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ISBN	9791190254045(1190254042)
쪽수	424쪽
크기	153 * 225 * 28 mm /550g 판형알림

책소개

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이 책의 주제어

세포가 없었다면 생명도 없었다
세포를 통해 생명의 본질과 생명현상의 원리를 추적해온 현대 생물학의 발자취
매드 사이언티스트(Mad Scientist) 남궁석 박사의 네버엔딩 Cell 사이언스

현대 생물학의 시작과 오늘에는 세포가 있다. 세포는 맨눈으로 볼 수 없는 대상이다. 광학의 발달과 함께 활발히 제작되기 시작한 렌즈는 망원경과 현미경이라는 정반대 기능을 가진 관찰 도구에 활용되었다. 최초의 현미경은 광학현미경이었다. 오늘날 초고성능 현미경이 살아 있는 세포를 실시간으로 관찰하면서 사진을 찍고 동영상을 촬영할 수 있는 데 비하면 초창기 광학현미경의 성능은 “세포의 전체적인 모양이나 핵처럼 큰 구조물의 윤곽”(331쪽)을 볼 수 있게 해준 정도였다. 보잘것없는 수준이었지만 그 최초의 세포 관찰로부터 생물과 생명을 연구하는 과학이 등장할 수 있었다. 이러한 단순한 사실은 생물학이 근본적으로 기술 의존성이 큰 학문이라는 점을 시사한다. 실상 현미경만으로는 부족했다. 19세기 화학 발전에 힘입어 등장한 염색 기술은 세포소기관 중 특정한 구조물만을 염색시켜 현미경 관찰을 보조하는 데 큰 역할을 했다. 이때 개발된 염색법 대다수가 오늘날에도 기본적인 세포 처리 기법으로 사용되고 있다.

서문

1장 세포의 ‘주기율표’를 찾아서
인체를 구성하는 세포
세포를 구분하는 방법
RNA와 세포
단일 세포 RNA-seq
인간게놈프로젝트와 세포의 미스터리
유전체의 3차원 구조
세포 아틀라스 프로젝트

2장 세포를 ‘보다’
현미경의 발명
로버트 훅과 ‘셀’
살아 있는 세포를 보다
해부학과 현미경의 만남

3장 세포 이론
광학현미경의 개선
세포 이론의 태동
세포는 세포로부터
화학 공업의 발전과 세포 염색
뉴런주의(Neuron Doctrine)의 탄생

4장 세포를 만드는 정보
전성설
난자와 수정을 발견하다
다윈의 ‘제뮬’과 ‘범생설’
플레밍과 염색체
염색체의 중요성을 알아본 보베리
성을 결정하는 염색체
모건, 초파리, 유전자 지도

5장 생명의 화학 공장, 세포
유기물질을 ‘합성’하다
유스투스 리비히와 생물화학
실험생리학의 확립
단백질의 발견
발효와 효소
단백질과 효소의 관계
에너지를 생산하고 소비하는 화학 공장
에너지 화폐 ‘ATP’

6장 세포생물학의 탄생
원심분리기
생체막
세포 구조물의 원심분리
전자현미경의 등장
세포 발전소, 미토콘드리아
소포체와 리보솜
세포 단백질의 ‘요람에서 무덤까지’
세포생물학의 탄생

7장 유전자 전성 시대
프리드리히 미셔와 ‘뉴클레인’
DNA 구성 물질의 결정과 4염기 모델
폐렴균이 알려준 유전물질
이중나선
하나의 유전자, 하나의 효소(단백질)
DNA로부터 단백질까지 ‘중심 원리’의 완성
진핵세포는 다르다
재조합 DNA 기술

8장 세포 수명
시드니 링거와 링거액
최초의 동물 세포 체외 배양
알렉시 카렐의 ‘불멸 세포’
세포 배양 기술의 발달
헬라(HeLa)
헤이플릭의 한계(Heyflick Limits)
텔로미어

9장 죽지 않는 세포
성게 알에서 얻은 힌트
환경 요인과 병원체에 의한 발암
필라델피아 염색체
암 유전자(oncogene)
암 억제 유전자(tumor suppressor)
암 전이
암의 특징

10장 세포 복제
유전물질을 복제하는 시기
방추사와 그 구성 물질
성숙촉진인자(MPF)
돌연변이 효모와 세포주기 조절
MPF = 사이클린 + cdc2
단백질 분해와 사이클린 조절
분열 체크포인트
DNA 손상과 체크포인트
세포자멸사

