책 소개
생명이란 무엇인가? 생명은 현존하는 알려진 모든 생물을 포함하는 단계통군이며, 동시에 이들에 관한 과학이다. 우리 인간도 생물이자 동물로서, 매일 먹고, 자고, 성장하며, 결혼해서 자식을 낳고, 휴식을 취하기 위해 여행을 가기도 한다. 이러한 일상의 삶에서 일어나는 모든 것이 생물학과 관련되어 있다. 따라서 우리가 매일 행복하고 성공적인 삶을 이어가려면 우리 자신이 속해 있는 생물에 대한 과학적 지식을 잘 이해해야 한다. 한동안 특히 우리나라에서는 생물학이 미시생물학적 관점에서만 강조되고, 거시생물학적인 관점이 상대적으로 소홀한 경향이 있었다. 그러나 이제는 점차 미시생물학적 과학지식이 거시생물학적인 관점의 해석에 필수적이지만, 사물에 대한 거시생물학적 해석을 통한 통합된 사고도 아주 중요하다는 사실을 깨닫게 되었다. 한 예로 현재 미시생물학적으로는 2003년 인간 Homo sapiens의 전체 유전체 염기서열이 발표된 후 지금까지 거의 모든 주요 동식물의 전체 유전체 염기서열이 이미 결정되었거나 진행 중이며, 거시생물학적으로는 1993년에 발효된 생물다양성협약, 2014년 10월 6일~10월 17일까지 강원도 평창에서 개최되었던 ‘제 12차 생물다양성협약 당사국 총회(COP 12)’에서 발효된 나고야 의정서(ABS) 등을 통해 생물다양성의 의미가 강조되고 있다. 두 생물학적 관점의 통합이라는 이러한 경향은 앞으로 전개될 생물교육의 새로운 접근방식이 될 전망이다.2014년 초여름 어느 날 ㈜라이프사이언스에서 나를 찾아왔다. 『Principles of Life』 2판 번역의 대표역자를 맡아 달라는 것이었다. 번역이란 원문의 뜻을 정확하게 전달하면서도 제3자가 읽었을 때 원 저자의 의도를 제대로 이해할 수 있도록 문장을 만들어야 한다는 사실, 학술용어 통일의 어려움, 새로운 용어를 만드는 일의 중압감 등을 잘 알고 있는 나로서는 거절할 수밖에 없었다. 그러나 『Principles of Life』가 『Life, The Science of Biology』의 축약본이라는 이야기를 듣고 나서 조금 생각이 달라졌다. 2001년에 『Life, The Science of Biology』 6판(작고하신 이광웅 교수님이 대표역자이셨음)부터 7, 8판의 번역까지 참여했던 기억이 있기 때문이었다. 그 책의 축약판인 『Principles of Life』의 대표역자라니, 여러 가지 만감이 교차했다. 그만큼 나이가 들었다는 뜻이기도 했고 교수로 임용된 지 긴 시간이 지나 일반생물학이 얼마나 중요한지, 그 속에 들어 있는 과학적 지식이 우리의 삶에 실제로 얼마나 중요한지 너무나 잘 알게 되었기 때문이었다. 결국 학생들에게 일반생물학의 여러 내용들을 잘 소개하는 일은 아주 중요하고 좋은 원서의 좋은 번역본이 그 일을 하리라는 생각에 대표역자의 역할을 수락하게 되었다. 『Principles of Life』 제2판 번역본은 2015년 3월 10일에 출간되었다. 그 후 세월이 흘러 2019년에 『Principles of Life』 원서의 제3판이 출간되었다. 『Principles of Life』는 새로운 접근방식으로 만들어진 책이다. 사전식으로 지식을 나열하는 것이 아니라 능동적인 학습, 사실적인 시나리오를 통해 문제를 해결하고, 외우기보다는 이해를 통해 생물학의 주요 개념을 터득하기를 많이 강조하고 있다. 미국 과학진흥협회의 「비전과 변화」 보고서(2010)에 의하면 교과과정을 통해 통합이 되어야 할 ‘생물학 교육의 핵심개념’으로서 첫째; 진화, 둘째; 구조와 기능의 관계, 셋째; 정보의 흐름, 교환, 저장, 넷째; 에너지와 물질의 통로와 변형, 다섯째; 생물학적 시스템 5가지를 들고 있다. 『생명의 원리』 2판에서 이미 이 5가지 핵심개념들이 매우 적절히 잘 통합되어 있었고 3판에서도 이 핵심개념들은 계속 강조되고 있다. 작년 연초에 출판사로부터 다시 3판을 번역해 달라는 요청이 있었다. 이 번역서에는 제2판 번역에 참여하셨던 대부분의 역자들과 새롭게 참여하신 몇 분을 포함해 총 22분의 생물학 교수들이 참여해주셨고 각자의 전공에 맞추어 해당 장을 번역하였다. 바쁜 강의와 연구 일정에도 불구하고 시간을 쪼개어 맡은 부분을 열심히 번역해 주신 번역진께 깊은 감사의 말씀을 드린다. 부디 이 번역서가 학생들뿐 아니라, 교사, 일반인들에게도 많이 읽혀 생물에 관한 바른 지식을 얻고, 그러한 지식이 일상생활에서도 많이 활용되었으면 한다. 끝으로 이 책의 출판을 허락해 주신 ㈜라이프사이언스의 김효중 사장님, 김용선 부장님, 편집실의 윤상열 실장님, 박은경 에디터 및 편집실 직원들을 비롯한 여러분께 깊이 감사드린다. 2021. 3. 옮긴이 대표 김 원
