캠벨 생명과학

1 생명과학: 생명에 대한 과학적 탐구 1

1.0 너구리판다의 적응은 진화적 역사를 반영한다 1
생명과학: 생명에 대한 과학적 탐구 2
1.1 생물학은 생명에 대한 과학적 연구이다 2
1.2 생물학자는 다양한 생물을 3영역으로 나눈다 3
1.3 개념의 시각화 생명의 구성체계에서는 각 단계마다 새로운 특성이 나타난다 4
과학의 절차 6
1.4 과학이란 무엇인가? 6
1.5 가설은 통제된 실험을 통해 시험할 수 있다 7
1.6 과학적 사고 관찰자료를 이용해서 가설을 시험할 수 있다 8
1.7 과학적 연구절차는 반복적이고 비선형적이며 협력적이다 8
1.8 연관성 생물학과 기술과 사회는 중요하게 연결되어 있다 9
생명과학을 통합하는 5가지 주제 10
1.9 주제: 진화는 생명과학의 핵심주제이다 10
1.10 진화와의 연관성 진화는 매일의 일상생활과 연관되어 있다 12
1.11 주제: 생명은 정보의 흐름에 의존한다 12
1.12 주제: 구조와 기능은 연관되어 있다 14
1.13 주제: 생명은 물질과 에너지를 전달과 전환에 의존한다 15
1.14 주제: 생명현상은 시스템들 사이와 내부에서 일어나는 상호작용에 의존한다 16
복습 17

제1부

세포의 생활 19

2 생물의 화학적 기초 20

2.0 ‌생명현상에 대한 다수의 질문들은 사실 화학개념에 대한 질문들이다 21
원소, 원자, 화합물 22
2.1 생명체는 일반적으로 화합물 형태의 원소로 이루어져 있다 22
2.2 연관성 미량원소는 음식과 음료의 일상적 첨가제이다 23
2.3 원자는 양성자, 중성자, 전자로 이루어져 있다 24
2.4 연관성 방사성 동위원소는 사람에게 유익할 수도 있고 해가 될 수도 있다 25
화학결합 26
2.5 전자의 배열에 따라 원자의 화학적 특성이 결정된다 26
2.6 개념의 시각화 전자 공유로 원자가 공유결합을 하여 분자가 된다 27
2.7 이온결합은 반대 전하를 띠는 이온 간 당기는 힘이다 28
2.8 수소결합은 생명체의 화학반응에 중요한 약한 결합이다 28
2.9 화학반응은 화학결합을 만들고 깨트리는 것이다 29
생명 유지에 필요한 물의 특성 30
2.10 수소결합으로 액체 상태의 물이 응집력을 갖는다 30
2.11 물의 수소결합으로 온도 변화가 완화된다 30
2.12 얼음은 액체 물보다 밀도가 낮아 물에 뜬다 31
2.13 물은 생물의 용매이다 31
2.14 생명현상에 관계된 화학반응은 산과 염기에 민감하다 32
2.15 과학적 사고 과학자들은 대기 중 CO2 증가가 산호초 생태계에 미치는 영향을 연구하고 있다 32
2.16 진화와의 연관성 외계 생명체에 대한 연구는 물을 찾는 것에 집중되어 있다 33
복습 34

