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실생활과 연관된 생명과학의 기초 이론서~!
이 책은 여러 저자들의 오랜 강의 경험을 바탕으로 생명과학분야에서 반드시 다루어야 할 내용을 중심으로 쉽고 재미있게 꾸민 책이다. 총 16장으로 구성하여, 한 학기 강의용으로 최적화하였다. 각 장별로 실생활과 연관된 생명과학의 지식을 제시하여 생활의 과학화와 함께 생명과학을 전공하지 않은 학생들도 좀 더 쉽게 접근할수 있도록 꾸몄다.

목차

1장 생명이란 무엇인가? 생명에 대한 과학적 탐험 1

BOX 1.1 고세균의 발견으로 생명의 분류체계를 다시 쓰게 되었다 2

▒ 지구 생물의 다양성과 통일성 3

1.1 생명에 대한 정의는 지구 생물의 공통된 특징으로 설명할 수 있다 3

1.2 생명의 다양성과 통일성 및 그 연관성 5

BOX 1.2 생물다양성의 의미 8

BOX 1.3 우리나라 자생 생물종이 5만 종을 넘어섰다 10

1.3 생물진화론으로 생명의 다양성과 통일성 및 연관성에 대해 설명할 수 있다 11

▒ 과학적 연구와 사고 13

1.4 우리가 살아가는 세계와 생명에 대한 과학적 이해 13

▒ 생명의 탄생과 진화 14

1.5 약 138억 년 전 빅뱅으로 우주가 시작되었다 14

1.6 우주를 가득 채우고 있는 물질은 어디에서 왔을까? 15

1.7 약 46억 년 전에 형성된 지구에 생명은 어떻게 등장했을까? 17

1.8 지구 생명의 기원에 대한 화학진화설은 아직 검증과정을 거치고 있다 19

BOX 1.4 우주는 어떻게 시작되었을까? 22

BOX 1.5 외계 생명체는 존재할까? 23

개념 요약 25

2장 생물의 구성 요소 28

▒ 원소, 원자, 결합 30

2.1 생물의 구성원소 30

2.2 원소와 화합물 30

2.3 생물구성물질의 화학적 결합 32

2.4 수소결합과 물 35

▒ 생물의 주요 거대분자 37

2.5 탄소골격과 생물의 거대분자 37

2.6 우리 몸의 에너지원: 탄수화물 40

2.7 우리 몸의 주요한 구성성분: 단백질 41

2.8 우리 몸의 에너지 저장소: 지질 44

2.9 정보의 기록: 핵산 47

BOX 2.1 콜레스테롤의 진실 48

개념 요약 49

3장 생물의 구성 단위인 세포 구조와 기능 50

▒ 세포의 구조와 특징 52

3.1 세포의 구조적 특징 52

3.2 세포 크기의 한정요인 53

3.3 세포막 구조와 기능 56

BOX 3.1 인공세포 58

▒ 세포소기관의 구조와 기능 59

3.4 정보의 흐름과 단백질 합성에 관여하는 세포소기관 59

3.5 세포질 내 막 체계를 구성하는 세포소기관 60

3.6 내막계 요약 62

3.7 에너지 생성 세포소기관 63

3.8 기타 세포소기관 65

▒ 세포막에서 물질의 교환 67

3.9 세포막을 통과하는 물질의 교환 67

3.10 세포막을 통한 물의 이동: 삼투현상 67

BOX 3.2 물의 통로 아쿠아포린 68

3.11 세포막을 이용한 물질의 이동 69

개념 요약 71

4장 생명을 유지하는 에너지는 어떻게 만들어지는가? 광합성과 세포호흡 74

▒ 태양에너지를 포획하는 광합성 76

4.1 지구의 유모: 녹색 세포 76

4.2 식물은 연금술사: 빛과 물과 공기로 요리를 만든다? 78

▒ 광합성의 명반응과 탄소고정 79

4.3 빛에너지를 화학에너지로 바꾸는 핵심 기술: 광합성의 명반응 79

4.4 식물이 포도당을 만드는 기술: 광합성의 캘빈 회로와 탄소고정 81

BOX 4.1 광합성 하는 진딧물 83

▒ 기후변화와 식물의 광합성 84

4.5 식물은 왜 위험을 무릅쓰고 수분을 내뿜을까? 84

4.6 지구가 점점 더워진다: 북쪽으로 향하는 식물들 85

4.7 에너지 농장을 아시나요? 88

BOX 4.2 지구를 차지하고 있는 식물과 동물의 무게는 얼마나 될까? 89

BOX 4.3 자연과 인공의 하이브리드—인공광합성 90

▒ 지구생태계의 에너지원 91

4.8 생명체를 유지하는 에너지의 근원은 태양이다 91

