머리글 ... ⅲ 지은이 소개 ... ⅸ 옮긴이 머리글 ... x 옮긴이 소개 ... xi 제1부 세포의 분자성분 ... 2 제1장 화학은 생물현상에 대한 논리학이다 ... 3 1.1 생명체의 특성은 무엇인가? ... 2 1.2 생체분자에는 어떠한 것들이 있는가? ... 5 1.3 복잡한 생체분자의 구조는 어떻게 구성되는가? ... 7 1.4 생체분자의 특성이 생체 조건에 적합하도록 어떻게 반영되는가? ... 11 1.5 세포의 구조와 편제는 어떠한가? ... 17 1.6 바이러스란 무엇인가? ... 23 제2장 물 : 생명의 배지 ... 27 2.1 물의 특성은 무엇인가? ... 27 2.2 PH란 무엇인가? ... 34 2.3 완충용액이란 무엇이며 어떤 역할을 하는가? ... 40 2.4 물은 생체환경의 적합성이라는 면에서 독특한 역할을 하는가? ... 42 제3장 생체계의 열역학 ... 47 3.1 열역학의 기본 개념은 무엇인가? ... 47 3.2 생화학적 사건에서 열역학 지표를 통해 알 수 있는 것은 무엇인가? ... 52 3.3 표준 상태 자유에너지에 대한 pH의 영향은 무엇인가? ... 54 3.4 알짜 자유에너지 변화에 대한 농도의 영향은 무엇인가? ... 55 3.5 동반과정이 생물체에 중요한 이유는 무엇인가? ... 55 3.6 고에너지 생체분자의 특성은 무엇인가? ... 56 3.7 ATP 가수분해에 대한 평형은 어떻게 복잡한가? ... 65 3.8 사람이 하루에 필요로 하는 ATP는 얼마 만큼인가? ... 68 제4장 아미노산 ... 71 4.1 단백질의 기본 단위인 아미노산의 구조와 특성은 무엇인가? ... 71 4.2 아미노산의 산-염기 성질이란 무엇인가? ... 78 4.3 아미노산은 어떤 반응을 하는가? ... 80 4.4 아미노산의 광학적, 입체화학적 특성이란 무엇인가? ... 85 4.5 아미노산의 분광학적 특성은 무엇인가? ... 86 4.6 아미노산 혼합물을 어떻게 분리하고 분석하는가? ... 90 제5장 단백질 : 1차 구조와 생물학적 기능 ... 97 5.1 단백질의 기본적인 구조 양상은 어떠한가? ... 97 5.2 단백질 구조의 특징으로는 어떠한 구조적 배열들이 있는가? ... 101 5.3 세포에서 단백질을 어떻게 분리, 정제하는가? ... 103 5.4 단백질의 아미노산 분석은 어떻게 이루어지는가? ... 106 5.5 단백질의 1차 구조를 어떻게 결정하는가? ... 108 5.6 폴리펩타이드를 실험실에서 합성할 수 있을까? ... 119 5.7 아미노산 서열의 본질은 무엇인가? ... 121 5.8 단백질은 아미노산 이외에 다른 화학작용기를 가지고 있는가? ... 126 5.9 단백질이 가진 수많은 생물학적 기능은 무엇인가? ... 128 제5장 부록 : 단백질 분리 기술 ... 137 제6장 단백질의 2차, 3차, 4차 구조 ... 141 6.1 단백질의 구조를 규정하고 안정화시키는 비공유결합에는 어떤 것이 있는가? ... 141 6.2 아미노산 서열이 단백질 구조에서 하는 역할은 무엇인가? ... 143 6.3 단백질 2차 구조의 구성 요소는 무엇이며 또 어떻게 2차 구조가 만들어지는가? ... 143 6.4 어떻게 폴리펩타이드가 3차원적인 단백질 구조로 접히는가? ... 152 6.5 단백질의 4차 구조에서 단백질의 소단위체들은 어떻게 상호작용하는가? ... 176 제7장 탄수화물과 세포 표면의 당화합물 ... 185 7.1 탄수화물을 어떻게 명명하는가? ... 185 7.2 단당류의 구조와 화학은 어떠한가? ... 186 7.3 올리고당류의 구조와 화학은 어떠한가? ... 195 7.4 다당류의 구조와 화학은 어떠한가? ... 