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생명과학의 이해

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저자명 대학생명과학교재연구회
출판사 (주)라이프사이언스
출판년도 2013
페이지 368
ISBN 9788961541473
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생명현상을 이해하고 배우는 필수생명과학 교재~!
이 책은 Russell 저서 『생명과학-역동적인 자연과학』에서 생물학의 기본적인 사실과 원리를 생명현상 중심으로
26개 장을 선별하여 압축한 책이다. 생물학에 대한 기초이론뿐만 아니라 최신정보까지 담고 있어 전공자들의
한 학기 과정과 비전공자들의 교양강좌에도 적합하도록 구성했다. 이 책에서 저자들은 과학적 탐구를 통해서
생명체에 대한 올바른 이해와 계속해서 변화한다는 생명의 진리를 강조하고 있다.


이 도서의 목차 보기

차례

제1부 과학, 화학 그리고 세포





1장 ㅣ생명의 과학 1
1.1 | 생명이란 무엇인가? 2
A. 생명은 조직화되어 있다 2
B. 생명은 에너지를 필요로 한다 4
C. 생명은 내부 안정성을 유지한다 5
D. 생명은 스스로 번식하고 자라며 발생한다 5
E. 생명은 진화한다 5
1.2 | 생물분류체계는 공통후손에 기초한다 7
A. 분류체계는 종들을 생물군으로 조직한다 7
B. 분기학 접근법은 공유파생형질에 기초한다 8
C. 분기도는 가상적인 진화적 유연관계를 기술한다 9
D. 전통적인 많은 생물군은 단계통군이 아니다 10
E. 생명의 계통수는 3개의 주요 가지를 포함한다 11
1.3 | 과학자는 자연 세계를 연구한다 12
A. 과학적 방법은 다수의 상호 관련된 부분을 가진다 12
B. 실험 고안은 신중한 설계이다 13
C. 이론은 포괄적인 설명이다 14
D. 과학 탐구는 한계가 있다 15


2장 ㅣ생명의 화학 18
2.1 | 원자는 모든 물질을 만든다 20
A. 원소는 물질의 근본적인 종류이다 20
B. 원자는 원소의 입자이다 21
C. 동위원소는 중성자 수가 다르다 21
2.2 | 화학결합은 원자들을 연결한다 22
A. 전자가 결합을 결정한다 22
B. 공유결합에서 원자는 전자를 공유한다 23
C. 이온결합에서 한 원자는 전자를 다른 원자에게 전달한다 25
D. 극성분자의 부분 전하는 수소결합을 생성한다 25
2.3 | 물은 생명에 필수적이다 26
A. 물은 응집성과 부착성이 있다 26
B. 많은 물질은 물에 용해된다 27
C. 물은 온도를 조절한다 27
D. 물은 얼 때 팽창한다 28
E. 물은 생명의 화학반응에 참여한다 28
2.4 | 생물은 산과 염기의 균형을 유지한다 29
A. pH 지수는 산성도 또는 알칼리도를 나타낸다 30
B. 완충계는 생물의 pH를 조절한다 30
2.5 | 유기분자는 생명의 형태와 기능을 생성한다 30
A. 탄수화물은 단당류와 다당류를 포함한다 32
B. 지질은 소수성이고 에너지가 풍부하다 33
C. 단백질은 복잡하고 매우 다양하다 35
D. 핵산은 유전정보를 저장하고 전달한다 38


