒的一端，再送到盛有待测气体的容器口附近，观察颜色的变化，判断气体的性质。（试纸不能触及器壁）
注意：试纸不可直接伸入溶液；试纸不可接触试管口、瓶口、导管口等；测定溶液的ph时，试纸不可事先用蒸馏水润湿，因为润湿试纸相当于稀释被检验的溶液，这会导致测量不准确。正确的方法是用蘸有待测溶液的玻璃棒点滴在试纸的中部，待试纸变色后，再与标准比色卡比较来确定溶液的ph；ⅳ取出试纸后，应将盛放试纸的容器盖严，以免被实验室的一些气体沾污。
€€第16章 元素之谜
在十九世纪初期，人们已经发现了不少元素。在这些元素的状态和性质方面，有些极为相似，有些则完全不同，有些元素在某些性质方面很相似，但在另一些方面却又差别很大。化学家们很自然地产生了一种寻求元素相之间内在联系从而把元素作一科学分类的要求。科学家们在这方面作了不少的工作，曾发表了部分元素间相互联系的论述。
1829年德国段柏莱纳根据元素性质的相似性，提出“三素组”的分类法，并指出每组中间元素的原子量大约等于两端的元素原子量的平均值。但他当时只排了五个三素组，还有许多元素没找到其间相互联系的规律。
1864年德国迈耶按元素的原子量顺序把元素分成六组，使化学性质相似的元素排在同一纵行里。但也没有指出原子量跟所有元素之间究竟有什么联系。
1865年英国纽兰兹把当时所知道的元素按原子量增加的顺序排列，发现每个元素的位置前后的第七个元素有相似的性质。他称这个规律叫“八音律”。他的缺点在于机械地看待原子量，把一些元素（mn、fe等）放在不适当的位置上而把表排满，没有考虑发现新元素的可能性。
直到1868年，迈耶发表了著名的原子体积周期性图解。都未找出元素间最根本的内在联系，但却一步步地向真理逼近，为发现元素周期律开辟了道路。
1869年，俄国化学家门捷列总结了前人的经验。经过长期研究，花了很大的精力，终于年发现了化学元素周期律。一位彼得堡小报的记者向他打听成功的奥秘：“你是怎样想到你的周期律的？”捷列夫哈哈笑着答道：“这个问题我大约考虑了20年，而他们却认为，坐着不动，五个戈比一行，五个戈比一行地写着，突然就成了。事情并不是这样！”
门捷列夫的“周期表”比纽兰兹的元素表更为复杂，也更接近我们今天认为是正确的东西。当某一元素的性质使他不能按原子量排列时，门氏就大胆地把它的位调换一下。他这祥做的根据是：元素的性质比元素的原子量更为重要。后来终于证明，他这样做是正确的。例如碲的原子量是127.61，如果按原子量排，它应排在碘的后面，因碘的原子量是126.91。但是，在周期表中，门捷列夫把碲提到碘的前面，以便使它位于性质和它极为相似的硒的下面，并使碘位于性质和碘极为相似的溴的下面。
最重要的一点，在排列不致违背既定的原则时，门捷列夫就毫不踌躇地在周期表中留出空位，并以一种似乎是非常大胆的口气宣布：位于空位的元素将来一定会被发现。不仅如此，他还用表中待填补进去的元素的。上、下两个元素的特性作为参考，指出它们的大致性状。他所预言的三种元素，还在他在世时全部都被发现了。因此，他亲眼看到了他提出的这个体系的胜利，这是多么的高兴。
1875年法国化学家德布瓦博德朗发现了第一个待填补的元素，定名为镓。
1879年瑞典化学家尼尔森发现了第二个待填补的元素，定名为钪。1886年，德国化学家文克勒又发现第三个待填补的元素，定名为锗。这三个元素的性状都和门捷列夫的预言几乎完全相符。门捷列夫由于发现元素周期律，闻名于全世界。他光荣地担任了世界上一百多个科学团体的名誉会员。
门捷列夫的兴趣非常广泛。他对物理学、化学、气象学、流体力学等，都有许多贡献。但他的生活却十分简朴。他的衣服式样常常落后别人十年以至二十年，他毫不在乎他说：“我的心思在周期表上，不在衣服上。”