4.9 음식물 섭취를 통해 생명체에 필요한 에너지를 얻는다 92

▒ 세포호흡과 미토콘드리아 93

4.10 바쁘다 바빠! 에너지를 벌기 위해 쉴 새 없이 일하는 우리 몸의 세포들 93

4.11 세포의 에너지 공장: 미토콘드리아 94

▒ 세포호흡에서 에너지 생산 단계 96

4.12 에너지 생산의 시작은 포도당이다: 해당과정과 ATP 생산 96

4.13 물레방아처럼 돌고 도는 에너지 회로: 시트르산 회로 97

4.14 에너지 전환의 핵심은 전자전달이다: 전자전달계와 산화적 인산화 99

▒ 산소가 없어도 가능한 에너지 생산 101

4.15 산소 없이도 살 수 있을까? 101

BOX 4.4 젖산발효와 근육피로 102

▒ 우리 몸의 에너지 변환 103

4.16 여분의 에너지는 몸속에 축적된다 103

BOX 4.5 지방의 두 얼굴—갈색지방과 백색지방 104

BOX 4.6 미토콘드리아 이브—인류의 어머니를 찾아서 105

개념 요약 106

5장 세포분열과 암의 발생 110

▒ DNA 구조와 염색체 112

5.1 생명체를 만드는 설계 지침서: DNA 112

5.2 염색체는 왜 만들어질까? 114

▒ 진핵세포의 세포주기와 체세포분열 115

5.3 몸이 자라고 유지되는 비결 115

5.4 세포분열이 제멋대로 일어날 수 없게 하는 통제 시스템 118

BOX 5.1 상피세포 성장인자와 똑똑해진 화장품 120

BOX 5.2 세포도 ‘자살’을 한다 121

5.5 세포의 반란! 제멋대로 분열하는 세포 121

5.6 세포분열의 핵심: DNA 복제 125

▒ 감수분열과 유전다양성 126

5.7 부모는 같은데 형제들은 왜 다르게 생겼을까? 126

5.8 원하는 유형의 어떠한 세포도 될 수 있는 줄기세포 132

BOX 5.3 키가 커지게 하는 성장판 134

개념 요약 135

6장 DNA로 기록된 생물 정보와 정보의 활용 138

▒ 유전물질과 형질전환 140

6.1 형질전환 물질이 DNA임을 증명하다 140

▒ 유전정보의 전달 과정 141

6.2 DNA 설계 도면에 따른 단백질 합성 141

6.3 설계 도면의 오류: 돌연변이 146

▒ 유전자 발현의 조절 147

6.4 낭비를 막는 유전자 발현 조절 스위치 147

▒ 생명공학과 DNA 기술 149

6.5 생명공학기술이 바꾼 놀라운 세상 149

BOX 6.1 생명공학은 ‘황금알을 낳는 거위’를 가능케 한다 153

▒ 생물복제 155

6.6 세포와 생명체의 복제 155

▒ 유전자 감식 157

6.7 신분증에서 사진과 지문이 사라진다 157

BOX 6.2 크리스퍼 유전자 가위 158

▒ 생물정보의 활용과 유전자 변형 생물 160

6.8 빠르고 쉬워진 질병 진단 160

6.9 질병 없는 세상을 향한 새로운 발걸음 160

6.10 농업혁명: 최악의 조건에서도 살아남는 식물을 만들 수 있다 162

BOX 6.3 생체모방공학(Biomimetics) 163

개념 요약 164

7장 유전과 유전자 166

▒ 멘델유전법칙 168

7.1 멘델과 그의 논문 168

7.2 멘델의 3대 유전법칙 169

7.3 가계도를 이용한 사람 유전 현상의 이해 171

BOX 7.1 PTC 유전자의 진화 175

▒ 복잡한 유전현상 175

7.4 멘델법칙을 벗어나는 다양한 유전현상들 175

7.5 하나의 염색체에는 여러 개의 유전자가 위치한다: 연관과 교차 178

7.6 성염색체의 유전방식은 상염색체와 다르다: 성연관유전 181

▒ 유전과 환경 183

7.7 유전자의 발현 정도는 환경에 따라 변화될 수 있다 183

7.8 후성유전 185

7.9 질병유전자와 인류의 생존 187

BOX 7.2 왜 어떤 유전질병은 중년 이후에 발현되는 것일까? 188

개념 요약 189

8장 걷고 뛰게 하는 구조 뼈대와 근육 192

▒ 동물의 뼈 194

8.1 동물의 뼈대는 다양하게 진화해왔다: 진화와의 연관성 194

8.2 사람의 뼈는 어떻게 생겼을까? 195

