整个生物界可以分为自养及异养两大代谢类型：前者包括绿色植物及光合细菌，它们利用太阳提供的光能，或者从简单的无机物质的分解过程中摄取能量使二氧化碳和水转化成为糖类和脂质，以氨或硝酸盐为氨源合成蛋白质和核酸，少数细菌还有将空气中的氮转化为氨的能力；后者包括动物以及不能进行光合作用的生物，大多间接地摄取光合产物作为食物（糖、脂质、蛋白质等）。无论自养或异养生物，最终的能量来源都是太阳，代谢的一项重要使命就是为生物提供能量。
基因
基因是指含特定遗传信息的核苷酸序列，是遗传物质的最小功能单位。除某些病毒的基因由核糖核酸（RNA）构成以外，多数生物的基因由脱氧核糖核酸（DNA）构成，并在染色体上作线状排列。基因通常指染色体基因，在真核生物中，由于染色体都在细胞核内，所以又称为核基因。位于线粒体和叶绿体等细胞器中的基因则称为染色体外基因、核外基因或细胞质基因，也可以分别称为线粒体基因、质粒和叶绿体基因。
通过观察我们发现：任何物体都有许许多多的性状。有的是形态结构特征，有的是生理特性（如人的几种血型），有的是行为方式特征等等。其实，生物体的各种性状都是由基因控制的。性状的遗传实质上是亲代通过生殖过程把基因遗传给子代的。
基因在细胞里并非“一盘散沙”，它们大多有规律地集中在细胞核内的染色体上，而且每一种生物细胞内染色体的形态和数目都是一定的。
遗传
遗传是指亲子间的相似性。俗话说：“种瓜得瓜，种豆得豆。”这就是生物学上的遗传现象。同一种生物，无论它通过什么方式繁衍其种族，它们的子孙和亲代都具有相似的特征。这种世代间相似的现象就是遗传，遗传的物质基础是核酸，核酸可分为脱氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA）。亲代把遗传物质传给子代，使子代具有与亲代相似的性状，同时也保证了该物种的稳定性，物种的遗传物质不断地向后代传递，这保证了生命的不断延续。
进化
进化是19世纪后用于生物学上的专指名词，专指生物由简单到复杂、由低级到高级的变化发展，又称演化。evolution（进化）一词来自拉丁文evolution，表示展开或把一个卷紧的卷松开的意思。
1858年7月1日，达尔文与A.R.华莱士在伦敦林来学会上宣读了关于物种起源的论文。后人称他们的自然选择学说为达尔文—华莱士学说。达尔文在1859年出版的《物种起源》一书中系统地阐述了他的进化学说。其核心自然选择原理的大意如下：生物都有繁殖过剩的倾向，而生存空间和食物是有限的，所以生物必须“为生存而斗争”。在同一种群中的个体存在着变异，那些具有能适应环境的有利变异的个体将存活下来，并繁殖后代，不具备有利变异的个体将被淘汰。如果自然条件的变化是有方向的，则在历史过程中，经过长期的自然选择，微小的变异就得到积累而成为显著的变异，由此可能导致亚种和新种的形成。
达尔文的进化理论，从生物与环境相互作用的观点出发，认为生物的变异、遗传和自然选择作用能导致生物的适应性改变。他的理论由于有充分的科学事实作根据，所以能经受住时间的考验，百余年来在学术界产生了深远的影响。
生物技术
基因工程
基因工程是指在基因水平上的遗传工程，用人为方法将所需要的某一供体生物的遗传物质——DNA分子提取出来，在离体条件下用适当的工具进行切割后，把它与作为载体的DNA分子连接起来，然后与载体一起导入某一更易生长、繁殖的受体细胞中，以让外源遗传物质在其中“安家落户”，并进行正常的复制和表达，从而取得新物种。
所以，基因工程是人们在分子生物学理论指导下的一种自觉的、能像工程一样可事先设计采取控制的育种新技术，因而必然是一种最新、最有前途的定向育种技术。从实质上讲，基因工程的定义强调了外源DNA分子的新组合被引入到一种新的寄主生物中进行繁殖，具有跨越天然物种屏障的能力，克服了固有的生物物种间的限制，扩大了创新生物的可能性，这是基因工程的最大特点。
人类基因组计划
