책 소개
저자 서문 ?생물학의 모든 문제는 세포 안에서 그 해답을 찾아야 한다. 왜냐하면 모든 생명체는 하나의 세포로 이루어져 있거나, 과거에 하나의 세포로부터 출발했기 때문이다.? 세포생물학자 E. B. Wilson (1925) Wilson이 이 글을 쓴 뒤 80년이 지나는 동안, 세포의 작동기작에 대한 우리의 이해는 놀랄만한 변화를 겪어왔다. 특히 그 중 가장 핵심이 되는 문제, 즉 어떻게 세포가 유전정보를 저장하고, 이용하고, 전달하는가에 대한 비밀이 밝혀졌으며, 이는 생물학의 새로운 장을 열었다. 이러한 생물학의 혁명적 업적은 인류가 성취한 위대한 발견들 중 하나로 기록될 것이다. 우리는 이제 세포생물학의 관점에서 생명의 근본적인 작동기구에 대해 설명할 수 있게 되었다. 우리는 생물체의 놀라운 다양성에 대해, 또한 박테리아의 화학작용 혹은 식물 잎의 형성과정으로부터 우리 자신이 행동하고, 생각하고, 말하고, 주변세계를 경험할 수 있도록 하는 과정에 이르기까지 생물체가 나타내는 여러 생명현상에 대해 통합된 밑그림을 그려 볼 수 있게 되었다. Wilson이 상상도 못했을 만큼 우리와 유사한 유전정보를 가지는 생물들에 대해 연구함으로써 우리는 우리자신의 화학적 구성성분의 조상이 무엇인지 알아낼 수 있게 되었다. 이러한 과정을 통해 우리는 우리자신이 다른 모든 생물체와 매우 가까운 존재임을 새로이 인식하게 되었다. 이와 같은 새로운 지식은 또한 인류의 건강과 번영에 이바지하는 등 많은 실용적인 이득을 가져왔다. 그러나 동시에, 유전질환에 대한 유전자 검사, 환경문제에 대한 균형, 동식물의 유전자 조작을 통한 식량증산, 법의학에서의 DNA 지문의 활용, 인간 복제의 가능성 등의 윤리적 논란을 불러일으켰다. 이와 같은 예는 오늘날 우리가 해결해야 할 많은 생물학 관련 논쟁 중 단지 일부에 지나지 않으며, 새로운 지식이 성공적으로 응용되기 위해서는 우리가 시민으로써 앞으로 더 많은 어려운 결정을 내려야 할 것이다. 따라서 세포생물학에 대한 기본적인 이해야말로 이러한 결정을 현명하게 내리기 위해 필수적인 것이다. 우리가 이 책을 쓴 최초의 목적은 살아있는 세포의 활동기작을 간단명료하게 설명하는 데 있었다. 여기서 ?활동기작(workings)?이라 함은 세포내 분자들, 특히 단백질, DNA 그리고 RNA가 서로 협력함으로써, 영양을 섭취하고, 운동하고, 자극에 대해 반응하고, 성장하고, 분열하는 체계, 즉 생명을 창조하는 방법을 의미한다. ?간단명료하게?라는 말은 현대생물학을 처음 접하는 독자들에게도 쉽게 이해될 수 있도록 설명한다는 것을 뜻한다. 「세포의 분자생물학」「Molecular Biology of the Cell(MBoC)」집필 중에 세포생물학의 요점을 설명하는 책의 필요성을 강하게 느꼈다. MBoC는 현재 제 4판을 편집 중에 있으며, 생명과학 또는 의학분야를 전공하는 학부 상급생에 초점을 맞춘 것으로, 세포생물학의 개론을 필요로 하는 많은 학생과 비전공자들에게는 너무 전문적인 것으로 생각된다. 반면, 「필수세포생물학」「Essential Cell Biology (ECB)」은 생의학적 지식 뿐 아니라 여러 생물학적 논쟁에 대해 이해하고자 하는 사람에게 필요한 세포생물학의 기초를 가르치기 위해 기획되었다. ECB는 가능한 한 간결하게 편집되었으며, 전문 기술적인 어휘는 최소화하였다. 이번 제 2판에는 책 전반에 걸쳐 최신의 지식이 추가되었으며, 인간 게놈 염기서열에 대한 개요와 유전자 및 유전체의 진화 기작을 다룬 새로운 장이 추가되는 등, 유전체에 대한 내용이 새로이 보강되었다. 1판의 독자들이 보내온 여러 요구에 부응하여 유전학, 감수분열, 그리고 유전의 분자적 기작에 대한 장이 추가되었다. 또한 줄기세포, 동물복제, DNA microarray, 세포예정사, 암 등 뉴스에서 자주 들을 수 있는 여러 토픽에 대해서도 별도의 단락을 통해 소개하였다. 제 2판에는 또한 각 장마다 ?어떻게 알았을까?