坎贝尔生物学

引用

Urry, L. A., Cain, M. L., Wasserman, S. A., Minorsky, P. V., & Orr, R. B. (2020). Campbell Biology (12th ed.). Pearson.

章节概要

第12版共56章，分为八个单元。开篇先有一章讲生物学的主题；各单元之后是附录：答案、生命分类、光学显微镜与电子显微镜的比较，以及科学技能复习。出版社称这是一部带领学生走过课程每个单元的教材，帮助学生跨尺度联系概念、解读数据并培养科学技能。以下各节按章号顺序介绍。

第1章：Evolution, the Themes of Biology, and Scientific Inquiry（进化、生物学的主题与科学探究）

开篇一章介绍贯穿全书的主题，其中以进化居首，同时介绍作为一种工作方式的科学探究。

第1单元：生命的化学（第2–5章）

四章：“The Chemical Context of Life”（生命的化学背景）、“Water and Life”（水与生命）、“Carbon and the Molecular Diversity of Life”（碳与生命的分子多样性）和“The Structure and Function of Large Biological Molecules”（生物大分子的结构与功能）。它们为随后的细胞各章提供化学基础。

第2单元：细胞（第6–12章）

七章：“A Tour of the Cell”（细胞之旅）、“Membrane Structure and Function”（膜的结构与功能）、“An Introduction to Metabolism”（新陈代谢导论）、“Cellular Respiration and Fermentation”（细胞呼吸与发酵）、“Photosynthesis”（光合作用）、“Cell Communication”（细胞通讯）和“The Cell Cycle”（细胞周期）。该单元从细胞结构讲到能量与代谢，再讲到信号传递与分裂。

第3单元：遗传学（第13–21章）

九章：“Meiosis and Sexual Life Cycles”（减数分裂与有性生活史）、“Mendel and the Gene Idea”（孟德尔与基因概念）、“The Chromosomal Basis of Inheritance”（遗传的染色体基础）、“The Molecular Basis of Inheritance”（遗传的分子基础）、“Gene Expression: From Gene to Protein”（基因表达：从基因到蛋白质）、“Regulation of Gene Expression”（基因表达的调控）、“Viruses”（病毒）、“DNA Tools and Biotechnology”（DNA工具与生物技术）和“Genomes and Their Evolution”（基因组及其进化）。顺序是从经典遗传学到分子遗传学和基因组学。

第4单元：进化机制（第22–25章）

四章：“Descent with Modification: A Darwinian View of Life”（带有改变的传衍：达尔文的生命观）、“The Evolution of Populations”（种群的进化）、“The Origin of Species”（物种的起源）和“The History of Life on Earth”（地球上的生命史）。

第5单元：生物多样性的进化史（第26–34章）

九章：

• “Phylogeny and the Tree of Life”（系统发生与生命之树）
• “Bacteria and Archaea”（细菌与古菌）
• “Protists”（原生生物）
• “Plant Diversity I: How Plants Colonized Land”（植物多样性 I：植物如何占领陆地）
• “Plant Diversity II: The Evolution of Seed Plants”（植物多样性 II：种子植物的进化）
• “Fungi”（真菌）
• “An Overview of Animal Diversity”（动物多样性概述）
• “An Introduction to Invertebrates”（无脊椎动物导论）
• “The Origin and Evolution of Vertebrates”（脊椎动物的起源与进化）

第6单元：植物的形态与功能（第35–39章）

五章：“Vascular Plant Structure, Growth, and Development”（维管植物的结构、生长与发育）、“Resource Acquisition and Transport in Vascular Plants”（维管植物的资源获取与运输）、“Soil and Plant Nutrition”（土壤与植物营养）、“Angiosperm Reproduction and Biotechnology”（被子植物的繁殖与生物技术）和“Plant Responses to Internal and External Signals”（植物对内外信号的反应）。

