목차
역자소개 ... ⅳ
머리말 ... xiii
The Cell의 구성과 특징 ... xv
Acknowledgments ... xvii
PART Ⅰ. Introduction
1. 세포 및 세포 연구에 관한 개요 ... 3
세포의 기원과 진화 ... 4
최초의 세포 ... 4
대사과정의 진화 ... 7
현생 원핵생물 ... 8
진핵 세포 ... 8
다세포 생물의 발달 ... 10
실험 모델로서의 세포 ... 15
대장균(E.coli) ... 15
효모(Yeasts) ... 16
딕티오스텔리움(Dictyostelium discoideum) ... 16
미소선충ㅋ(Caenorhabditis elegans) ... 17
노랑과실파리(Drosophila melanogaster) ... 17
애기장대(Arabidopsis thaliana) ... 18
척추동물들 ... 18
세포 생물학의 도구 ... 20
광학 현미경 ... 20
전자 현미경 ... 23
Subcellular Fractionation ... 27
동물세포 배양 ... 30
식물세포의 배양 ... 32
바이러스(Viruses) ... 33
요점정리와 핵심용어 ... 36
QUESTIONS ... 37
REFERENCES AND FURTHER READING ... 37
핵심 실험 : 동물세포 배양(Animal Cell Culture) ... 31
분자 의학 : 바이러스와 암(Viruses and Cancer) ... 35
2. 세포의 화학적 구조 ... 39
세포의 분자적 구성 ... 39
탄수화물 ... 40
지질 ... 42
핵산 ... 46
단백질 ... 48
생체촉매로서의 효소의 중심적 기능 ... 54
효소의 촉매활성도 ... 54
효소활성반응의 기전 ... 55
조효소(Coenzymes) ... 59
효소활성도의 조절 ... 60
대사에너지 ... 62
자유에너지와 ATP ... 62
포도당으로부터 ATP의 생성 ... 64
기타 유기물로부터 에너지의 생성 ... 68
광합성 ... 70
세포 구성성분의 생합성 ... 71
탄수화물 ... 71
지질 ... 73
단백질 ... 73
핵산 ... 75
세포막(Cell Membranes) ... 77
막 지질(Membrane lipid) ... 78
막 단백질(Membrane Proteins) ... 79
세포막을 통한 수송(Transport across Cell Membranes) ... 79
요점정리와 핵심용어 ... 82
QUESTIONS ... 84
REFERENCES AND FURTHER READING ... 85
핵심 실험 : 폴리펩티드 사슬의 접힘(Folding) ... 85
분자 의학 : 페닐케톤뇨증 ... 74
3. 분자생물학의 기초 ... 87
유전, 유전자, DNA ... 87
유전자와 염색체 ... 88
유전자와 효소 ... 89
유전물질로서의 DNA ... 91
DNA의 구조 ... 92
DNA의 복제 ... 94
유전정보의 발현(Expression of Genetic Information) ... 95
유전자와 단백질의 대응직선성(Colinearity of Genes and Proteins) ... 95
전령 RNA의 역할(The Role of Messenger RNA) ... 96
유전 부호(The Genetic Code) ... 97
RNA 바이러스와 역전사(RNA Viruses and Reverse transcription) ... 98
재조합 DNA ... 102
제한효소들 ... 102
재조합DNA 분자의 생산 ... 105
재조합DNA를 위한 매개체들(Vectors) ... 107
DNA 염기서열 결정 ... 109
클론된 유전자들의 발현 ... 111
중합효소사슬 반응에 의한 DNA의 증폭 ... 113
핵산과 단백질의 검출 ... 114
핵산 혼성화(Nucleic acid hybridization) ... 115
PCR에 의한 소향의 DNA와 RNA 검출 ... 116
단백질에 대한 탐침으로서의 항체들 ... 117
제조합 DNA Libraries를 스크리닝하기 위한 탐침들 ... 118
진핵생물에서 유전자 기능 ... 120
효모에서의 유전학적 분석 ... 120
동물과 식물세포에 유전자 전달 ... 122
클로닝한 DNA의 돌연변이화 ... 125
세포성 유전자에 돌연변이 유발 ... 126
요점정리와 핵심용어 ... 129
QUESTIONS ... 131
REFERENCES AND FURTHER READING ... 131
핵심 실험 : DNA Provirus 가설 ... 100
분자 의학 : HIV 및 AIDS ... 103
PART Ⅱ. The Flow of Genetic Information
4. 세포 게놈의 구성 ... 135
진핵 세포 게놈의 복잡성 ... 135
인트론(Intron)과 엑손(Exon) ... 137
유전자군과 유사유전자 ... 141
반복적인 DNA 서열 ... 141