200 7.5 당단백질은 무엇이며, 세포내에서 어떻게 작용할까? ... 213 7.6 프로테오글라이칸은 세포와 생물체 내에서 일어나는 일들을 어떻게 조절할까? ... 218 제8장 지질 ... 225 8.1 지방산의 구조와 화학적 성질은 무엇인가? ... 225 8.2 트라이아실글리세롤의 구조와 화학적 성질은 무엇인가? ... 227 8.3 글리세로인지질의 구조와 화학적 성질은 무엇인가? ... 229 8.4 스핑고지질은 무엇이며, 고등동물에서 어떻게 중요한가? ... 232 8.5 밀랍이란 무엇이며, 어떻게 사용되는가? ... 235 8.6 터핀은 무엇이며, 생체계와의 관련성은 무엇인가? ... 236 8.7 스테로이드란 무엇이며, 세포내에서의 기능은 무엇인가? ... 238 제9장 막과 막수송 ... 245 9.1 세포막의 화학적, 물리적 특성은 무엇인가? ... 245 9.2 막단백질의 구조와 화학은 어떠한가? ... 254 9.3 세포막을 통한 수송은 어떻게 일어나는가? ... 261 9.4 수동확산이란 무엇인가? ... 263 9.5 촉진확산은 어떻게 일어나는가? ... 264 9.6 에너지 유입으로 어떻게 능동수송 과정이 추진되는가? ... 266 9.7 특정 수송과정은 어떻게 광에너지에 의해 추진되는가? ... 272 9.8 아미노산과 당의 수송은 어떻게 이온 기울기에 의해서 추진되는가? ... 272 9.9 독소들은 세포막에 어떻게 특수한 구멍을 만드는가? ... 273 9.10 이오노포어 항생제의 구조와 기능은 어떠한가? ... 277 제10장 뉴클레오타이드와 핵산 ... 285 10.1 질소를 포함하는 염기의 구조와 화학은 무엇인가? ... 285 10.2 뉴클레오사이드란 무엇인가? ... 287 10.3 뉴클레오타이드의 구조와 화학은 무엇인가? ... 289 10.4 핵산이란 무엇인가? ... 292 10.5 다른 종류의 핵산에는 무엇이 있는가? ... 293 10.6 핵산은 가수분해되기 쉬운가? ... 302 제11장 핵산의 구조 ... 311 11.1 과학자들은 어떻게 핵산의 1차 구조를 결정하는가? ... 311 11.2 이중나선 DNA에는 어떤 종류의 2차 구조가 있는가? ... 315 11.3 DNA 2차 구조의 변성과 복원은 가능한가? ... 323 11.4 DNA의 3차 구조란 무엇인가? ... 326 11.5 진핵세포의 염색체 구조는 어떠한가? ... 329 11.6 핵산은 화학적 방법으로 합성될 수 있는가? ... 332 11.7 RNA의 2차 구조와 3차 구조란 무엇인가? ... 333 제11장 부록 : 등밀도 원심분리와 DNA의 부유밀도 ... 345 제12장 재조합 DNA : 키메라 유전자의 창조와 클로닝 ... 347 12.1 '클로닝' 이란 무슨 뜻인가? ... 347 12.2 DNA 라이브러리란 무엇인가? ... 355 12.3 중합효소 연쇄반응이란 무엇인가? ... 366 12.4 생물체의 유전형질을 원하는 대로 변화시킬 수 있을까? ... 368 제2부 단백질 역학 ... 374 제13장 효소-반응속도론과 특이성 ... 375 13.1 효소를 정의하는 독특한 특성은 무엇인가? ... 375 13.2 효소촉매 반응속도는 수학적 방법으로 정의될 수 있는가? ... 377 13.3 효소촉매 반응의 반응속도론을 정의하는 방정식은 무엇인가? ... 382 13.4 효소활성의 저해로부터 무엇을 알아낼 수 있는가? ... 390 13.5 이분자반응을 촉매하는 효소의 반응속도론적 양상은 무엇인가? ... 395 13.6 모든 효소가 다 단백질인가? ... 401 13.7 어떻게 효소는 그렇게 특이적인가? ... 404 제14장 효소작용 메커니즘 ... 409 14.1 효소촉매 작용에서 전이 상태 안정화는 어떤 역할을 하는가? ... 