8.3 뼈는 관절이 있어 움직일 수 있다 197

BOX 8.1 장기의 위치가 말하는 철학적 계산 ━ 내장장기의 서열 199

▒ 근육수축과 운동 200

8.4 사람이 움직이려면 근육과 뼈가 상호작용해야 한다 200

8.5 근육은 어떻게 수축하는가? 201

8.6 근섬유의 형태는 지구력과 힘을 결정한다 204

BOX 8.2 고통의 구세주 ━ 엔도르핀 205

8.7 근육과 건강: 운동의 효과 206

BOX 8.3 미오글로빈의 비밀 ━ 생선 피는 빨갛지만 속살은 왜 하얄까? 207

개념 요약 208

9장 느끼고 생각하고 반응하라 신경계 210

▒ 신경신호의 형성과 전달 212

9.1 신경계의 구성: 신경세포와 지지세포 212

9.2 신경신호는 전기신호이다 213

BOX 9.1 운동하기는 싫다. 전기근육자극요법 (Electrical Muscle Stimulation, EMS)으로 근육이 만들어질까? 214

9.3 신경신호의 릴레이: 시냅스와 신경전달물질 215

BOX 9.2 신경 자극 속도는 KTX 열차보다 빠르다 217

▒ 감각과 신경 네트워킹 218

9.4 설탕은 왜 달게 느껴지는가: 감각수용기 218

9.5 신경 네트워킹의 센터: 뇌와 척수 219

▒ 신경계의 다양한 기능 223

9.6 의식적으로 할 수 있는 일과 할 수 없는 일: 체성운동신경과 자율신경 223

9.7 나도 모르게 반사적으로 위험을 피한다: 반사신경회로 224

▒ 뇌의 기억화와 기능적 이상 226

9.8 기억과 학습 226

9.9 신경세포가 죽어가고 있어요: 알츠하이머병 227

BOX 9.3 프리온과 광우병 229

9.10 왜 기분이 우울해지는 걸까: 신경전달물질의 혼란 229

BOX 9.4 술을 먹으면 왜 불안감이 사라질까? 230

개념 요약 231

10장 건강 유지의 비결 항상성 234

▒ 항상성의 조절과 호르몬 236

10.1 인체의 조절자: 호르몬 236

BOX 10.1 왜 요오드가 부족하면 목에 혹이 생길까? 240

▒ 항상성의 파괴와 질병의 발생 243

10.2 소리 없는 살인자: 고혈압 243

10.3 혈관 속을 여행하는 세포들 247

10.4 콩팥에 돌이 생겼어요: 요로결석 250

10.5 흡연하는 당신의 폐가 위험하다: 폐기종 252

BOX 10.2 나이가 들면 정말 잠이 줄어들까? 255

개념 요약 256

11장 생식세포의 만남에서 태어남까지 258

▒ 동물의 생식 260

11.1 생물의 다른 두 가지 생식방법: 무성생식과 유성생식 260

11.2 동물과 사람의 성결정 262

▒ 사람의 발생 265

11.3 사람의 생식세포의 생성 265

11.4 정자와 난자의 만남: 수정 267

11.5 엄마와 배아의 만남: 착상과 탯줄의 형성 268

11.6 태아의 38주간의 여정 271

BOX 11.1 이식된 자궁에서 아이가 탄생하다 274

▒ 현대과학과 발생 274

11.7 태아 발달을 저해하는 요인들 274

11.8 생명공학기술이 가져온 생식의 변화 276

BOX 11.2 환경의 영향이 수정란부터 DNA에 기록된다 278

개념 요약 278

12장 인체의 방어 메커니즘 면역 280

12.1 우리 몸의 면역체계 282

▒ 침입자에 대한 상주하는 방어체계: 내재면역 283

12.2 체표면에서의 방어 283

12.3 체내에 침투한 병원체에 대한 내재면역 284

▒ 몸을 방어하는 특수부대인‘적응면역’ 체계 287

12.4 림프구의 성숙과 발달 287

12.5 항체에 의한 세포외 병원체의 파괴: B 세포반응 289

12.6 세포 속에 숨은 병원체의 파괴: T 세포반응 292

BOX 11.1 장내세균과 면역 294

▒ 다양한 면역반응 294

12.7 시간의 싸움을 이기다: 백신 294

12.8 면역체계를 피해 가는 병원체의 전략 296

12.9 몸을 지켜주는 특수부대원의 실수: 자가면역질환 297

12.10 몸을 지켜주는 특수부대원의 과민반응: 알레르기 299

BOX 12.2 전염되는 암? 300