라는 단락이 추가되어 있다. 이 단락은 생물학자들이 생물학적 난제를 풀어온 방식과, 그들의 실험결과가 이후의 아이디어를 형성해 온 과정을 고전적인 실험과 현대적인 실험 모두를 이용하여 소개하고 있다. 1판과 마찬가지로 도표는 핵심개념만을 강조하기 위해 사용되었으며, 불필요한 내용은 삭제되었다. 각 장의 핵심 용어는 처음 나왔을 때 볼드체로 강조되어 표시되어 있으며, 책의 마지막 부분에는 이들을 도표로 모아 방대한 용어집으로 정리하였다. 참고문헌은 따로 언급하지 않았는데, 특정 내용에 대해 더 깊이 알고자 하는 독자는 MBoC 4판 및 MBoC4 웹 사이트에 수록된 참고문헌 목록을 참조하길 바란다. 이 책의 중요한 특징 중 하나는 본문의 여백과 각장의 말미에 많은 수의 문제가 제시되어 있다는 것이다. 이 문제들은 학생들이 자신이 읽은 내용에 대해 생각해보고, 정확히 이해하였는지를 시험해 볼 수 있도록 기획되었다. 많은 문제들은 학생들이 새로 얻은 지식을 더 큰 생물학적 관점에서 이해하도록 유도하고 있으며, 하나 이상의 정답을 가지는 문제도 있다. 또한 어떤 문제는 추론을 이끌어내기 위한 것도 있다. 문제의 답은 책의 끝부분에 수록되어 있으며, 많은 경우 해설을 덧붙였거나 본문에 실린 내용에 대한 또 다른 관점을 제시하였다. 세포생물학에 대해 보다 깊이 있게 공부하기를 원하는, 또 세포생물학자들이 실험으로부터 결론을 이끌어내는 방법을 더 깊이 이해하고자하는 독자는 John Wilson과 Tim Hunt가 저술한 「Molecular Biology of the Cell, Fourth Edition: A Problems Approach」를 참조하길 권한다. 이 책은 MBoC의 보충서로 출판되었지만, 모든 난이도의 문제를 싣고 있어서 생각을 요하는 문제를 찾고자 하는 교수와 학생 모두에게 유용할 것이다. ECB의 몇 몇 문제들 또한 이 책으로부터 참조되었으며, 이에 대해 책의 저자들께 감사의 마음을 전한다. 이전과는 달리, 새로운 영상 및 컴퓨터 기술은 살아 있는 세포 내부의 활동기작을 더 깊이 접근할 수 있도록 하였다. 우리는 이러한 진보 중 몇 가지 흥미로운 예를 별책 부록으로 제공되는 CD에 수록하고자 하였다. 이 CD는 각 장의 내용을 보충하는 100 가지 이상의 비디오 영상, 애니메이션, 분자 구조 및 고해상도 현미경 사진 등을 담고 있다. CD에 수록된 세포의 운동 및 분열, 염색체 분열 혹은 막의 재구성 등의 영상을 보고 있노라면 그 과정에 내재된 분자기작에 대한 경이로움을 느끼게 될 것이다. 우리는 이 CD가 본문에 수록된 기본개념을 숙지하도록 하면서도 학생들에게 흥미와 호기심을 불러일으키기를 기대한다. 또한 그럼으로써 세포생물학을 공부하는 과정이 더 쉽고 가치 있는 것으로 여겨지기를 기대한다. 이 책의 각 장 말미에는 CD에 수록된 영상물에 대한 목록이 있다. 제 1판의 저자들은 Karen Hopkin이 공동저자로 합류한 것에 대해 매우 기쁘게 생각한다. 생화학을 전공한 Karen은 현재 주로 과학적 저술을 하고 있으며, 이번 개정판에서 보다 명료하고, 쉽고 재미있게 책을 읽을 수 있도록 하는 역할을 맡았다. MBoC와 마찬가지로, ECB의 각 장은 여러 저자들이 함께 저술한 공동 노력의 산물이다. 많은 분들이 우리를 도와주었으며, 이들의 이름은 뒤에 나오는 감사의 글에 수록되어 있다. 또한 우리는 Bill Sullivan에게 특별한 감사의 마음을 전하지 않을 수 없다. 그는 숙련된 유전학 교수로서 유전학, 감수분열, 유전의 분자기작에 대한 새로운 장을 쓰는 데 있어 큰 도움을 주었다. 우리의 최선의 노력에도 불구하고 필시 이 책에는 오류가 있을 것이다. 우리는 독자들이 그러한 오류를 지적해주길 바라며 (science@garland.com), 다음 출판 때 큰 도움이 될 것으로 믿는다. 역자 서문 초판 번역본을 내 놓은지 6년만에 개정판 번역을 마쳤다. 현대생물학, 특히 세포분자생물학의 급속한 발전속도에 비하면 이는 너무 늦은감이 없지 않다. 그러나 번역을 마치면서 새로 추가된 지식의 축적이 엄청난지라 기다린 만큼 내용 충실한 교재를 선 보일수 있게 되어 기쁘게 생각한다. 현대 생물학 교재중에 으뜸인 책을 꼽는다면 아마도 「세포의…