409 14.2 효소에 의한 속도가속화의 크기는 어느 정도인가? ... 411 14.3 ES의 결합에너지가 촉매작용에 결정적으로 중요한 이유는 무엇인가? ... 412 14.4 ES 복합체의 엔트로피 손실 및 불안정화는 어떤 역할을 하는가? ... 412 14.5 전이 상태 유사체는 활성 부위와 얼마나 단단히 결합하는가? ... 413 14.6 촉매작용의 메커니즘에는 어떠한 것들이 있는가? ... 415 14.7 대표적인 효소 메커니즘으로부터 무엇을 알아낼 수 있는가? ... 419 제15장 효소의 조절 ... 439 15.1 어떤 인자들이 효소활성에 영향을 주는가? ... 439 15.2 알로스테릭 조절의 일반적인 특징은 무엇인가? ... 444 15.3 알로스테릭 반응속도론을 간단한 평형 모델로 설명할 수 있는가? ... 445 15.4 알로스테릭 조절과 공유결합성 변형 모두에 의해 활성이 조절되는 효소도 있는가? ... 447 특별 집중논의 : 4차 구조와 그로 인해 나타난 알로스테릭 특성 사이의 상관관계를 보여주는 예가 자연계에 있는가? 헤모글로빈과 마이오글로빈-단백질 구조와 기능의 모범적인 예 ... 454 제15장 부록 : 마이오글로빈과 헤모글로빈의 산소-결합 곡선 ... 468 제16장 분자 모터 ... 471 16.1 분자모터란 무엇인가? ... 471 16.2 미세소관의 기계화학작용을 총괄적으로 조정하는 분자모터는 무엇인가? ... 471 16.3 분자모터는 어떻게 DNA를 푸는가? ... 477 16.4 근육 수축의 분자적 메커니즘은 무엇인가? ... 478 16.5 박테리아 편모는 회전을 하기 위해 양성자 기울기를 어떻게 이용하는가? ... 489 제3부 대사와 대사조절 ... 494 제17장 대사 : 개관 ... 496 17.1 생물체들 사이에도 대사의 유사성이 있는가? ... 499 17.2 합성대사와 분해대사가 어떻게 대사과정의 핵심을 이루는가? ... 500 17.3 대사경로를 알아내려면 어떤 실험들을 이용해야 하는가? ... 507 17.4 음식의 어떤물질들이 기본적인 인체 영양소를 형성하는가? ... 511 특별집중논의 : 비타민 ... 513 제18장 해당과정 ... 535 18.1 해당과정의 기본 특징은 무엇인가? ... 535 18.2 해당과정에서 연결반응은 왜 중요한가? ... 536 18.3 해당과정 전반부의 특징과 화학적 원리는 무엇인가? ... 536 18.4 해당과정 후반부의 특징과 화학적 원리는 무엇인가? ... 546 18.5 해당과정에서 생성된 피루브산과 NADH는 어떻게 대사되는가? ... 554 18.6 세포는 해당과정을 어떻게 조절하는가? ... 555 18.7 글루코오스 이외에 다른 기질들도 해당과정에서 사용되는가? ... 557 제19장 트라이카복실산 회로 ... 565 19.1 한스 크렙스는 어떻게 TCA 회로를 밝혀냈는가? ... 565 19.2 TCA 회로의 화학적 논리는 무엇인가? ... 567 19.3 피루브산은 어떻게 산화적 탈카복실화 반응으로 아세틸-CoA가 되는가? ... 569 19.4 어떻게 아세틸-CoA로부터 두 분자의 이산화탄소가 만들어지는가? ... 569 19.5 TCA 회로를 완결시키기 위해 옥살로아세트산은 어떻게 재생되는가? ... 576 19.6 TCA 회로에서 얻은 최종 에너지는 얼마나 되는가? ... 579 19.7 TCA 회로가 생합성에 필요한 중간물질을 공급할 수 있는가? ... 584 19.8 보충반응 혹은 '채워주기' 반응이란 무엇인가? ... 585 19.9 TCA 회로는 어떻게 조절되는가? ... 586 19.10 모든 생명체가 아세트산을 유일한 탄소원으로 사용할 수 있는가? ... 