11장 세포골격
근육을 움직이는 단백질, 마이오신
액틴의 발견
슬라이딩 필라멘트 모델
액틴과 마이오신에 대한 분자 단위의 이해
근육세포가 아닌 세포에 있는 액틴과 마이오신
미세소관이란 트랙 위에서 달리는 키네신
세포를 움직이게 하는 액틴
세포분열을 일으키는 액틴

12장 세포 발생의 미스터리
모자이크 이론
발생 조절 이론
모포젠(morphogen)
초파리 발생유전학과 모포젠의 발견
분화하는 세포들의 유전정보
조혈 줄기세포

13장 후성학과 줄기세포
포유류의 배 발생 과정
테라토마와 배아 줄기세포
분화하는 세포의 DNA에서 일어나는 변화
DNA 메틸화와 유전자 발현 조절
히스톤과 크로마틴
동물 발생과 후성학적 변화
리프로그래밍, 후성학적 표지의 초기화
유도만능 줄기세포
세포 직접 리프로그래밍

14장 세포 치료와 불사의 꿈
장기이식과 이식 거부 현상
조직접합성 복합체
MHC, 세포성 면역의 핵심 단백질
조혈 줄기세포와 백혈병 치료
인간배아 줄기세포
핵치환 줄기세포
인간 복제배아 줄기세포는 가능한가?
줄기세포 치료의 현실
오가노이드(organoid)
면역세포를 변형한 암 치료(CAR-T세포)

15장 살아 있는 세포의 영상화
면역형광염색법과 형광현미경
살아 있는 세포의 현미경 관찰
GFP, 녹색형광단백질
광학현미경의 한계를 넘어서
살아 있는 세포의 영상화와 입체 영상 기술

16장 인간게놈프로젝트, 그후
세포의 설계도
인간게놈프로젝트
모델생물의 염기서열 결정
민간과 공공 부문의 경쟁
인간유전체의 의미
개인의 유전적 차이 세포마다 차이가 나는 이유
유전체 읽기와 유전체 고쳐쓰기

에필로그: 생물학자는 인공세포의 꿈을 꾸는가
시스템 생물학: 전체적인 관점에서 다시 보는 세포
모델화와 예측
합성생물학: 만들지 않으면 이해할 수 없다?
단백질 디자인
세포 내 회로의 재설계

참고문헌
인명 찾아보기
용어 찾아보기
컬러 화보

책 속으로

세포 아틀라스 프로젝트는 인간게놈프로젝트에 비견될 만한 거대한 연구 과제다. 두 프로젝트 모두 인체의 신비를 기본적인 단위체(유전자 vs 세포) 수준에서 규명하고자 전 세계 수많은 연구자를 동원했다. 세포 아틀라스 프로젝트의 목표는 각기 다른 세포가 어떤 RNA를 만드느냐를 기준으로 세포를 분류하는 것이다. 인체에 있는 모든 종류의 세포를 분석하여 완벽한 카탈로그를 만들기 위해서는 얼마나 많은 세포를 분석해야 할까? - 1장 세포의 ‘주기율표’를 찾아서, 27쪽

1. 모든 생물은 하나 이상의 세포로 구성되어 있다. 2. 세포는 동물과 식물의 기본 구조 단위이다. 3. 세포는 세포로부터 유래한다. ‘세포 이론’을 구성하는 세 개의 축이 완성되자, 세포가 생물을 구성하는 모든 조직의 기능적 기본 단위라는 것에 과학자들의 의견이 일치하기 시작했다. - 3장 세포 이론, 50쪽

초파리 연구를 시작할 때 모건은 멘델의 유전법칙이나 서턴-보베리 염색체 이론을 크게 신뢰하지 않았다. 스티븐스의 성염색체 연구에도 의구심을 품고 있었다. 그의 목적은 환경 변화에 의해서 성이 결정된다는 것을 입증하는 것이었다. 결과는 자명했다. 그의 실험 목적은 달성되지 못했다. 오히려 스티븐스의 관찰을 재확인했으며, 그동안 그다지 신뢰하지 않았던 멘델의 유전법칙에 관심을 갖게 되었다. - 4장 세포를 만드는 정보, 72쪽

암 억제 유전자와 앞에서 설명한 암 유전자는 모두 돌연변이로 인해 정상적인 유전자가 변하여 생긴 것이지만, 둘 사이에는 결정적인 차이가 있다. 암 유전자는 세포에 있는 대립유전자 한 쌍 중 하나에 돌연변이가 있으면 암을 일으킨다. 즉 암을 일으키는 돌연변이 유전자는 정상 유전자에 비해서 우성이다. 반면 암 억제 유전자는 대립유전자 한 쌍에 모두 돌연변이가 있어야 암을 일으킨다. 즉 암 억제 유전자에서 암을 일으키는 성 질은 열성이다. - 9장 죽지 않는 세포, 187~8쪽