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1 세포란 무엇인가? 세포의 불변성과 다양성 1 세포는 모양과 기능이 다양하다 2 살아있는 모든 세포는 유사한 화학 성분으로 구성된다 3 현존하는 모든 세포는 동일한 조상으로부터 진화하였다 5 유전자는 세포의 형태와 기능 그리고 복잡한 행동에 대한 정보를 제공한다 5 현미경으로 본 세포의 세계 6 광학현미경의 발명으로 세포를 발견하게 되었다 6 세포와 세포소기관 그리고 생체분자까지 현미경으로 관찰할 수 있다 10 원핵세포 13 원핵생물은 가장 다양한 종류를 가지는 세포이다 14 원핵생물계는 진정세균과 원시고세균의 두 영역으로 나뉜다 16 진핵세포 17 핵은 유전정보의 저장고이다 17 미토콘드리아는 음식물로부터 에너지를 만들어 세포에 동력을 공급한다 18 엽록체는 빛으로부터 에너지를 얻는다 19 내부막은 서로 다른 기능을 갖는 세포 내의 구역을 분할한다 20 세포기질은 크고 작은 여러 생체분자가 농축되어 있는 액상의 겔이다 23 세포골격은 방향성 세포운동을 담당한다 23 세포질은 정적인 물질이 아니다 24 진핵세포는 포식자로부터 기원하였을 것으로 추측된다 25 모델 개체 28 분자생물학자들은 대장균에 초점을 맞춘 연구를 해 왔다 29 맥주를 만드는 데 쓰이는 효모는 가장 단순한 형태의 진핵세포이다 29 애기장대는 300,000종 중에서 선택된 모델 식물이다 30 동물계를 대표하는 종은 파리, 선충, 생쥐, 그리고 사람이다 30 게놈의 염기서열 비교 분석은 생물체의 공통 조상을 밝혀 준다 34 2 세포의 화학적 구성 화학결합 41 세포는 몇 개의 제한된 원자로 구성된다 41 최외각 전자는 원자 간의 상호작용을 결정한다 43 이온결합은 전자를 잃거나 얻음으로써 형성된다 45 공유결합은 전자를 공유함으로써 형성된다 47 공유결합의 세기는 다양하다 47 공유결합에는 여러 형태가 존재한다 48 물은 수소결합에 의해 서로 연결되어 있다 49 일부 극성 분자는 물에서 산과 염기를 형성한다 50 세포 내 분자들 52 세포는 탄소화합물로 구성된다 52 세포에는 네 가지 주요 유기분자가 존재한다 52 당류는 세포의 에너지원이며 다당류의 구성단위이다 53 지방산은 세포막의 성분이다 55 아미노산은 단백질의 구성단위이다 56 뉴클레오티드는 DNA와 RNA의 구성단위이다 57 세포 내의 거대분자들 59 거대분자는 소단위체의 특정 서열을 갖는다 62 비공유결합은 거대분자의 정확한 모양을 결정한다 63 비공유결합은 거대분자가 다른 분자와 결합하게 한다 63 3 에너지, 촉매작용, 생합성 촉매작용과 세포의 에너지 이용 84 생물학적 질서는 세포의 열에너지 방출로 이루어진다 85 광합성 생물은 태양빛을 이용하여 유기분자를 합성한다 87 세포는 유기분자를 산화하여 에너지를 얻는다 88 산화와 환원은 전자전달을 포함한다 89 효소는 화학반응을 차단하는 장벽을 낮춘다 91 한 반응에서 자유에너지의 변화는 그 반응의 발생 여부를 결정한다 92 반응물의 농도는 자유에너지의 변화와 반응의 방향에 영향을 준다 94 평형상수는 분자결합의 세기를 나타낸다 98 연속적인 반응에서 자유에너지의 변화는 부가적이다 98 빠른 확산은 효소가 기질을 찾게 한다 100 Vmax와 KM은 효소작용의 능력을 나타낸다 101 활성운반체 분자와 생합성 101 활성운반체 형성은 에너지적으로 유리한 반응과 연계된다 102 ATP는 가장 폭넓게 이용되는 활성운반체 분자이다 106 ATP에 저장된 에너지는 두 개의 분자를 결합하는 데 이용된다 107 NADH와 NADPH는 중요한 전자운반체이다 108 세포에는 여러 활성운반체 분자가 존재한다 110 생물학적 