1990年人类基因组计划正式启动。2000年6月26日，来自美国、英国、日本、法国、德国和中国的科学家绘制出人类基因组“工作框架图”。2001年2月12日，参与人类基因组计划的六国科学家共同宣布：经过初步测定和分析，人类基因组共有23亿个碱基对，包含了大约3万～4万个蛋白质编码基因。
专家认为：人类基因组研究工作已取得了实质性进展，为破解生命之谜奠定了坚实的基础。
脱氧核糖核酸序列图的构建也是人类基因组计划最实质性的核心内容，即分析人类基因组的多达30亿的脱氧核糖核酸的组成。人类发现基因还不到50年，经过过去10年的科学研究，科学家们对排列出构成人类基因碱基对的正确次序不遗余力，这些碱基对按特定次序的组合包含了人类生长、发育、衰老、遗传病变的仝部遗传信息。
全面了解人的基因有助于人类治疗疑难病症，进而引发人类医疗保健事业、制药工业以及生物技术的新革命。
克隆技术
克隆，英文Clone，当它作为名词使用时，是指从一个祖先通过无性繁殖方式产生的后代，或具有相同遗传性状的DNA分子、细胞或个体所组成的特殊的生命群体；当把克隆作为动词时，是指从同一祖先生产这类同一的DNA分子群或细胞群的过程。体外重组DNA的过程，是通过能够独立自主复制的载体或噬菌体为媒介，把外源DNA（片段）引入宿主细胞进行繁殖，实质上是从一个DNA片段克隆出结构和功能完全相同DNA分子群的过程。克隆技术为遗传同一性状的生物品系成克隆羊
批地繁殖和生长提供了有效的途径。因此，我们也把基因工程称为基因克隆或DNA分子克隆。
基因食品
现今，基因食品在美国已十分常见。根据全美大豆协会报告，经各种基因工程技术改造过的大豆占1999年大豆总收成的55％。这些经转基因技术改造过的豆类，作为蛋黄酱、人造黄油、食用油、色拉调味料、咖啡奶油、啤酒、燕麦片、玉米片、糖果以及面点用油脂等诸多食品的添加剂，走进了千家万户。人类正面临着第二次绿色革命。
第一次绿色革命使世界食品产量在20世纪后期的短短30年间增加了2倍。科学家通过杂交亲缘植物，增加希望具有的特性，从而大大提高了作物的产量。农场主们又施肥、杀虫、灌溉，力求使这些农作物能长得更加繁茂。
现在，这些技术的发展已到达了顶峰。于是，科学家们把目光转向了生物技术，希望能进一步提高作物产量。他们不再靠杂交亲缘植物来培育新植株，而是引入了基因技术。例如，用鲆鱼的基因帮助两红柿、草莓等普通植物抵御寒冷；把某些细菌的基因接入玉米、大豆植株中，以更好地保护它们不受昆虫的侵扰，或使它们对一些除草剂产生免疫力。
温度计
世界上第一支温度计
1597年，伽利略发明了世界上第一支空气温度计，但它比较简陋，误差大。17世纪初，伽利略的朋友、意大利的桑克托里斯对温度计做了改进，并首次将其应用于测量体温。
1659年，法国人布利奥把测温物质换成水银。这种温度计是现代温度计的雏形。
1714年，荷兰科学家华伦·海特制定了第一个标准温标，即华氏温标，这是世界上第一个精确标定的温度计计量标准。
1742年，瑞典天文学家摄尔·修斯把水的沸点定为零摄氏度，冰点定为100摄氏度。后来，他的同事施勒·默尔又将这两个临界点的数值颠倒过来，就形成了现在普遍使用的百分度温标，即摄氏温标。
遥测式电子体温计——耳温枪
耳温枪是目前被广泛使用的电子体温计，属于非接触遥测式的温度测量仪。它利用侦测耳膜所发出的红外线光谱来确定体温。根据黑体辐射理论，不同温度的物体所产生的红外线光谱也不同。耳温枪利用可以精准到0.1摄氏度的温差电堆红外线侦测器进行体温测量，再以微计算机转换读数而显现出来。
位于大脑深部的下视丘，是调节人体温度的中心点。当人体发烧时，下视丘是温度最早上升的地方，而供应耳膜与供应下视丘的血流恰好互有交通，因此用耳膜温度来反映人体的温度最为适当。
用途广泛的电阻温度计
电阻温度计是根据导体或半导体的电阻值随温度变化而改变的物理性质，制成的接触式温度传感器。它的测温范围约为零下260摄氏度至1000摄氏度。测温元件常用铂、铜、镍等金属电阻和灵敏度高、热惯性小的半导体热敏电阻。测温元件的热敏电阻值可用电位差计、电桥、动圈仪表等测定。
在工业上，这些电位差计、电桥、动圈仪表通常设计成与测温元件配套的温度显示仪表。