3장 ㅣ세 포 42
3.1 | 세포는 생명의 단위이다 44
A. 간단한 렌즈가 생명의 세포 토대를 밝혔다 44
B. 세포설의 대두 44
C. 현미경은 세포 구조를 확대한다 45
D. 모든 세포는 공통된 특성을 가진다 46
3.2 | 다양한 세포 종류는 생명의 세 영역을 특징짓는다 47
A. 세균 영역은 지구상에서 가장 풍부한 생물을 포함한다 48
B. 고세균 영역은 독특한 생화학을 가진 원핵생물을 포함한다 49
C. 진핵생물 영역은 복잡한 세포를 가진 세포를 포함한다 50
3.3 | 막은 세포와 주위 환경을 분리한다 51
3.4 | 진핵세포의 소기관은 작업을 나누어 한다 53
A. 핵, 소포체 및 골지체는 물질을 분비하기 위해 상호작용한다 54
B. 리소솜, 액포 및 퍼옥시좀은 세포의 소화장소이다 57
C. 광합성은 엽록체에서 일어난다 57
D. 미토콘드리아는 영양소에서 에너지를 추출한다 59
3.5 | 세포골격은 진핵세포를 지지한다 59
3.6 | 세포는 함께 묶여 있고 서로 소통한다 61
A. 세포벽은 강하고 유연하며 구멍이 있다 62
B. 동물세포의 결합은 여러 형태가 존재한다 64
4장 ㅣ생명의 에너지 66
4.1 | 모든 세포는 에너지를 얻고 사용한다 68
A. 에너지는 세포에게 생명의 일을 하게 한다 68
B. 열역학법칙은 에너지 전달을 설명한다 68
4.2 | 화학반응의 망이 생명을 지속한다 70
A. 화학반응은 에너지를 흡수하거나 방출한다 70
B. 화학평형에서 반응속도는 균형을 이루고 있다 71
C. 연계된 산화반응과 환원반응이 전자전달계를 형성한다 71
4.3 | ATP는 세포의 에너지 화폐이다 71
A. 연계반응이 ATP에 에너지를 저장하고 방출한다 72
B. 인산의 전달은 에너지 거래를 종료한다 72
C. ATP는 단기간의 에너지 저장을 나타낸다 73
4.4 | 효소는 생화학반응을 촉진한다 73
A. 효소는 반응물을 합친다 74
B. 효소는 상대를 가진다 74
C. 세포는 반응속도를 조절한다 74
D. 많은 요인이 효소 활성에 영향을 준다 75
4.5 | 막 수송은 에너지를 방출하거나 소모한다 75
A. 수동수송은 에너지 투입이 필요 없다 76
B. 능동수송은 에너지 투입을 필요로 한다 78
C. 세포내도입과 세포외방출은 소낭을 사용하여 물질을 수송한다 79


5장 ㅣ광합성 82
5.1 | 생명은 광합성에 의존한다 84
A. 광합성은 이산화탄소와 물로부터 포도당을 만든다 84
B. 광합성의 진화가 지구를 변화시켰다 85
5.2 | 햇빛이 광합성의 에너지원이다 85
A. 빛이란 무엇인가? 86
B. 광합성 색소가 빛에너지를 포획한다 86
C. 엽록체는 광합성 장소이다 86
5.3 | 광합성은 두 단계로 일어난다 88
5.4 | 명반응은 광합성을 시작한다 89
A. 광계 II는 ATP를 만든다 89
B. 광계 I은 NADPH를 만든다 91
5.5 | 탄소반응이 포도당을 만든다 91
5.6 | C3 식물은 탄소고정에 캘빈회로만을 사용한다 92
5.7 | C4와 CAM 경로는 탄소와 수분을 보존한다 93





6장 ㅣ세포호흡 96
6.1 | 세포는 음식물 에너지를 사용하여 ATP를 만든다 98
6.2 | 세포호흡은 세 가지 주요 과정을 포함한다 98
6.3 | 진핵세포에서 호흡은 미토콘드리아에서 일어난다 99
6.4 | 해당과정은 포도당을 피루브산으로 분해한다 100
6.5 | 산소호흡은 해당작용보다 훨씬 많은 ATP를 생성한다 101
A. 피루브산은 아세틸 CoA로 산화된다 101
B. 크렙스회로는 ATP와 전자운반체를 생성한다 101
C. 전자전달계가 ATP 합성을 추진한다 103
6.6 | 포도당 한 분자는 얼마나 많은 ATP를 생성하는가? 103
6.7 | 음식물 분자는 에너지 추출경로로 들어간다 105
6.8 | 일부 에너지경로는 산소를 필요로 하지 않는다 105
A. 무산소호흡은 대체 전자수용체를 사용한다 106
B. 발효생물은 해당과정에서만 ATP를 얻는다 106
6.9 | 호흡과 광합성은 오래된 경로이다 107