진핵세포 생물의 유전자 수 ... 143
염색체와 염색질(Chromosome and Chromatin) ... 144
염색질(Chromatin) ... 144
중심절(Centromere) ... 148
종말체(Telomere) ... 151
전체 게놈의 지도작성과 염기서열 결정 ... 152
원핵생물의 게놈 ... 152
Yeast 게놈의 염기서열 ... 154
Caenorhabditis elegans의 게놈 ... 157
Drosophila의 게놈 ... 158
인간 게놈(The Human Genome) ... 160
인간 유전자 지도 ... 160
인간 게놈의 물리적 지도 작성 ... 167
대규모 DNA 염기서열 결정 ... 170
요점정리와 핵심용어 ... 171
QUESTIONS ... 172
REFERENCES AND FURTHER READING ... 173
핵심 실험 : 인트론의 발견 ... 138
분자 의학 : 아데노신 디아미네이즈 결핍증의 유전자요법 ... 168
5. 게놈 DNA의 복제, 유지 및 재배열 ... 175
DNA 복제(DNA Replication) ... 175
DNA 중합효소들(DNA Polymerases) ... 176
복제 분기점(Replication Fork) ... 177
복제의 정확성(The Fidelity of Replication) ... 183
복제 개시점들과 복제의 개시(Origins and the Initiation of Replication) ... 185
말단소립과 텔로머라제(Telomeres and Telomerase) : 염색체들의 말단 복제 ... 188
DNA 수복 ... 190
DNA 손상의 직접적 원상회복(Direct Reversal of DNA Damage) ... 192
절제 수복(Excision Repair) ... 192
복제 후 수복(Postreplication repair) ... 198
상동 DNA 서열들 사이에서의 재조함 ... 199
DNA 분자들은 절단과 재결합에 의해 재조합 한다 ... 201
상동재조합의 모델들 ... 201
상동재조합에 관여하는 효소들 ... 202
DNA 재배열 ... 206
위치-특이적 재조합 ... 208
DNA 중간체를 거치는 전위 ... 211
RNA 중간체를 거치는 전위 ... 214
유전자 증폭 ... 219
요점정리와 핵심용어 ... 221
QUESTIONS ... 222
REFERENCES AND FURTHER READING ... 223
핵심 실험 : 면역글로불린 유전자의 재배열 ... 212
분자 의학 : 결장암과 DNA 수복 ... 197
6. RNA 합성 및 가공 ... 225
원핵세포에서의 전사 ... 225
RNA 중합효소와 전사 ... 226
억제인자(Repressors)와 전사의 음성 조절(Negative contro) ... 229
전사의 양성조절 ... 232
전사 감쇄(Transcriptional Attenuation) ... 233
진핵세포의 RNA 중합효소와(RNaA Polymerase) 기본 전사인자들(Basal Transcription Factors) ... 235
진핵세포 RNA 중합효소 ... 235
기본 전사인자들과 중합효소 Ⅱ에 의한 전사개시 ... 236
RNA 중합효소 Ⅹ과 Ⅲ에 의한 전사 ... 239
진핵세포의 전사 조절 ... 240
Cis-조절 염기 : 프로모터와 활성화 염기(Enhancer) ... 240
전사 조절 단백질 ... 244
전사 활성인자의 구조와 기능 ... 247
진핵세포의 전사 억제인자 ... 251
염색질(Chromatin) 구조와 전사의 관계 ... 252
DNA의 메틸그룹의 첨가 ... 255
RNA의 가공과 분해 ... 256
rRNA와 tRNA의 전사후 가공 과정 ... 257
진핵생물 mRNA의 전사후 가공 ... 258
여러 가지 스플라이싱 기작 ... 260
Pre-mRNA 스플라이싱의 다른 유형 ... 264
RNA 편집 ... 266
RNA 분해 ... 266
요점정리와 핵심용어 ... 268
QUESTIONS ... 270
REFERENCES AND FURTHER READING ... 270
핵심 실험 : 진핵세포로부터의 전사인자 분리 ... 246
분자 의학 : pIT-1 전사인자와 성장호르몬의 결핍 ... 250
7. 단백질 합성, 프로세싱 및 조절 ... 273
mRNA의 번역 ... 273
운반 RNA(tRNA) ... 274
리보솜 ... 275
mRNA의 조직과 번역의 개시 ... 280
번역의 과정 ... 282
번역의 조절 ... 288
단백질 구조형성(Folding)과 분해(Processing) ... 290
샤페론(Chaperone)과 단백질 구조형성(Folding) ... 290
효소와 단백질 구조형성 ... 293
단백질 절단(Cleavage) ... 294
당질화(Glycosylation) ... 296
지질들의 부착 ... 298