门捷列夫年过七旬后，积劳成疾，双目半盲。但他仍然每天清早开始工作，一口气写到下午五点半，饭后又接着写作。1907年1月20日清晨5时，他因肺炎逝世，时年73岁。当时他面前的写字台上还放着一本末写完的关于科学和教育的著作。在他临去世时，手里还握着笔。长长的送葬队伍，达几万人之多。队伍前面，既不是花圈，也不是遗像，而是几十位学生抬着的大木牌，牌上画着化学元素周期表-他一生的主要功绩！
€€第17章 伏打电池
1786年的一天，意大利解剖，学教授伽伐尼正在实验室里做解剖实验。只见他用解剖刀熟练地将一只用作实验的青蛙的腿部切开，再用刀尖一剔，剥出腿部的神经。就在这时，他发现蛙腿一阵阵痉挛，快速地一张一弛，抽搐个不停。伽伐尼觉得奇怪，又一连切开几只青蛙的腿部，每只都一伸一缩地抽搐着。伽伐尼停下手中的活，苦苦思索起来，是什么原因，使蛙腿这样抽搐的呢？
伽伐尼接连几天寝食不安，他苦苦思索的问题一直找不到满意的答案。他随手拿起一本书无心地翻阅着，突然有句话使他的眼睛一亮。“上帝如果给宇宙以灵魂，这灵魂是什么呢？是电。”德国哲学家谢林的这句话，真的触动了伽伐尼的灵感。“对！会不会是电呢？”他这样问自己。他想起在一本书上看到过的一篇介绍电鳗的文章，一个实验计划在他的心中形成了。
他将青蛙腿上的皮剥去，放在一块铜板和一块铁板之间，发现蛙腿上的肌肉与神经同样发生抽动。这跟那篇介绍电鳗电的文章所说的情况一样，伽伐尼因此断定，蛙腿也能放电。他用自己的名字来命名这种电，称为伽伐尼电，也称生物电。
伽伐尼发现生物电的消息传开后，人们为之震动，但是也有不少人提出种种怀疑。于是在1793年的一天，伽伐尼决定到英国皇家学会去表演他的新发现。
这是继富兰克林之后，人们在电的知识方面又一个爆炸性新闻，所以这天皇家学会实验的盛况，真可以用人山人海来形容。只见台上放着一张实验桌，为了使众多的参观者看得清楚，伽伐尼改进了自己的实验：他在实验桌上横着架起一根细细的铁梁，上面挂上一溜铜钩，将解剖后的青蛙一个个挂在铜钩上。只见那些青蛙的蛙腿一个个抽动起来，像是一群五音不全的乐盲在胡乱地踩着舞点起舞一般。看得在座的教授、学者个个瞠目结舌。实验完了，伽伐尼用凡动物身上都带电的道理把这一现象作了一番解释，人人听了都心服口服。实验完后，个个上前，向伽伐尼献上几句赞词。伽伐尼也满面春风，洋洋得意。
这时在观看的人群中有一个名叫伏打的意大利人，他目不转睛地看完实验后，一个人从边门退出了会场，匆匆往家里走去。他想，谁知那些青蛙是真死假死，有电无电，让我回家亲自试它一试。
这个叫伏打的年轻人，从小聪慧好学，尤其喜好钻研电学，从24岁起就开始发表电学论文，32岁时又发现了电盘，更是名声大噪，被聘为教授。看了今天的实验后，他心中自有许多疑问。自这天起，他足不出户，闭门研究。几个月后，他向皇家学会送了一份报告，声称“蛙腿抽动”之谜已经被他揭开，而答案根本不是什么“生物电”。为了证明他的观点，他也要求公开在皇家学会作实验表演。
皇家学会同意了伏打的要求。这一天，自然又是人头攒动，前来观看的人把皇家学会的大厅挤得水泄不通。伏打照着上次伽伐尼的程序把青蛙一一解剖，然后又将钩子挂在架在实验桌的一道横梁上。这回，所有的人都清清楚楚地看到那些青蛙个个都纹丝不动，就像是泥捏的一般。
伏打见大家正不解其意，便放声解释说：“上次诸位在这里观看伽伐尼教授的实验表演，伽伐尼教授解释蛙腿抽动是由于生物电的缘故。其实，那是一种错觉。伽伐尼教授当时用铜钩钩起青蛙，挂在铁的梁上。不同的金属会产生微弱的电流。蛙腿是受这种电流的刺激后才抽动的，并不是它自身放出什么生物电。”
人们听了发出一阵喧哗。伏打提高了嗓门继续说道：“今天，我用的是铁梁、铁钩，因为同一种金属不产生电，所以蛙腿就不动了。在伽伐尼先生的那次实验中，蛙腿实际上起到了两种金属之间产生电流的敏感验电器的作用。”这一番解释，同样使人人听了心服口服。实验完后，也同上次一样，个个上前，向伏打献上几句赞词，伏打满面春风，自然也是得意非凡。