중합체의 합성에는 에너지 공급이 필요하다 112 4 단백질의 구조와 기능 단백질의 모양과 구조 119 단백질의 모양은 아미노산 서열에 의해 특화된다 121 단백질은 가장 낮은 에너지 구조로 접힌다 123 단백질은 다양하고 복잡한 구조로 되어 있다 125 a 나선과 b 병풍은 일반적인 접힘 형태이다 127 나선은 생물체 구조에서 흔히 나타난다 127 b 병풍은 단백질 중심부의 견고한 구조를 형성한다 135 단백질은 여러 단계로 구성된다 135 생성가능한 수많은 폴리펩티드 사슬 중 극소수만이 유용하다 136 단백질은 여러 군으로 분류될 수 있다 137 큰 단백질 분자는 한 개 이상의 폴리펩티드 사슬로 구성되어 있다 138 단백질은 필라멘트형, 박판형, 또는 구형으로 조립된다 139 몇몇 종류의 단백질은 긴 섬유형태를 가진다 140 세포 외 단백질은 공유적 교차연결에 의해 안정화된다 142 단백질의 기능 142 모든 단백질은 다른 분자와 결합할 수 있다 143 항체의 결합 부위는 다양하다 144 효소는 강력하고 고도로 특이한 촉매제이다 145 리소자임은 효소가 어떻게 작용하는지 보여준다 146 강하게 결합된 작은 분자들은 단백질에 추가적인 기능을 부여한다 148 단백질의 기능 조절 150 효소의 촉매 활성은 가끔 다른 분자에 의해 조절된다 150 알로스테릭 효소는 상호작용하는 두 개의 결합부위를 가진다 151 인산화는 단백질의 구조변화를 유도하여 단백질 기능을 조절한다 153 GTP-결합단백질도 인산기의 결합주기에 의해 활성이 조절된다 153 뉴클레오티드의 가수분해에 의해 운동성 단백질은 세포에서 커다란 움직임을 만든다 154 단백질들은 단백질 기구로 작용하는 거대한 복합체를 형성한다 155 단백질의 구조와 기능에 대한 대규모 연구가 발견 속도를 증가시키고 있다 156 5 DNA와 염색체 DNA의 구조와 기능 168 한 개의 DNA 분자는 두 개의 뉴클레오티드 가닥으로 구성된다 169 DNA 구조는 유전현상에 필요한 기작을 제공한다 174 진핵생물의 염색체 구조 175 진핵세포 DNA는 염색체 안에 포장되어 있다 176 염색체는 유전자를 담고 있는 긴 줄을 포함하고 있다 177 염색체는 세포주기에 따라 여러 상태로 존재한다 179 간기 염색체는 핵 내에 잘 정돈되어 있다 181 염색체의 DNA는 고도로 응축되어 있다 181 뉴클레오솜은 염색질 구조의 기본 단위이다 182 염색체의 DNA는 다단계로 응축된다 185 간기 염색체에는 응축된 염색질과 탈응축된 염색질이 모두 존재한다 185 뉴클레오솜 구조의 변화가 DNA에 대한 접근을 가능하게 한다 187 6 DNA 복제, 회복 및 재조합 DNA 복제 193 염기쌍짓기는 DNA 복제를 가능하게 한다 194 DNA 합성은 복제기점에서 시작된다 195 새로운 DNA 합성은 복제분기점에서 진행된다 195 복제분기점은 비대칭형이다 199 DNA 중합효소는 자체 교정 기능을 갖고 있다 201 짧은 RNA 조각이 DNA 합성의 프라이머로 작용한다 202 복제분기점에 위치한 단백질들이 복제기구를 형성한다 204 말단소립중합효소는 진핵세포의 염색체 말단을 복제한다 205 DNA 복제는 비교적 잘 연구된 분야이다 206 DNA 회복 206 돌연변이는 생물체에 심각한 결과를 초래할 수 있다 207 DNA 미스매치회복 시스템은 복제기구가 복구하지 못한 복제 실수를 제거한다 208 DNA는 세포 내에서 끊임없이 손상을 입는다 209 유전자의 안정성은 DNA 회복에 의존한다 211 DNA가 정확히 유지됨으로써 근연인 종이 매우 유사한 단백질 서열을 갖게 된다 212 DNA 재조합 213 상동재조합은 유전정보의 정확한 교환을 초래한다 213 재조합은 비상동인 DNA 염기서열 간에도 일어날 수 있다 214 이동성 유전인자는 이동에 필요한 구성 성분의 유전자를 암호화한…
출처: 국립중앙도서관 서지정보
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