제2부 생명공학, 유전학 그리고 유전





7장 ㅣDNA 구조와 유전자 기능 110
7.1 | 유전물질을 확인한 실험들 112
A. 세균은 유전정보를 전달한다 112
B. 허시와 체이스는 DNA의 유전적 역할을 확인하였다 113
7.2 | DNA는 뉴클레오티드의 이중나선구조이다 114
7.3 | DNA는 세포의 단백질 제조법을 간직한다 116
A. 단백질 합성은 전사와 번역을 요구한다 116
B. RNA는 DNA와 폴리펩티드 사슬 사이의 중개자이다 117
7.4 | 전사는 RNA 생산에 DNA 주형을 이용한다 117
A. 전사는 세 단계로 일어난다 118
B. mRNA는 진핵세포의 핵에서 변형된다 118
7.5 | 번역은 단백질을 제조한다 119
A. 유전암호는 mRNA를 단백질에 연결한다 119
B. 번역은 mRNA, tRNA 및 리보솜을 필요로 한다 120
C. 번역은 세 단계로 일어난다 121
D. 단백질은 번역 후 올바르게 접혀야 한다 122
7.6 | 세포는 유전자 발현을 조절한다 122
A. 오페론은 하나의 프로모터를 공유하는 세균 유전자 집단이다 124
B. 진핵생물은 전사인자를 사용한다 124
C. 진핵세포는 추가적인 조절기작을 갖고 있다 125
7.7 | 돌연변이는 DNA 서열을 변화시킨다 127
A. 돌연변이의 범위는 침묵에서 황폐까지 다양하다 127
B. 무엇이 돌연변이를 일으키는가? 129
C. 돌연변이는 다음 세대로 전달될 수 있다 129
D. 돌연변이는 중요하다 129
7.8 | 생명공학: 인간 유전체는 놀라울 정도로 복잡하다 130
7.9 | 생명공학: 유전자 조작은 생물 사이에 유전자를 이동시킨다130
A. 형질전환생물은 여러 종에서 유래한 DNA를 가진다 131
B. 형질전환생물의 제조는 DNA 자르기와 붙이기를 필요로 한다 131
7.10 | 생명공학: 연구자들은 유전자를 수리하고 차단하며 감시할 수 있다 133
A. 유전자 치료는 결함 유전자를 수리한다 133
B. 안티센스 RNA와 유전자 녹아웃은 유전자 발현을 차단한다 133
C. DNA 미세배열은 유전자 발현의 추적을 도와준다 134


8장 ㅣDNA 복제, 유사분열 그리고 세포주기
136
8.1 | 세포의 분열과 죽음 138
A. 유성생식 생활사는 유사분열, 감수분열 및 수정을 포함한다 138
B. 세포죽음은 생명의 일부이다 138
8.2 | DNA 복제는 세포분열에 선행한다 139
8.3 | 복제된 염색체는 세포가 분열을 준비함에 따라 응축된다 141
8.4 | 유사분열은 정확한 세포 복사물을 생성한다 143
A. 간기는 중요한 활동의 시기이다 143
B. 염색체는 유사분열 동안에 나누어진다 143
C. 세포질분열은 세포질을 분배한다 145
8.5 | 암은 세포가 통제에서 벗어나 분열할 때 생긴다 147
A. 화학신호가 세포분열을 조절한다 147
B. 암세포는 세포주기의 통제를 벗어난다 147
C. 암세포는 여러 면에서 정상 세포와 다르다 148
D. 유전과 환경이 암을 유발한다 149
E. 암 치료는 비정상적인 세포를 제거하거나 죽인다 150
8.6 | 세포자살은 예정세포사이다 151
8.7 | 생명공학: 줄기세포와 복제는 윤리적 문제를 야기한다 152
A. 줄기세포는 분열하여 여러 종류의 세포를 형성한다 152
B. 복제는 생물의 동일한 사본을 생성한다 153

8.8 | 생명공학: 몇 가지 기술은 DNA 복제효소를 사용한다 154
A. DNA 서열결정은 염기의 순서를 밝혀준다 154
B. PCR은 시험관에서 DNA를 복제한다 155
C. DNA 프로파일링은 많은 분야에서 응용된다 156


9장 ㅣ유성생식과 감수분열 160
9.1 | 왜 성인가? 162
9.2 | 2배체 세포는 두 벌의 상동염색체 조합을 가진다 163
9.3 | 감수분열은 유성생식에서 필수적이다 164
A. 배우자는 반수체 성세포이다 164
B. 특수화된 생식세포가 감수분열을 한다 164
C. 감수분열은 염색체 수를 반분하고 대립유전자를 뒤섞는다 164
9.4 | 감수분열에서, DNA는 한 번 복제되고 핵은 두 번 분열한다 165
A. 제1감수분열에서 상동염색체는 정렬하고 분리된다 165
B. 제2감수분열은 반수체 세포를 만든다 167
9.5 | 감수분열은 엄청난 다양성을 생성한다 167
A. 교차는 유전자를 뒤바꾼다 167
B. 염색체 쌍은 중기 I 동안에 무작위로 정렬한다 168
C. 무작위 수정은 다양성을 배가한다 169
9.6 | 유사분열과 감수분열은 기능이 서로 다르다: 요약 170
9.7 | 실수는 가끔씩 감수분열에서 일어난다 171
A. 배수성은 여분의 염색체 조합을 의미한다 171
B. 비분리는 염색체의 과다 혹은 상실로 이어진다 172
C. 작은 규모의 염색체 이상도 일어난다 172
9.8 | 반수체 핵은 배우자로 포장된다 174
A. 사람의 배우자는 정소와 난소에서 형성된다 174
B. 식물에서는 배우체가 배우자를 만든다 175