단백질 기능의 조절 ... 300
소분자에 의한 조절 ... 300
단백질의 인산화 ... 302
단백질-단백질 상호작용 ... 304
단백질 분해 ... 305
유비퀴틴-프로티아좀 경로 ... 305
리소솜에 의한 단백질 분해 ... 306
요점정리와 핵심용어 ... 308
QUESTIONS ... 310
REFERENCES AND FURTHER READING ... 310
핵심 실험 : 리보솜 RNA의 촉매 역할 ... 280
분자 의학 : 항생제와 단백질 합성 ... 283
PART Ⅲ. Cell Structure and Function
8. 핵 ... 315
핵막(Nuclear Envelope) 및 핵과 세포질 사이의 물질 교통(Traffic) ... 315
핵막(Nuclear Envelope)의 구조 ... 316
핵구멍 복합체(Nuclear Pore Complexes) ... 318
단백질의 핵으로의 선택적 이동 ... 321
핵단백질 이동(Import)의 조절 ... 324
RNA의 운반 ... 325
핵의 내부 조직 구조 ... 326
염색체 및 고도의 정렬된 염색질의 구조 ... 326
핵 안에서의 기능적인 영역 ... 329
핵기질 ... 330
핵소체 ... 331
rRNA 유전자와 핵소체의 조직화 ... 331
rRNA의 전사 및 가공 ... 333
소포체 형성 ... 335
유사분열기의 핵 ... 336
핵막의 소멸 ... 337
염색체 응축 ... 339
휴지기 핵의 재형성 ... 340
요점정리와 핵심용어 ... 342
QUESTIONS ... 344
REFERENCES AND FURTHER READING ... 344
핵심 실험 : 핵 국소화 신호(Nuclear Localization Signals)의 발견 ... 322
분자 의학 : 전신성 홍반 낭창(Systemic Lupus Erythematosus) ... 330
9. 단백질의 선별과정 및 이동 ... 347
소포체(Endoplasmic Reticulum, ER) ... 347
소포체와 단백질의 분비 ... 348
단백질의 소포체 이동 ... 35
단백질의 소포체막 삽입 ... 352
소포체에서 단백질의 폴딩과 성숙과정 ... 357
활면 소포체와 지질 합성 ... 359
단백질과 지질의 이동 ... 362
골지체 ... 364
골지의 구성 ... 365
골지 내에서 일어나는 단백질의 당화(Clycosylation) ... 366
골지에서 일어나는 지질과 다당류의 대사 ... 369
골지체로부터의 단백질의 분류와 송출 ... 380
소낭성 운반 기작 ... 373
소낭성 운반을 이해하기 위한 실험적 접근 방법 ... 374
피복 단백질과 소낭 출아 ... 375
소낭 융합 ... 378
리소솜(Lysosomes) ... 379
리소솜의 산성 가수분해효소(Lysosomal Acid Hydrolases) ... 379
세포 이물 흡수와 리소솜 형성(Endocytosis and Lysosome Formation) ... 381
식균작용과 자식작용(Phagocytosis and Autophagy) ... 383
요점정리와 핵심용어 ... 384
QUESTIONS ... 386
REFERENCES AND FURTHER READING ... 386
핵심 실험 : 신호가설(Signal Hypothesis) ... 352
분자 의학 : 고셔 병(Gaucher's Disease) ... 380
10. 생체 에너지론 및 대사작용 ... 389
미토콘드리아 ... 389
미토콘드리아의 구성과 기능 ... 390
미토콘드리아의 유전적 체제 ... 391
단백질 유입과 미토콘드리아의 구성 ... 392
산화적 인산화 기작 ... 398
전자전달 사슬(The Electron Transport Chain) ... 398
화학삼투 짝반응(Chemiosmotic coupling) ... 401
대사산물의 내막 통과 전달(Transport of Metabolites across the Inner Membranes) ... 403
엽록체(Chloroplast)와 색소체(Plastid) ... 404
엽록체의 구조와 기능(The Structure and Function of Chloroplasts) ... 404
엽록체 게놈(The Chloroplast Genome) ... 406
엽록체 단백질의 유입과 이동 분류(Import and Sorting of Chloroplast Proteins) ... 407
기타 색소체(Other Plastids) ... 410
광합성(Photosynthesis) ... 411
광계(Photosystem) Ⅰ과 Ⅱ에서 전자전달 ... 412
순환적 전자전달(cyclic electron flow) ... 414
ATP 합성 ... 414
퍼옥시솜(Peroxisomes) ... 415
퍼옥시솜의 기능 ... 415
퍼옥시솜 어셈브리(Assembly) ... 418