显微镜
世界上第一台显微镜
早在公元前1世纪，人们就已发现，球形透明物体可以使微小物体放大成像。
1590年，荷兰和意大利的眼镜制造者已经制造出类似显微镜的放大仪器，但放大倍数都不够理想。
显微镜
17世纪70年代，荷兰人列文虎克成功磨制了高质量、高放大倍数的透镜，并用一个金属支架和一个小圆筒把两块磨制好的镜片分别装在圆筒两头，还安上旋钮来调节两块镜片间的距离。世界上第一台显微镜就此诞生。
后来居上的电子显微镜
电子显微镜是根据电子光学原理，用电子束和电子透镜代替光束和光学透镜，使物质的细微结构在非常高的放大倍数下成像的仪器。
电子显微镜按结构和用途可分为透射式电子显微镜、扫描式电子显微镜、反射式电子显微镜和发射式电子显微镜等。透射式电子显微镜常用于观察那些用普通显微镜所不能分辨的细微物质结构；扫描式电子显微镜主要用于观察固体表面的形貌，也能与X射线衍射仪或电子能谱仪相结合，构成电子微探针，用于物质成分分析；发射式电子显微镜用于自发射电子表面的研究。
现在电子显微镜最大放大倍率超过300万倍，通过它就能直接观察到某些重金属的原子和晶体中排列整齐的原子点阵。
功用独特的偏光显微镜
偏光显微镜是用于研究所谓透明与不透明各向异性材料的一种显微镜。
凡具有双折射性的物质，在偏光显微镜下就能分辨得清楚。当然这些物质也可用染色法来进行观察，但有些则必须利用偏光显微镜观察。
偏光显微镜的镜片是用冰洲石制成的。这是一种特殊的石头，进入它的光线会发生双折射现象，即当一束光线射进冰洲石时，会产生两束光，一束能通过石头，但因折射而不能直射过去；另一束根本无法通过，而在原方向上偏离了一个很大的角度。
偏光显微镜将普通光改变为偏振光进行镜检，以鉴别某一物质是单折射性还是双折射性。它被广泛应用在矿物学、化学等领域，在生物学和植物学中也有应用。
注射器
世界上第一支注射器
15世纪，意大利人卡蒂内尔阐明了注射器的原理，英国科学家帕斯卡发明了世界上第一支注射器。18世纪后半叶，法国外科医生阿尔内设计出一种活塞式注射器。
1853年，法国人普拉沃兹用白银制作的活塞式注射器已经具备了现代注射器的雏形，其内部容量为1毫升，并配有一根带有螺纹的活塞棒。同年，有人开始用这种注射器将药液注入到皮下组织以治疗疾病，被注射的部位常常是上臂和股外侧。
1869年，法国人吕易尔制造出第一支配有金属针头的玻璃注射器，它的透明度非常好，玻璃管上还刻有刻度，医生可以随时查看药液的剩余量。这种注射器不仅可用煮沸法来消毒，针头钝了也能磨尖后继续使用，这在相当程度上提高了注射器的性能。
现代化新型注射器
1998年，英国氧气集团公司开发出一种喷射注射器。它不用针头，而是以氦气加压，让疫苗微粒直接穿过皮肤进入身体。
2006年，美国开发出一种喷射注射器，它无需与皮肤接触，而是通过电子传动器将疫苗、胰岛素或者其他药物注入患者皮肤。它用一个细小的压电传动器替代针头，当电流通过时，传动器就会相应地收缩，将针剂推射出针管。
多功能安全输液器
输液器是一种将药液直接输进血管的装置。比较典型的是便携式多功能安全输液器，由通用机箱、变速电机、光控滴壶、一次性输液管等组成，不受体位高低限制，能背、挂、提、放，最适合于战地、灾区、野外、病员运转途中使用。输液速度随意可调，且其机箱通用性强，适用于各种大小包装的液瓶；另外，它耗电小，可使用电源广。
听诊器
—场游戏的启示——听诊器的诞生
1816年，巴黎医学院教授雷奈克在卢浮宫广场散步，看到一些儿童在玩游戏，他们用别针划剌木头的一端而在另一端听声音。雷奈克深受启发，悟出了声音在经过中空的管道传播时会得到加强的原理，并制成了一个长约30厘米、中空、两端各有一个喇叭形的木质单耳听筒的听诊器，世界上最早的听诊器由此诞生。
1840年，英国医生乔治·菲力普·卡门改良了雷奈克的设计，将两个耳栓用两条可弯曲的橡皮管连接到可与身体接触的听筒上，听筒则是一个中空的圆锥体。这种新式听诊器不仅可以使医生听到静脉、动脉、心、肺、肠等发出的声音，甚至可以听到母体内胎儿的心音。