세포는 모양이 다양할 뿐만 아니라, 살아 있는 세포를 관찰해보면 그 모양이 동적으로 변한다. 그리고 말랑말랑한 이미지와는 다르게 내부적으로 단단한 골격을 가지고 있어 역동적으로 모양을 바꾸는 구조물에 가깝다. 세포의 모양과 형태를 유지하기 위해서는 내부적으로 힘을 가지고 있어야 한다. 겉으로 보기에는 터지기 쉬운 물풍선처럼 보여도 단단한 내부 골격에 의해 모양을 유지하는 ‘돔구장’과 비슷하다. - 11장 세포골격, 223쪽

대략 8세포기에 도달할 때까지의 난할구는 분리되었을 경우 각각 별도의 개체로 발생할 수 있는 전능성을 가지고 있다. 이때는 거의 모든 후성학적 표지(DNA 메틸화, 히스톤 꼬리)가 유전자를 발현할 수 있는 상태로 변경되어 있으며, 모든 세포는 동일한 후성학적 표지를 가지고 있기 때문에 완전히 동일한 종류의 유전자들을 발현한다. 할구 단계를 지나 세포가 최초로 분화하는 단계는 배반포기이다. 배반포의 외부에 있는 영양세포와 내세포괴에서는 각기 다른 전사인자가 형성되고 따라서 각기 다른 유전자가 발현된다. 그리하여 영양세포는 착상한 후에 태반으로 변하고, 내세포괴는 몸을 구성하는 다양한 세포로 분화하게 된다. - 13장 후성학과 줄기세포, 278쪽

유도만능 줄기세포를 이용한 세포 치료가 전혀 시도되지 않은 것은 아니다. 2017년 일본의 리켄 발생생물학센터(Riken Center for Developmental Biology)의 다카하시 마사요(Takahashi Masayo)가 이끄는 연구진은 70세의 망막 황반변성 환자에게서 채취한 피부세포를 유도만능 줄기세포로 변환시켰고, 이를 성체 망막세포로 분화시켜 환자의 눈에 이식했다. 치료는 성공적으로 이뤄져 환자의 시력은 회복되었다. 이런 일부의 성공 사례가 있는데도 야마나카가 줄기세포의 임상적 응용을 경계하는 이유는 상존하는 위험성 때문이다. - 14장 세포 치료와 불사의 꿈, 305~6쪽

오늘날 생물학 연구에서 현미경으로 얻는 자료의 형태는 주로 디지털 이미지와 동영상이다. 현대인이 디지털 카메라나 스마트폰의 카 메라 어플을 이용해 수시로 스냅샷과 동영상을 찍듯이, 세포를 연구하는 생물학자들은 현미경을 이용하여 디지털 이미지나 동영상 자료를 얻고 이것이 생물학자들이 실험에서 관찰한 결과가 된다. - 15장 살아 있는 세포의 영상화, 334쪽

세포에 대한 연구는 근본적으로 환원주의적 연구라고 할 수 있다. 생물 혹은 생명을 이해하기 위해 그 기본 단위인 세포를 알아야 한다. 세포는 작은 미세 구조를 가지고 있으므로 이른바 세포소기관으로 불리는 구성물들을 하나하나 분석한다. 다시 이 소기관들을 구성하고 그것에 고유한 기능을 부여하는 생체 고분자를 조사한다. 이것이 세포 연구의 역사가 밟아온 궤적이기도 하다. - 에필로그: 생물학자는 인공세포의 꿈을 꾸는가 닫기

출판사 서평

생물학은 볼 수 없는 것을 관찰하고 이해하는 과정에서 구성된 과학이다. 생물학은 현대에 대단한 성공을 거두고 있는 것처럼 보이는 과학 분야 대표주자이지만, 비로소 세포를 제대로 이해할 수 있는 틀이 된 ‘세포 이론’이 19세기 중반에서야 정립되었다. 물리학과 화학에 비하면 생물학은 시작이 늦었고 발전도 더뎠다. 발견 이전에 선결되어야 할 기술적 난관이 많았을 뿐만 아니라 하나의 공식으로 수렴하지 않는 생명현상의 복잡성 때문이었다. 세포 이론은 기초적인 포괄적인 원리를 제시했으나, 아인슈타인의 상대성이론처럼 관측된 적 없는 현상을 이... 더보기

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세포 생명의 마이크로 코스모스 탐사기

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