요점정리와 핵심용어 ... 419
QUESTIONS ... 420
REFERENCES AND FURTHER READING ... 421
핵심 실험 : 화학삼투설(The Chemiosmotic Theory) ... 400
분자 의학 : 미토콘드리아의 질병 : 레버 유전 시신경병 ... 394
11. 세포골격 및 세포의 이동 ... 423
액틴 필라멘트의 구조와 조직 ... 423
액틴 필라멘트의 조립과 분해 ... 424
액틴 필라멘트의 조직화 ... 427
액틴 필라멘트와 원형 질막의 회합(Association) ... 429
세포 표면의 융기 ... 433
액틴, 미오신 그리고 세포 이동 ... 435
근육 수축 ... 435
비근육 세포에서 액틴과 미오신의 수축체(Contractile Assembly) ... 439
비전형적 미오신 ... 440
세포 기어가기(Crawling) ... 441
중간섬유 ... 442
중간섬유 단백질들 ... 442
중간섬유의 조립 ... 443
중간섬유들의 세포내 형성 ... 445
케라틴과 신경섬유의 기능 : 피부와 신경계의 질환 ... 446
미세소관(Micorotubules) ... 447
미세소관의 구조, 조립 및 역동적 불안정성 ... 447
중심체와 미세소관의 배열 ... 449
유사분열 동안 미세소관의 재구성 ... 451
미세소관의 안정화와 세포극성 ... 452
미세소관의 운동성 단백질과 운동 ... 453
미세소관 운동성 단백질의 규명 ... 453
소기관의 이동과 세포내의 구성 ... 455
체세포 염색체의 분리 ... 459
섬모와 편모 ... 461
요점정리와 핵심용어 ... 463
QUESTIONS ... 465
REFERENCES AND FURTHER READING ... 465
핵심 실험 : Kinesin의 분리 ... 456
분자 의학 : 근이영양증(Muscular Dystrophy)과 세포골격 ... 431
12. 세포 표면 ... 467
원형질막의 구조(Structure of the Plasma Membrane) ... 467
막단백질(Membrane Proteins) ... 470
이동성 막단백질(Mobility of Membrane Proteins) ... 474
The Glycocalyx ... 476
작은 분자들의 수송(Transport of Small Moecules) ... 476
수동확산(Passive Diffusion) ... 476
촉진확산과 수송단백질(Facilitated Diffusion and Carrier Proteins) ... 477
이온통로(Ion Channels) ... 479
ATP 가수분해에 의한 능동수송(Active Transport Driven by ATP Hydrolysis) ... 485
이온구배에 의한 능동수송(Active Transport Driven by Ion Gradients) ... 489
엔도사이토시스(Endocytosis) ... 492
탐식작용(Phagocytosis) ... 492
수용체 중재 엔도사이토시스(Receptor-Mediated Endocytosis) ... 493
엔도사이토시스에 의한 단백질의 수송 ... 497
세포벽과 세포간질(Cell Walls and Extracellular Matrix) ... 500
박테리아의 세포벽(Bacterial Cell Walls) ... 500
식물 세포벽(Plants Cell Walls) ... 502
세포간질(Extracellular Matrix) ... 504
세포-세포 상호작용 ... 509
세포 부착 단백질 ... 509
Tight Junction ... 511
식물세포 부착과 Plasmodesmata ... 513
요점정리와 핵심용어 ... 514
QUESTIONS ... 516
REFERENCES AND FURTHER READING ... 516
핵심 실험 : The LDL Receptor ... 494
분자 의학 : 낭포성 섬유증(Cystic Fibrosis) ... 490
RART Ⅳ. Cell Regulation
13. 세포의 신호전달 ... 521
신호전달 물질과 그 수용체 ... 521
세포-세포 간 신호전달의 양상 ... 522
스테로이드 호르몬과 스테로이드 수용체군(Superfamily) ... 522
산화질소(Nitric oxide) ... 524
신경전달 물질(Neurotransmitters) ... 525
펩타이드 호르몬과 성장인자 ... 525
에이코사노이드(Eicosanoids) ... 528
식물 호르몬 ... 528
세포 표면 수용체의 기능 ... 529
G-단백질과 연결된 수용체들 ... 529
수용체형 단백질-타이로신 키나제(Receptor Protein-Tyrosine Kinase) ... 531
사이토카인 수용체와 비수용체형 단백질-타이로신 키나제 ... 534
다른 효소 활성과 관계된 수용체들 ... 538
세포내 신호전달 경로 ... 537