591 제20장 전자전달과 산화적 인산화 반응 ... 597 20.1 전자전달과 산화적 인산화 반응은 세포 내의 어디에서 수행되는가? ... 597 20.2 환원전위란 무엇이며, 그것이 산화환원 반응에서 자유에너지 변화를 설명하는 데 어떻게 사용되는가? ... 598 20.3 전자전달 사슬은 어떻게 조직되어 있는가? ... 601 20.4 화학삼투 동반작용이 주는 열역학적 의미는 무엇인가? ... 613 20.5 양성자 기울기가 어떻게 ATP 합성을 추진하는가? ... 615 20.6 미토콘드리아의 전자전달과 산화적 인산화 반응에 대한 P／O 비는 얼마인가? ... 622 20.7 세포질 NADH의 전자가 어떻게 전자전달계로 들어가는가? ... 623 제21장 광합성 ... 629 21.1 광합성의 일반적인 성질은 무엇인가? ... 629 21.2 엽록소는 어떻게 태양에너지를 획득하는가? ... 632 21.3 빛에너지를 받는데 어떤 종류의 광시스템이 이용되는가? ... 635 21.4 광합성 반응중심의 분자구조는 어떠한가? ... 640 21.5 광합성의 양자 수율은 얼마인가? ... 645 21.6 빛은 어떻게 ATP의 합성을 추진하는가? ... 645 21.7 유기분자들을 만드는데 이산화탄소가 어떻게 사용되는가? ... 647 21.8 광호흡은 어떻게 CO₂ 고정을 제한하는가? ... 654 제22장 글루코오스 신생합성, 글리코겐 대사, 오탄당 인산 경로 ... 661 22.1 글루코오스 신생합성은 무엇이며 어떻게 작동하는가? ... 661 22.2 글루코오스 신생합성은 어떻게 조절되는가? ... 669 22.3 동물에서 글리코겐과 녹말은 어떻게 분해되는가? ... 672 22.4 글리코겐은 어떻게 합성되는가? ... 674 22.5 글리코겐 대사작용은 어떻게 조절되는가? ... 676 22.6 글루코오스는 생합성에 필요한 전자를 제공할 수 있는가? ... 680 제23장 지방산대사 ... 693 23.1 섭취한 음식이나 지방조직으로부터 어떻게 지방이 이동되는가? ... 693 23.2 지방산은 어떻게 분해되는가? ... 696 23.3 탄소수가 홀수인 지방산은 어떻게 산화되는가? ... 707 23.4 불포화 지방산은 어떻게 산화되는가? ... 710 23.5 지방산을 산화시키는 다른 경로는 없는가? ... 710 23.6 케톤체란 무엇이며 대사과정에서 이들의 역할은 무엇인가? ... 713 제24장 지질 생합성 ... 717 24.1 지방산은 어떻게 합성되는가? ... 717 24.2 복잡한 구조의 지질은 어떻게 합성되는가? ... 731 24.3 아이코사노이드는 어떻게 합성되며 그들의 기능은 무엇인가? ... 738 24.4 콜레스테롤은 어떻게 합성되는가? ... 745 24.5 신체 구석구석까지 어떻게 지질이 전달되는가? ... 748 24.6 담즙산은 어떻게 생합성되는가? ... 752 24.7 스테로이드 호르몬은 어떻게 합성되고 이용되는가? ... 753 제25장 질소 획득과 아미노산 대사 ... 761 25.1 생물체가 무기물 형태의 질소를 취해서 살아갈 수 있는 것은 어떤 대사경로 때문인가? ... 761 25.2 암모늄의 대사 운명 ... 766 25.3 대장균 글루타민 합성효소에 작용하는 조절 메커니즘 ... 769 25.4 생물체들은 아미노산을 어떻게 합성하는가? ... 772 25.5 에너지 생산경로로서의 아미노산 분해대사 ... 794 제26장 뉴클레오타이드의 합성과 분해 ... 805 26.1 세포는 뉴클레오타이드를 합성할 수 있는가? ... 805 26.2 세포는 퓨린 염기를 어떻게 합성하는가? ... 806 26.3 세포는 퓨린을 회수하여 사용할 수 있는가? ... 813 26.4 퓨린은 어떻게 분해되는가? ... 