不过，伏打并没有因为这次表演的成功而陶醉，他在这几个月闭门实验的过程中，渐渐地产生了一个想法，他决心要把自己的这个想法变成现实。
于是伏打回到他执教的意大利帕维亚大学，闭门不出，含辛茹苦地在实验室里一干就是七年。他终于发现经过酸浸的金属会产生更强的电效应。接着他根据这个发现，做了许多锌板和铜板，将一块锌板和一块铜板放在一起，再用一块浸透酸的呢绒压上，以后不断照此一层层重复，叠到30层左右，形成一个柱状，便产生了很强的电流。这就是世界上的第一个电池。当时称伏打电堆或伏打柱。伏打告诉人们说：这柱叠得越高，电流就越强。他用自己创立的电位差理论来解释这一现象。他说，不同金属接触，表面会出现异性电荷，也即电压。在实验中，他还摸索出这样一个序列：铅、锌、锡、镉、锑、铋、汞、铁、铜、银、金、铂、钯。在这一序列里的任何一种金属跟它后面的金属接触都会产生电，而且是前面的带正电，后面的带负电。有了电压，就会有电流。伏打发明的伏打堆只要与电路连接起来，就能不断产生很强的电流。
后来，人们为了纪念伏打，便把电压的单位用他的名字来命名，简称为“伏”。
伏打发明电池是在1800年。这是电学史上的一个里程碑。首先，人们对电的认识一下子跳出了静电的范围，不再是摩擦毛皮上的电，雷雨中的电，莱顿瓶中的电，抑或电鳗身上的电，而是能人为控制的流动的电。其次，由于伏打发明了持久性的电源，电技术也就由此而生，例如1809年，英国科学家戴维发现两根碳棒通电后，在碳棒间会产生弱光，这就是后来照明用的弱光源——电弧灯，这一发明启发了大发明家爱迪生，使他发明了电灯。第三，伏打电池的发明还孕育了一门新的学科——电化学的产生，并且推动化学的发展。就在伏打电池发明的当年，英国人威尼科尔森和卡莱包尔进行逆推理，他们想既然化学能可以变成电能，那么电能也一定有助于发生化学作用。他俩用两根金丝浸在水里通电，把水分解为氢和氧两种元素。英国人戴维在1808年研究了大量能够组成电池两极的材料，结果从苛性碱中分解出两种新的金属——钾和钠。这以后，他又相继发现了钙、锶、钡、镁、硼、氯等新元素。在大量新元素被发现的基础上，戴维提出了是电促使元素组成化合物的观点。后来有位名叫柏齐力阿斯的瑞典科学家，根据戴维的理论，提出一种学说，认为所有元素都有正负两个电极，按正负两极电量的不同而相吸并化合抵消了部分电性，未抵消部分的电性还可以组成更复杂的化合物。
真是“蛙腿引出大发明”。看来科学史上的许多大发明看起来常常起于偶然，其实往往都带有一定的必然性。
€€第18章 纳米技术
“纳米”是英文nano的译名，是一种长度单位，原称毫微米，就是10的-9次方米（10亿分之一米），约相当于45个原子串起来那么长。纳米结构通常是指尺寸在100纳米以下的微小结构。
从具体的物质说来，人们往往用细如发丝来形容纤细的东西，其实人的头发一般直径为20～50微米，并不细。单个细菌用肉眼看不出来，用显微镜测出直径为5微米，也不算细。极而言之，1纳米大体上相当于4个原子的直径。假设一根头发的直径为0.05毫米，把它径向平均剖成5万根，每根的厚度即约为1纳米。
纳米技术是一门交叉性很强的综合学科，研究的内容涉及现代科技的广阔领域。纳米科学与技术主要包括：纳米体系物理学、纳米化学、纳米材料学、纳米生物学、纳米电子学、纳米加工学、纳米力学等。这七个相对独立又相互渗透的学科和纳米材料、纳米器件、纳米尺度的检测与表征这三个研究领域。纳米材料的制备和研究是整个纳米科技的基础。其中，纳米物理学和纳米化学是纳米技术的理论基础，而纳米电子学是纳米技术最重要的内容。
从迄今为止的研究来看，关于纳米技术分为三种概念：