cAMP 경로 : 2차 전령(Second Messenger)과 단백질 인산화(Protein Phosphorylation) ... 537
Cyclic GMP ... 540
인지질(phospholipid)과 <?import namespace ... m ur
Ras, Raf 그리고 MAP Kinase 경로 ... 544
JAK／STAT 경로 ... 550
신호전달 체계와 세포골격 ... 550
Integrins과 신호전환체계 ... 550
Actin 세포골격의 조절 ... 551
성장과 분화에서 신호전달 ... 553
Xenopus에서 중배엽의 유도 ... 553
초파리의 눈 발생 ... 554
C. elegans에서의 음부 유도 ... 555
요점정리와 핵심용어 ... 556
QUESTIONS ... 558
REFERENCES AND FURTHER READING ... 558
핵심 실험 : Scr 단백질-타이로신 키나제 ... 532
분자 의학 : 암, 신호전달 및 ras 발암 유전자 ... 548
14. 세포주기 ... 561
진핵세포의 세포주기 ... 561
세포주기의 단계 ... 562
세포성장 및 세포외부 신호에 의한 세포주기의 조절 ... 564
세포주기의 검사점 ... 546
합성기에서 유사분열기로 연결(Coupling) ... 567
세포주기 진행의 조저인자 ... 568
MDF : Cdc2와 사이클린(Cyclin)의 이분자체(Dimer) ... 569
사이클린과 사이클린-의존 키나제(Cyclin-Dependent Kinase) ... 573
성장인자와 D형 사이클린 ... 574
세포주기 진행의 억제인자 ... 576
유사분열기의 일련의 과정 ... 577
유사분열의 단계(Stages of Mitosis) ... 577
MPF와 중기(Meataphase)로의 진행 ... 580
단백질분해 및 MPF의 비활성화 : 후기(Anaphase) 및 종기(Telophase) ... 582
세포질분열 ... 583
감수분열과 수정 ... 583
감수분열의 과정(The Process of Meiosis) ... 585
난자의 감수분열의 조절(Regulation of Oocyte Meiosis) ... 586
수정(Fertilization) ... 588
발생, 분화 및 예정세포사 ... 589
성숙한 동물에서 일어나는 세포의 증식 ... 589
예정세포사(Programmed Cell Death) ... 592
요점정리와 핵심용어 ... 596
QUESTIONS ... 596
REFERENCES AND FURTHER READING ... 596
핵심 실험 : MPF의 발견 ... 570
분자 의학 : 인공 수정(In Vitro Fertilization) ... 590
15. 암 ... 599
암의 발생과 원인 ... 599
암의 종류(Types of Cancer) ... 599
암 발생(The Development of Cancer) ... 601
암의 원인(Causes of Cancer) ... 602
암세포의 성질(Properties of Cancer Cells) ... 603
세포의 형질전환(Transformation of Cells in Culture) ... 607
종양 바이러스 ... 608
B형 간염 바이러스(Hepatitis B Virus) ... 608
SV40와 폴리오마바이러스(Polyomavirus) ... 609
유두종 바이러스(Papillomavirus) ... 610
아데노바이러스(Adenoviruses) ... 610
헤르페스바이러스(Herpesviruses) ... 610
레트로바이러스(Retroviruses) ... 611
암유전자(Oncogenes) ... 612
레트로바이러스의 발암 유전자(Retroviral Oncogene) ... 612
잠재적 발암유전자(Proto-Oncogene) ... 613
사람 암에서의 발암유전자들 ... 617
발암유전자 산물의 기능 ... 620
암억제 유전자(Tumor Suppressor Genes) ... 623
암억제 유전자의 발견 ... 625
암억제 유전자 산물의 기능 ... 626
종양 발생에서 암유전자와 암억제 유전자의 역할 ... 628
암예방과 치료에 대한 분자생물학적 응용 ... 629
예방과 조기 발견 ... 629
분자생물학적 진단 ... 630
치료 ... 632
요점정리와 핵심용어 ... 633
QUESTIONS ... 635
REFERENCES AND FURTHER READING ... 635
핵심 실험 : 잠재적 발암유전자들의 발견(The Discovery of Proto-Oncogenes) ... 614
분자 의학 : 급성 전골수정 백형병과 Retinoic Acid ... 631
문제의 해답 ... 637
용어 해설 ... 641
찾아보기 ... 657
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