개념 요약 301

13장 비만이 위험하다 비만과 대사질환 304

▒ 에너지대사의 불균형과 비만 306

13.1 전염병처럼 번지는 비만 306

13.2 약으로 살 빼는 시대: 다이어트 시장 309

BOX 13.1 많이 자면 정말 살이 빠질까? 311

▒ 복부비만과 대사질환 312

13.3 목숨까지 위협하는 조용한 살인자: 대사증후군 312

13.4 소변에 포도당이 흘러넘쳐요: 당뇨병 313

BOX 13.2 당뇨 때문에 실명할 수 있다 318

13.5 술도 많이 안 마시는데 지방간이 생겼어요: 비알코올성 지방간질환 319

개념 요약 322

14장 식물의 삶과 행동 324

▒ 식물의 형태와 구조 326

14.1 식물세포의 사치 326

14.2 식물의 갈림길 327

▒ 식물 영양분의 흡수와 이동 330

14.3 식물이 먹고 마시는 방법: 물과 양분의 흡수 330

14.4 설탕을 실어 나른다: 달콤한 식물의 체액 335

▒ 식물의 조절계 338

14.5 식물의 감각과 의사소통 338

14.6 식물호르몬과 생장 조절 341

BOX 14.1 식물공장과 디지털 농업 346

▒ 식물의 방어작용 347

14.7 식물은 어떻게 스트레스와 질병을 이겨낼까? 347

▒ 식물생명공학 349

14.8 푸른 장미와 비타민 쌀 349

BOX 14.2 갈변하지 않는 사과와 양송이버섯 351

개념 요약 352

15장 지구 최초의 생명체에서 인류의 진화까지 인류 진화의 오디세이 354

▒ 진화론의 탄생 356

15.1 과학적 세계관으로 패러다임을 전환한 진화론이 탄생하다 356

15.2 생물진화론을 지지하는 많은 증거들이 있다 358

15.3 진화가 일어나기 위한 전제 조건은 유전적 변이의 존재이다 363

15.4 자연선택은 끊임없는 생물진화의 원동력이다 364

15.5 배우자 선택은 유성생식하는 생물진화의 방향을 결정하였다 364

▒ 인류의 진화에 이르는 지구생명의 역사 366

15.6 지구 최초의 생명체에서 인류의 진화에 이르는 지구생명의 역사 366

15.7 생명의 나무에서 인간의 가지로 갈라진 인류 371

15.8 침팬지와 보노보를 통해 바라 본 내 안의 유인원 374

▒ 진화적으로 적응된 마음 379

15.9 우리 마음도 진화의 산물일까? 379

BOX 15.1 여자와 남자의 마음은 정말 다를까? 381

15.10 인류는 왜 일부다처제에서 일부일처제로 바뀌었을까? 383

15.11 인간 사회에는 성의 의미가 다양하다 383

BOX 15.2 행복도 진화의 산물일까? 385

15.12 인간만이 문명의 도약을 이룰 수 있었던 이유는 무엇일까? 386

15.13 세계를 이해하는 통합적 원리인 진화론 387

개념 요약 388

16장 생태계 392

▒ 생태학의 연구대상 394

16.1 생태학이란 무엇인가? 394

16.2 생물권 내의 물질은 순환하고 에너지는 흐른다 395

BOX 16.1 육식을 줄여야 하는 이유? 397

16.3 환경 내 물질이 생태계 교란을 유발할 수 있다 397

BOX 16.2 환경호르몬의 습격 398

▒ 생태학의 연구방법과 생물다양성의 의미 399

16.4 개체군의 크기를 분석하는 방법과 목적을 알아보자 399

BOX 16.3 음향학 기술이 생물다양성 보전에 기여한다 401

16.5 여러 수준에서 생물다양성을 이해한다 401

BOX 16.4 벌이 사라지면 생태계는 흔들린다 402

16.6 환경과 상호작용하는 생물들은 진화한다 403

▒ 생태계 보전의 가치 404

16.7 수생생태계의 파괴가 염려된다 404

16.8 생물권은 과연 지구상의 인구를 수용할 수 있을까? 408

16.9 지구온난화를 막으려면 우리의 실천이 필요하다 410

16.10 바이오스피어 2의 경험에서 생물권의 중요성을 깨닫다: 보전생물학 410

개념 요약 412

찾아보기 414

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