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차례1 생명의 원리 11.1 생물은 구조, 기능, 에너지 흐름에서 공통점을 공유한다 2우리가 알고 있듯이 생명은 단일 기원이다 2생명의 역사에서 주요 단계들은 알려진 물리, 화학 과정들과 양립한다 3생물학자들은 생명의 진화계통수를 추적할 수 있다 5생명의 통일성 때문에 생물학적 발견을 일반화할 수 있다 71.2 생명은 조직화와 에너지에 의존한다 7조직화는 분자에서 생태계에 이르기까지 각 수준마다 분명히 나타난다 7생물 조직화의 각 수준은 모두 계로 구성된다 8생물계는 필수적인 조직화를 유지하는 것조차도 고도로 역동적이다 8양성되먹임과 음성되먹임은 생물계에서 흔하다 9시스템 분석은 모든 수준의 조직화를 이해하기 위한 개념적인 도구이다 91.3 유전체계는 정보의 흐름, 교환, 저장 및 사용을 조절한다 10유전체는 생물의 구조를 지배하는 단백질을 암호화한다 10유전체는 한 생물의 생물학에 대한 모든 관점의 통찰을 제공한다 101.4 진화는 생명의 통일성과 다양성을 설명한다 11자연선택은 진화의 중요한 과정이다 11진화는 보다 광범위한 이론의 토대일 뿐 아니라 사실이다 121.5 과학은 정량적 관찰, 실험 및 추론에 기초한다 13관찰과 정량화는 중요한 기술이다 13과학적 방법은 관찰, 실험, 논리를 결합시킨다 13질문으로부터 답을 얻는다 13잘 설계된 실험은 가설을 반증할 잠재력을 갖는다 15통계적 방법은 필수적인 과학적 도구이다 15자연에 관한 모든 형태의 질문이 과학적인 것은 아니다 151부 세포2 생명의 화학과 물의 중요성 202.1 원소의 원자구조는 그 성질을 결정한다 21원자는 양성자, 중성자, 그리고 전자로 구성된다 21방사성 동위원소는 중성자의 개수가 다르다 21전자의 위치는 전자껍질 속의 원자 궤도이다 21최외각 전자껍질의 전자가 그 원소의 화학적 성질을 결정한다 23몇몇 원소들과 동위원소들은 불안정하다 232.2 원자는 상호작용하여 분자를 형성한다 23원자들은 공유결합으로 전자쌍을 서로 공유한다 24전자를 전달함으로써 원자들 간의 이온결합이 형성된다 25극성 분자들은 전기적 인력을 통해 상호작용한다 26분자들은 서로 반데르발스 인력으로 약하게 끌어당길 수 있다 262.3 화학적 변환에는 에너지와 에너지 이동이 관여한다 27생명계 안에서 변화는 결국 에너지 변환과 관련된다 29에너지는 생겨나거나 파괴되지 않는다는 열역학 제1법칙을 설명한다 29열역학 제2법칙은 에너지가 변환될 때마다 엔트로피는 증가한다 292.4 화학반응은 물질을 변형시킨다 31화학반응은 에너지를 방출하거나 흡수한다 31모든 화학반응이 자발적으로 일어나지는 않는다 32반응 속도에 영향을 미치는 몇 가지 요소들 322.5 \u0007생명의 화학에서 물의 특성은 중요하다 33높은 비열과 높은 기화열은 생명계 내부의 물을 적당한 온도로 유지시킨다 33수소결합은 물의 응집력과 부착력을 설명해준다 34물은 전하를 띤 극성 물질을 녹인다 35수용액은 산성, 염기성, 중성이 될 수 있다 352.6 작용기는 분자에 특이적 성질을 부여한다 36유기 분자의 화학적 성질은 작용기에 의해 결정된다 37이성질체는 분자의 다양성에 기여한다 373 고분자 423.1 지질은 물에 불용성인 특성이 있다 43지질은 구조적 또는 기능적으로 다양하다 43에너지는 지방과 기름에 저장된다 43인지질은 생체막을 만든다 45지질은 그 밖의 다른 기능을 가지고 있다 463.2 탄수화물은 단순당으로부터 만들어진다 46단당류와 이당류는 단순 탄수화물이다 46올리고당류는 몇 개의 단당류들로 구성된다 48다당류는 많은 단당류로 구성되어 있다 