第一种，是1986年美国科学家德雷克斯勒博士在《创造的机器》一书中提出的分子纳米技术。根据这一概念，可以使组合分子的机器实用化，从而可以任意组合所有种类的分子，可以制造出任何种类的分子结构。这种概念的纳米技术还未取得重大进展。
第二种概念把纳米技术定位为微加工技术的极限。也就是通过纳米精度的“加工”来人工形成纳米大小的结构的技术。这种纳米级的加工技术，也使半导体微型化即将达到极限。现有技术即使发展下去，从理论上讲终将会达到限度，这是因为，如果把电路的线幅逐渐变小，将使构成电路的绝缘膜变得极薄，这样将破坏绝缘效果。此外，还有发热和晃动等问题。为了解决这些问题，研究人员正在研究新型的纳米技术。
第三种概念是从生物的角度出发而提出的。本来，生物在细胞和生物膜内就存在纳米级的结构。当前，纳米技术的研究和应用主要在材料和制备、微电子和计算机技术、医学与健康、航天和航空、环境和能源、生物技术和农产品等方面。用纳米材料制作的器材重量更轻、硬度更强、寿命更长、维修费更低、设计更方便。利用纳米材料还可以制作出特定性质的材料或自然界不存在的材料，制作出生物材料和仿生材料。
纳米技术和信息科学技术、生命科学技术是当前的科学发展主流，它们的发展将使人类社会、生存环境和科学技术本身变得更美好。
€€第19章 生物进化论
原始生命过于简单，而今天世界上的生命形式十分复杂；原始生命是单一的，而今天世界上生命的物种是多样的，十分丰富；原始生命是低级的，而今天世界上的生命已走向高级。这种变化是个什么样的过程？这个过程的动力和机制是什么？
英国生物学家达尔文生活在19世纪，在他之前出现了各种各样的进化论思想：古希腊哲学家的预言；法国植物园院长布丰的生物分类思想；达尔文的祖父提出的生物进化的可能性；法国生物学家拉马克的进化论思想；苏格兰地质学家赖尔的地质渐变论思想。但由于种种局限性，最终在达尔文手中完成的进化论在科学界和科学界之外引起的震动最为强烈，最为深刻，也最为久远。
1831年，达尔文作为博物学家随贝格尔号自东向西作环球探险航行，历时5年。达尔文的任务是在那一片未开发的世界仲裁激动、植物和岩石样本。这5年对他进化论思想的形成具有决定性意义，他自己就曾说：“贝格尔舰上的旅行，是我一生中最重大的事件，并且决定了我的全部研究事业”。
随船航行的5年，达尔文一路观察和记录，采集了许多珍贵的标本，并大量地使用了观察方法、比较方法、分类方法、归纳方法和历史方法，搜集和整理了大量的感性材料，进行了大量的思考。这使他从一个确信物种不变的神学专业毕业生转化为进化论者。
达尔文进化论认为，生物有一个缓慢的变化过程，物种不是被分别创造出来的，一个物种是从原有的另一物种传下来的。整个生物系统发展是一个从一到多、从简单到复杂、从低级到高级的演化过程，在进化中物种会发生变化。那么，生物是如何进化的？要真正解开进化之谜，就必须搞清进化的原因和机制。
达尔文认为，进化的机制是自然选择。达尔文观察到，生物界普遍存在着繁殖过剩的现象，繁殖过剩必然导致生存斗争。生存斗争是每时每刻都存在的，所以不断地有生物死亡的事情发生。在生存斗争中如何分出高低胜负呢？达尔文的回答是，哪个个体或个体的哪种特征适应了残酷的斗争环境，便会被保留下来，否则就被淘汰掉，即适者生存。一对生物所产生的许多后代，发育是不平衡的，其器官的形态、功能、特性或多或少有某些差别，这些微小的、不显著的、偶然的变异在生存斗争中经受检验，大自然像一台精密仪器，无所不在，年复一年，不知不觉地工作着，把好的、对生物个体有用的变异保留下来，把坏的、不利的变异排斥掉，这就是自然选择。适者生存既是选择的标准，也是选择的结果。这种选择还会将有利的变异通过遗传保留、积累起来。天长日久的生存斗争和自然选择，会使偶然的变异成为必然的属性，生物会产生变种，这就是物种不断进化的过程。