第7单元：动物的形态与功能（第40–51章）

十二章。该单元以“Basic Principles of Animal Form and Function”（动物形态与功能的基本原理）、“Animal Nutrition”（动物营养）和“Circulation and Gas Exchange”（循环与气体交换）开篇；接着是“The Immune System”（免疫系统）、“Osmoregulation and Excretion”（渗透调节与排泄）、“Hormones and the Endocrine System”（激素与内分泌系统）、“Animal Reproduction”（动物生殖）和“Animal Development”（动物发育）；最后是“Neurons, Synapses, and Signaling”（神经元、突触与信号传递）、“Nervous Systems”（神经系统）、“Sensory and Motor Mechanisms”（感觉与运动机制）和“Animal Behavior”（动物行为）。

第8单元：生态学（第52–56章）

五章：“An Introduction to Ecology and the Biosphere”（生态学与生物圈导论）、“Population Ecology”（种群生态学）、“Community Ecology”（群落生态学）、“Ecosystems and Restoration Ecology”（生态系统与恢复生态学）和“Conservation Biology and Global Change”（保护生物学与全球变化）。

核心概念

第1章与第1–2单元

• 生物学的主题与科学探究：全书的统领性观念，见第1章标题。
• 生命的分子多样性：碳化学和生物大分子如何构成生命系统的基础。
• 代谢、呼吸与光合作用：细胞单元中的能量各章。
• 细胞通讯与细胞周期：细胞如何传递信号和分裂。

第3–4单元

• 遗传与基因表达：孟德尔遗传和染色体遗传，然后是从基因到蛋白质的路径及其调控。
• 生物技术与基因组：DNA工具和基因组各章。
• 带有改变的传衍：进化单元开篇的达尔文式生命观，随后是种群进化、物种形成和生命史。

第5–8单元

• 系统发生与多样性：以生命之树为框架，认识细菌、原生生物、植物、真菌和动物。
• 形态与功能：植物和动物如何构成，以及它们的系统如何运作。
• 生态学与全球变化：从种群、群落到生态系统、保护与全球变化。

评析

优点

• 一本书覆盖全面。 全书涵盖化学、细胞、遗传学、进化、多样性、植物与动物生理以及生态学，因此一册书即可支撑整个入门序列。近期课程既用它讲细胞生物学，也用它讲个体生物学：下文所列的 Union College 细胞课程用它讲化学与细胞单元，SUU 的生物学 II 课程则用它讲进化、多样性以及形态与功能。
• 章节中内置学习工具。 出版社介绍了用于解读数据的科学技能练习，还介绍了章末的“关键概念小结”问题，以及帮助学生准备考试题型的“检验你的理解”题。附录中有科学技能复习。
• 以进化为统领。 第一章把进化列在生物学的主题之中，随后专设一个单元讲述其机制，再进入多样性单元。SUU 的生物学 II 课程以“科学的本质／进化”单元开课，所用的是第1章和第22–26章，以这一框架作为第二学期的切入点。
• 章节模块化。 近期教学大纲会挑选章节并调整顺序。Union 的细胞课程把第16章的一部分（DNA结构）插入化学与细胞序列；SUU 则把植物多样性各章（第29–30章）与植物形态与功能各章（第35–38章）放在一起读，而不是把第5单元从头读到尾。

局限

• 一个学期学不完。 全书共56章，教师和学生必须取舍；一个学期无法讲完八个单元。例如，Union 的细胞课程读第1–12章外加第16章的选页；SUU 的生物学 II 课程约涵盖十五章，并把第1、25、38章标为“视时间而定”的部分讲授。
• 练习工具另行销售。 出版社把 Mastering Biology 列为与电子教材分开的产品，需要在线辅导的学生要确认自己的课程是否包含。
• 是入门性的概览。 全书56章涵盖整个生物学；若课程需要细胞与分子方面研究级的深度，就需要更专门的教材，例如本书单中 Lodish 等人的 Molecular Cell Biology。

在课程中的定位

在普通生物学课程中，《Campbell Biology》是面向生物专业的全面概览。另有几部教材覆盖相近的内容：

• Clark、Douglas 和 Choi 的 Biology 2e 是面向生物专业的两学期导论，范围与本书高度重合。
• Fowler、Roush 和 Wise 的 Concepts of Biology 是一部易读的概览，适合想了解主要观念而不需要专业序列深度的学生。
• Freeman 的 Biological Science 是以探究为导向的导论，通过证据和实验把各大领域联系起来。
• Sadava 等人的 Life: The Science of Biology 是另一部全面的入门教材。