483.3 핵산은 정보를 담고 있는 고분자이다 50뉴클레오티드는 핵산의 조립단위이다 50DNA와 RNA 모두 염기쌍을 형성한다 51DNA는 정보를 운반하고 RNA를 통해서 발현된다 533.4 단백질은 다양한 구조를 가진 중합체이다 54아미노산은 단백질의 조립단위이다 54아미노산은 펩티드 결합으로 서로 연결된다 56상위 단계의 단백질 구조는 1차 구조에 의해서 결정된다 56단백질 구조는 환경에 의해서 변형될 수 있다 583.5 단백질의 기능은 그들의 구조에 의해 결정된다 61단백질의 기능은 그들의 결합 특성에 따라 결정된다 61효소는 생화학반응을 가속화시킨다 62효소는 특정 반응물의 활성 자리에 결합한다 63효소 활성은 조절될 수 있다 654 세포 구조와 막 704.1 세포막은 세포 내부를 환경과 분리한다 71지질은 막의 소수성 중심부를 형성한다 71단백질은 막에 특별한 특성을 부여한다 72세포막의 탄수화물은 인식장소이다 744.2 \u0007수동 및 능동수송은 소분자가 막을 통과하는 데 사용된다 74단순확산은 인지질 이중층을 가로질러 일어난다 74삼투는 막을 통과하는 물의 이동이다 75막 투과성은 막단백질에 의해 증가한다 76능동수송은 용질을 농도기울기에 역행하여 수송한다 78능동수송 체계는 에너지원에 따라 구별된다 784.3 \u0007소낭은 진핵생물의 막을 가로질러 거대분자를 운반하는 데 사용된다 81세포외방출은 세포 밖으로 물질을 이동시킨다 81세포내섭취는 세포 안으로 물질을 이동시킨다 814.4 \u0007세포의 크기, 모양 및 이동 능력은 내부 및 외부 구조에 의해 결정된다 83작은 세포는 큰 부피 대비 표면적 비율을 갖는다 83여러 종류의 단백질 섬유가 세포에 존재한다 84미세섬유는 세포 모양과 세포 이동 기능을 결정한다 84중간섬유는 다양하고 안정적이다 85미세소관은 가장 두꺼운 세포골격 요소이다 85세포벽은 지지와 보호를 제공한다 87세포외기질은 다양한 기능을 지지한다 87세포연접은 이웃한 세포를 연결한다 884.5 \u0007구획화는 원핵세포에서 나타나며 진핵세포에서는 더 광범해진다 90원핵세포는 일반적으로 세포 내에 막으로 둘러싸인 구획이 없다 90진핵세포는 수많은 종류의 막으로 둘러싸인 구획을 가지고 있다 94핵은 대부분의 세포 DNA를 포함한다 94내막계는 상호 관련된 세포소기관의 집단이다 94일부 세포소기관은 에너지를 변환한다 96막으로 둘러싸인 몇몇 다른 세포소기관은 특수화된 기능을 수행한다 965 세포의 물질대사: 생물 분자의 합성과 분해 1025.1 \u0007ATP와 환원된 조효소는 생합성에 사용하는 에너지 화폐이다 103ATP의 가수분해에서 에너지가 방출된다 103산화환원반응은 전자와 에너지를 전달한다 1045.2 \u0007탄수화물의 이화작용은 산소를 사용할 때 많은 양의 에너지를 방출한다 106해당과정에서 포도당은 부분적으로 산화되고 일부분의 에너지가 방출된다 107피루브산의 산화는 해당과정과 시트르산 회로를 연결한다 108시트르산 회로에서 포도당은 CO2로 완전히 산화된다 108산화적 인산화를 통하여 NADH로부터 에너지가 ATP로 전달된다 109화학삼투는 양성자 기울기를 사용하여 ATP를 생산한다 110양성자의 농도기울기는 열을 발생하는 데에도 사용될 수 있다 110산화적 인산화와 화학삼투는 많은 양의 ATP를 생산한다 112세포호흡은 조절을 받는다 112포도당의 발효는 적은 양의 에너지를 방출한다 1135.3 탄수화물, 지질 및 단백질의 이화작용 경로는 서로 연결되어 있다 1145.4 동화작용 경로는 많은 양의 ATP를 사용한다 116동화작용은 거대 분자를 합성하며 거대 분자를 구성하는 분자들을 합성하기도 한다 116이화작용과 동화작용은 하나의 시스템으로 통합되어 있다 1175.5 생명은 태양에 의해서 유지된다: 광합성에서 포획된 빛에너지는 이산화탄소를 탄수화물로 전환한다 117빛에너지는 엽록소와 다른 색소에 의해 흡수된다 118빛의 흡수는 반응중심에서 엽록소 a에 의한 전자수용체의 환원을 일으킨다 120환원은 ATP…
출처: 국립중앙도서관 서지정보
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