813 26.5 세포는 피리미딘을 어떻게 합성하는가? ... 818 26.6 피리미딘은 어떻게 분해되는가? ... 822 26.7 세포는 DNA 합성에 필요한 디옥시라이보뉴클레오타이드를 어떻게 만드는가? ... 822 26.8 타이민 뉴클레오타이드는 어떻게 합성되는가? ... 826 제27장 대사 통합과 기관의 전문화 ... 833 27.1 시스템 분석으로 대사의 복잡성을 단순화시킬 수 있는가? ... 833 27.2 대사과정에서 ATP 동반작용과 열역학을 관련시켜서 설명해주는 기초 원리는 무엇인가? ... 835 27.3 세포의 에너지 상태는 정량적으로 표시될 수 있는가? ... 837 27.4 다세포 생물체에서의 대사는 어떻게 통합되는가? ... 839 제4부 정보전달 ... 850 제28장 DNA 대사 : 복제, 재조합 그리고 수선 ... 851 28.1 DNA는 어떻게 복제되는가? ... 351 28.2 DNA 중합효소의 특성은 무엇인가? ... 856 28.3 진핵세포에서 DNA는 어떻게 복제되는가? ... 861 28.4 염색체 말단은 어떻게 복제되는가? ... 863 28.5 RNA 유전체는 어떻게 복제되는가? ... 864 28.6 유전자 재조합에 의해 유전정보는 어떻게 섞이는가? ... 867 25.7 DNA는 수선될 수 있는가? ... 875 28.8 돌연변이의 분자적 원리는 무엇인가? ... 881 특별 집중논의 : 유전자 재배열과 면역학-운전자 재조합을 이용하여 단백질의 다양성을 이루어내는 것이 가능한가? ... 884 제29장 전사와 유전자 발현의 조절 ... 893 29.1 원핵생물에서는 유전자가 어떻게 전사되는가? ... 894 29.2 원핵생물에서는 전사가 어떻게 조절되는가? ... 900 29.3 진핵생물에서는 유전자가 어떻게 전사되는가? ... 910 29.4 유전자 조절 단백질들은 특정한 DNA 염기서열을 어떻게 인식하는가? ... 920 29.5 진핵생물의 전사체는 번역되기 위해서 어떻게 가공되어 라이보솜으로 전달되는가? ... 923 29.6 우리는 유전자 발현에 관한 통합된 가설을 제안할 수 있는가? ... 929 제30장 단백질 합성 ... 935 30.1 유전 암호란 무엇인가? ... 935 30.2 아미노산은 자신의 올바른 tRNA와 어떻게 짝을 이루는가? ... 938 30.3 코돈-안티코돈 쌍을 형성하는 규칙은 무엇인가? ... 942 30.4 라이보솜은 어떤 구조이며, 이것들은 어떻게 조립되는가? ... 944 30.5 mRNA 번역의 역학은 무엇인가? ... 948 30.5 진핵세포에서 단백질은 어떻게 합성되는가? ... 958 제31장 단백질 생활주기의 완성 : 접힘, 가공 및 분해 ... 969 31.1 새로 합성된 단백질들은 어떻게 접히는가? ... 970 31.2 번역 후 단백질들은 어떻게 가공되는가? ... 973 31.3 단백질은 세포 내에서 어떻게 자신의 올바른 위치를 찾는가? ... 974 31.4 단백질 분해는 어떻게 특정한 단백질의 세포 내 농도를 조절하는가? ... 978 제32장 세포 밖 정보의 수용과 전달 ... 987 32.1 호르몬이란 무엇인가? ... 987 32.2 신호전달 경로란 무엇인가? ... 989 32.3 신호전달 수용체는 어떻게 호르몬 메시지에 반응하는가? ... 992 32.4 수용체의 신호는 어떻게 전달되는가? ... 997 32.5 영향인자는 어떻게 신호를 세포 내의 작용으로 변환하는가? ... 1007 32.6 신호전달에 있어서 단백질 모듈의 역할은 무엇인가? ... 1010 32.7 신경신호전달 경로는 감각계의 기능을 어떻게 조절하는가? ... 1012 용어풀이 ... 1029 찾아보기 ... 1056