10장 ㅣ유전의 양상 178
10.1 | 염색체는 유전정보의 포장이다: 복습 180
10.2 | 멘델의 실험은 유전의 기본법칙을 밝혔다 181
A. 왜 완두인가? 181
B. 우성 대립유전자는 열성 대립유전자를 감춘다 181
C. 각 유전자에 대한 세포의 두 대립유전자는 같거나 다를 수 있다 182
D. 각 세대는 고유한 명칭을 가진다 182
10.3 | 각 유전자의 두 대립유전자는 서로 다른 배우자로 끝을 맺는다 183
A. 단성잡종교배는 한 유전자의 유전을 추적한다 183
B. 감수분열이 멘델의 분리의 법칙을 설명한다 184
10.4 | 다른 염색체에 있는 유전자는 독립적으로 유전된다 186

A. 양성잡종교배는 한 번에 두 유전자의 유전을 추적한다 186
B. 감수분열은 멘델의 독립의 법칙을 설명한다 186
10.5 | 동일 염색체에 있는 유전자는 함께 유전될 수 있다 187
A. 같은 염색체에 있는 유전자는 연관되어 있다 188
B. 연관유전자의 연구는 염색체 지도를 탄생시켰다 189
10.6 | 유전자 발현이 멘델의 비율을 바꿀 수 있다 190
A. 불완전 우성과 공동우성은 표현형의 종류를 증가시킨다 190
B. 일부 유전양상은 특별히 해석하기가 어렵다 191
10.7 | 반성유전자는 독특한 유전양상을 보여준다 192
A. X와 Y 염색체가 사람의 성을 결정한다 192
B. X-연관 열성 질환은 여성보다 남성에게 더 큰 영향을 미친다 193
C. X 염색체 불활성화는 단백질의‘양적 배가’를 차단한다 195
10.8 | 가계도는 유전의 방식을 보여준다 196
10.9 | 대부분의 형질은 환경과 여러 유전자의 영향을 받는다 198
A. 환경은 표현형을 변화시킨다 198
B. 다유전자성 형질은 하나 이상의 유전자에 의존한다 199




제3부 생명의 다양성





11장 ㅣ생명의 기원과 역사 202
11.1 | 생명의 기원은 수수께끼로 남아 있다 204
A. 최초의 유기분자는 화학수프에서 형성되었을 것이다 205
B. 일부 학자는‘RNA 세계’를 제시한다 206
C. 막은 분자들을 감쌌다 207
D. 물질대사의 기원은 초기 효소와 관련이 있었을 것이다 208
E. 초기 생명은 지구를 영원히 변화시켰다 208
11.2 | 고등한 세포와 다세포성은 수십억 년에 걸쳐 생겨났다 209
A. 내부공생은 엽록체와 미토콘드리아의 기원을 설명한다 210
B. 다세포성은 그 기원이 협동에 있을 것이다 211
11.3 | 생물의 다양성은 과거 5억 년 사이에 일어났다 211
A. 이상한 에디아카란 생물이 선캄브리아대에 번성하였다 211
B. 고생대의 동식물은 육상으로 진출하였다 211
C. 파충류와 꽃식물은 중생대에 번성하였다 214
D. 포유류는 신생대에 방산하였다 215
11.4 | 화석과 DNA는 인간의 진화를 알려준다 216
A. 인간은 영장류이다 216
B. 분자적 증거는 영장류의 유연관계를 입증한다 219
C. 사람류의 진화는 부분적으로 화석에 기록되어 있다 219
D. 환경의 변화는 인류의 진화를 자극하였다 222
E. 이동과 문화는 인간(Homo sapiens)을 변화시켰다 222