总之，生存斗争是物种进化的前提，自然选择是物种进化的途径，在生存斗争中的自然选择，是物种进化的机制，适者生存是自然选择的标准也是选择的结果。
€€第20章 遗传基因
现代医学研究证明，除外伤外，几乎所有的疾病都和基因有关系。像血液分不同血型一样，人体中正常基因也分为不同的基因型，即基因多态型。不同的基因型对环境因素的敏感性不同，敏感基因型在环境因素的作用下可引起疾病。另外，异常基因可以直接引起疾病，这种情况下发生的疾病为遗传病。
可以说，引发疾病的根本原因有三种：
（1）基因的后天突变；
（2）正常基因与环境之间的相互作用；
（3）遗传的基因缺陷。
绝大部分疾病，都可以在基因中发现病因。
基因通过其对蛋白质合成的指导，决定我们吸收食物，从身体中排除毒物和应对感染的效率。
第一类与遗传有关的疾病有4000多种，通过基因由父亲或母亲遗传获得。
第二类疾病是常见病，例如心脏病、糖尿病、多种癌症等，是多种基因和多种环境因素相互作用的结果。
基因是人类遗传信息的化学载体，决定我们与前辈的相似和不相似之处。在基因“工作”正常的时候，我们的身体能够发育正常，功能正常。如果一个基因不正常，甚至基因中一个非常小的片断不正常，则可以引起发育异常、疾病，甚至死亡。
健康的身体依赖身体不断的更新，保证蛋白质数量和质量的正常，这些蛋白质互相配合保证身体各种功能的正常执行。每一种蛋白质都是一种相应的基因的产物。
基因可以发生变化，有些变化不引起蛋白质数量或质量的改变，有些则引起。基因的这种改变叫做基因突变。蛋白质在数量或质量上发生变化，会引起身体功能的不正常以致造成疾病。
€€第21章 克隆技术
克隆是英文“clone”或“cloning”的音译，而英文“clone”则起源于希腊文“klone”，原意是指幼苗或嫩枝，以无性繁殖或营养繁殖的方式培育植物，如扦插和嫁接。在大陆译为“无性繁殖”，在台湾与港澳一般意译为复制或转殖或群殖。中文也有更加确切的词表达克隆，“无性繁殖”、“无性系化”以及“纯系化”。
克隆是指生物体通过体细胞进行的无性繁殖，以及由无性繁殖形成的基因型完全相同的后代个体组成的种群。通常是利用生物技术由无性生殖产生与原个体有完全相同基因组之后代的过程。科学家把人工遗传操作动物繁殖的过程叫克隆，这门生物技术叫克隆技术，其本身的含义是无性繁殖，即由同一个祖先细胞分裂繁殖而形成的纯细胞系，该细胞系中每个细胞的基因彼此相同。
克隆也可以理解为复制、拷贝，就是从原型中产生出同样的复制品，它的外表及遗传基因与原型完全相同。时至今日，“克隆”的含义已不仅仅是“无性繁殖”，凡是来自同一个祖先，无性繁殖出的一群个体，也叫“克隆”。这种来自同一个祖先的无性繁殖的后代群体也叫“无性繁殖系”，简称无性系。简单讲就是一种人工诱导的无性繁殖方式。但克隆与无性繁殖是不同的。无性繁殖是指不经过雌雄两性生殖细胞的结合、只由一个生物体产生后代的生殖方式，常见的有孢子生殖、出芽生殖和分裂生殖。由植物的根、茎、叶等经过压条或嫁接等方式产生新个体也叫无性繁殖。绵羊、猴子和牛等动物没有人工操作是不能进行无性繁殖的。克隆羊多利也是克隆的产物。关于克隆的设想，我国明代的大作家吴承恩已有精彩的描述——孙悟空经常在紧要关头拔一把猴毛变出一大群猴子，这当然是神话，但用今天的科学名词来讲就是孙悟空能迅速的克隆自己。从理论上讲，猴子毛含全部脱氧核糖核酸序列，也就是可以克隆，但是事实上，我们的技术没有先进到这样的地步。
另外一种克隆方法是提取两个或多个人的基因细胞进行组合形成胚胎，出生后的克隆人将有提供基因的几个人的特征。就像游戏（终极刺客代号47）里面的克隆人47\17号一样，主角杀手47是一个克隆人。他的基因来源于五个人的组合在一起。
神奇的克隆正向人类展示它诱人的前景。