下文的两门课程提供了阅读第12版的两条互补路径：Union 的细胞基础课程使用第1章和第1–2单元，SUU 的进化与个体生物学课程使用第1章以及第4–6单元的选章。MIT 的 7.01SC 课程则是本书较早用于入门教学的例子，所用的是第8版。

若要加深，Lodish 等人的 Molecular Cell Biology 以研究级的深度处理入门课程中的细胞与分子主题，Milo 与 Phillips 的 Cell Biology by the Numbers 则通过数量和估算来讲授细胞生物学。这两本书最好在读完 Campbell 第6–12章与第13–21章之后再读。

如何使用本书

出版社把本书列在“面向专业的生物学”之下，因此它面向刚开始生物学或生命科学学位的本科生。出版社没有列出先修要求，而本书以化学单元开篇。

建议这样用：

• 从第1章开始。 然后按单元顺序阅读。
• 两学期序列： 第一学期读第1–4单元，第二学期读第5–8单元。
• 只有一学期： 读第1章和第1–4单元，再加上课程用到的后几个单元中的若干章。
• 学习工具： 用科学技能练习来训练读图和读数据；每章结束时用“关键概念小结”自测，再往下读。
• 附录： 把答案和科学技能复习作为参考使用。

实际课程并不总是按印刷的单元顺序进行。如果你的教学大纲在单元之间跳跃，就按课程指定的顺序阅读各章，再借助上面的单元结构了解每一章在全书中的位置。

常见课程指定阅读

下面两份近期教学大纲都使用第12版，因此其章号与本指南一致。

生物学 I／细胞基础：Union College，BIO104 Cellular Foundations of Life，2024年春季（教学大纲）。该课程使用 Urry 等人的第12版（2020年），也接受第11版。讲课阅读安排如下：

1. 第1–3章
2. 第4–5章
3. 第5章（续），外加第16章第314–320页和第330–332页
4. 第6章
5. 第7–8章
6. 第8章（续），外加第9章
7. 第9章（续），外加第10章
8. 第10章（续）
9. 第11章
10. 第12章

这基本上就是第1章加第1–2单元，只是在讲生物大分子时穿插了一小段“The Molecular Basis of Inheritance”（遗传的分子基础）。

生物学 II／进化与个体生物学：Southern Utah University，BIOL 1620-02 General Biology II，2025年秋季（教学大纲）。该课程分为三个单元：

• 第1单元，科学的本质／进化： 第1*、22、23、24、25*、26章。涵盖主题章的一部分、进化机制单元的第22–25章（其中第25章视时间部分讲授），以及“Phylogeny and the Tree of Life”（系统发生与生命之树）。
• 第2单元，植物的多样性、形态与功能： 第29、30、35、36、37、38*章。即两章植物多样性，随后是第6单元的大部分内容。
• 第3单元，动物的多样性、形态与功能： 第32、33、34章。即动物多样性各章：动物多样性、无脊椎动物和脊椎动物。

* 视时间部分讲授。

自学的读者可以把这两条路径结合起来，形成一条有选择的全书阅读路线：细胞部分走 Union 的路径，进化与生物个体部分走 SUU 的路径；再根据自己的目标加上遗传学单元（第13–21章）、动物形态与功能单元和生态学单元。

历史记录： MIT OpenCourseWare 7.01SC Fundamentals of Biology（2011年秋季）指定的是第8版（2008年），其阅读安排不能用来对照第12版的章号。

版本与获取方式核对

本页介绍的是2020年出版的印刷版（ISBN 9780135188743，见 Pearson 产品页）。Pearson 另有2021年推出的电子教材（ISBN 9780135988046），页面标注 ©2022，但印刷版的出版年份仍为2020年。购买纸质书并不附带 Mastering 的使用权限。

上文两门近期课程都使用第12版，Union 的课程也接受第11版。如果使用较早的版本，请对照教学大纲核对章号。