12장 ㅣ생물의 다양성 224
12.1 | 바이러스 226
A. 바이러스는 세포보다 작고 더 단순하다 226
B. 바이러스의 증식 227
C. 바이러스 감염에 따른 세포의 죽음 228
D. 바이러스는 살아 있는가? 229
12.2 | 원핵생물(세균과 고세균) 229
A. 원핵생물 분류는 전통적으로 시각적 특징에 의존한다 230
B. 대사경로는 원핵생물의 분류에 유용하다 231
C. 세균 영역은 친숙한 많은 집단을 포함하고 있다 231
D. 많은 고세균은‘극한생물’이다 232
12.3 | 원생생물 233
A. 원생생물은 긴 진화역사를 가진다 234
B. 원생생물의 분류는 빠르게 바뀌고 있다 234
C. 원생생물은 다방면에서 중요하다 234
12.4 | 식물 236
A. 녹조류는 식물과 가장 가까운 친척이다 237
B. 식물은 육상생활에 적응하였다 237
12.5 | 균류 241
A. 균류는 외부 소화를 하는 종속영양생물이다 242
B. 균류의 분류는 전통적으로 생식구조에 기초한다 242
12.6 | 동물 244
A. 최초의 동물은 원생생물에서 진화한 것 같다 244
B. 동물은 몇 가지 특징을 공유한다 244
C. 동물은 조직화, 형태 및 발생에 기초하여 분류된다 244
D. 다른 추가적인 특징이 분류에 이용된다 246
E. 대부분의 척삭동물은 척추동물이다 248


13장 ㅣ식물의 구조와 기능 252
13.1 | 식물의 생장부위는 줄기, 잎 그리고 뿌리이다 254
13.2 | 식물은 분열조직 덕분에 유연한 생장 형태를 가진다 255
A. 식물은 새로운 모듈을 첨가하는 방식으로 자란다 255
B. 식물의 생장은 분열조직에서 일어난다 256
13.3 | 식물세포는 조직을 만든다 256
A. 식물은 몇 종류의 세포를 가진다 256
B. 식물세포는 세 종류의 주요 조직계를 형성한다 258
13.4 | 속씨식물 생활사는 꽃, 열매 및 종자를 포함한다 260
A. 꽃은 생식기관이다 261
B. 꽃가루와 배낭은 배우체이다 262
C. 수분은 암술머리로 꽃가루를 가져온다 262
D. 중복수정은 접합자와 배젖을 생성한다 263
E. 종자는 배와 양분으로 구성된다 263
13.5 | 식물의 생장은 종자 발아로 시작된다 264
13.6 | 식물 부위는 죽거나 휴면한다 265


14장 ㅣ동물의 구조와 기능 268
14.1 | 특수화된 세포가 동물의 몸을 만든다 270
14.2 | 동물은 네 종류의 조직으로 구성된다 271
A. 상피조직은 표면을 덮는다 271
B. 대부분의 결합조직은 다른 조직을 묶어준다 271
C. 근육조직은 운동을 제공한다 273
D. 신경조직은 빠른 통신망을 형성한다 273
14.3 | 기관계는 상호 연결되어 있다 274
A. 신경계는 빠른 통신망을 구축한다 274
B. 내분비계는 호르몬을 사용하여 소통한다 279
C. 골격계와 근육계는 몸을 지탱하고 움직인다 281
D. 소화계는 음식물에서 영양소를 추출한다 283
E. 호흡계는 기체를 교환하고 순환계는 영양소를 운반한다 284
F. 비뇨계는 노폐물을 제거한다 285
G. 피부계는 체온을 조절하고 수분을 보존한다 286
H. 면역계는 몸을 방어한다 288
I. 생식계는 다음 세대를 만든다 290
14.4 | 기관계 상호작용은 항상성을 촉진한다 294


15장 ㅣ지구 생태학 298
15.1 | 생태계는 지속적인 에너지 투입을 필요로 한다 300
A. 먹이망은 에너지와 원자의 전달을 나타낸다 300
B. 모든 영양단계는 에너지를 잃는다 301
15.2 | 물질은 생태계 내에서 순환한다 302
A. 물은 육지와 대기 사이를 순환한다 303
B. 독립영양생물은 탄소를 CO2에서 얻는다 304
C. 질소순환은 세균에 의존한다 305
D. 인순환은 암석의 풍화에서 시작한다 307
15.3 | 자연환경은 생물이 서식하는 장소를 결정한다 308
A. 키 큰 나무가 삼림을 우점한다 309
B. 초원은 열대와 온대지역에 분포한다 311
C. 모든 사막은 건조하다 312
D. 산불과 가뭄에 적응한 식물이 지중해성 관목지대를 우점한다 313
E. 툰드라는 고위도와 높은 고도를 차지한다 313
F. 극지의 빙원은 추위에 적응한 동물이 서식한다 314
15.4 | 지구 기후변화는 서식지를 변경하고 이동시킨다 314
A. 온실가스가 지구 표면을 데운다 314
B. 지구 기후변화는 심각한 결과를 초래한다 315


부록 A 미터법 단위와 변환 318
부록 B 원소 주기율표 319
부록 C 아미노산 구조 320
용어해설 321
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