3 세포의 분자들 36

3.0 ‌젖당 소화능력은 신체의 화학적 특성에 의존한다 37
유기 화합물의 소개 38
3.1 생명 분자의 다양성은 탄소의 특성에 기초한다 38
3.2 몇 가지 화학 그룹이 생물학적 분자의 기능에 중요하다 39
3.3 세포는 제한된 작은 분자 집합으로부터 큰 분자를 만든다 40
탄수화물 41
3.4 단당류는 가장 단순한 탄수화물이다 41
3.5 2개의 단당류가 연결되어 이당류를 형성한다 42
3.6 연관성 우리는 설탕을 너무 많이 먹고 있는가? 42
3.7 다당류는 당 단량체의 긴 사슬이다 43
지질 44
3.8 지방은 대부분 에너지 저장 분자인 지질이다 44
3.9 과학적 사고 과학적 연구로 트랜스지방의 건강 위험성이 밝혀졌다 45
3.10 인지질과 스테로이드는 다양한 기능을 가진 중요한 지질이다 46
3.11 연관성 동화성 스테로이드는 건강에 위험을 초래할 수 있다 46
단백질 47
3.12 단백질은 광범위한 기능과 구조를 가지고 있다 47
3.13 단백질은 펩타이드 결합으로 연결된 아미노산으로 만들어진다 48
3.14 개념의 시각화 단백질의 기능적 형태는 네 가지 수준의 구조에서 기인한다 49
핵산 50
3.15 핵산인 DNA와 RNA는 정보가 풍부한 뉴클레오타이드의 중합체이다 50
3.16 진화와의 연관성 젖당내성은 인간 진화에서 최근의 사건이다 51
복습 52

4 세포로의 여행 54

4.0 현미경은 생명에 대한 놀라운 새로운 광경을 보여준다 55
세포 개론 56
4.1 현미경은 세포 세계를 보여준다 56
4.2 세포 크기가 작은 것은 원형질막을 통한 물질교환과 연관이 있다 58
4.3 원핵세포는 진핵세포보다 구조가 단순하다 59
4.4 진핵세포는 기능에 따라 여러 구획으로 나뉜다 60
핵과 리보솜 62
4.5 핵은 세포의 유전지침을 가지고 있다 62
4.6 리보솜은 세포 안에서 사용되거나 배출될 단백질을 만든다 63
내막계 63
4.7 세포 소기관들이 내막계로 연결되어 있다 63
4.8 소포체는 생합성 장소이다 64
4.9 골지체는 세포 생성물을 변형시키고 분류한 후 운반한다 65
4.10 리소좀은 세포 안에 있는 소화기관이다 66
4.11 액포는 세포의 일반적인 유지활동에 관여한다 66
4.12 제조와 분해에 관여하는 세포구조 총정리 67
에너지 전환 소기관 67
4.13 미토콘드리아는 음식으로부터 화학에너지를 얻는다 67
4.14 엽록체는 태양에너지를 화학에너지로 전환한다 68
4.15 진화와의 연관성 미토콘드리아와 엽록체는 내부공생에 의해 진화하였다 68
세포뼈대와 세포 표면 69
4.16 세포의 내부 뼈대는 세포의 구조와 활동을 체계화한다 69
4.17 과학적 사고 세포뼈대는 생화학의 발달과 현미경의 도움으로 발견되었다 70
4.18 섬모와 편모는 미세소관이 구부러질 때 움직인다 70
4.19 동물세포의 세포외바탕질은 지지와 조절 기능을 한다 71
4.20 동물조직에는 세 종류의 세포연접이 있다 72
4.21 세포벽은 식물세포를 둘러싸고 지지한다 72
4.22 복습: 진핵세포의 구조는 기능에 따라 4개의 그룹으로 나뉜다 73
복습 74
5 일하는 세포 76

5.0 ‌세포 내 수분 균형은 특수한 단백질을 필요로 한다 77
막의 구조와 기능 78
5.1 개념의 시각화 막은 지질과 다양한 기능의 단백질로 이루어진 유동성 모자이크이다 78
5.2 진화와의 연관성 막은 자발적으로 형성되며, 이는 생명 기원의 주요 단계이다 79
5.3 수동수송은 에너지 소모 없이 막을 가로질러 일어나는 물질의 확산이다 79
5.4 삼투현상은 막을 가로질러 일어나는 물의 확산이다 80
5.5 세포와 주위환경 간의 수분평형은 생명체에 매우 중요하다 80
5.6 수송단백질은 물질이 막을 가로질러 이동하는 확산을 촉진한다 81
5.7 과학적 사고 막단백질에 대한 연구를 통해 아쿠아포린이 발견되었다 82
5.8 세포는 능동수송으로 물질을 이동시킬 때 에너지를 사용한다 82
5.9 큰 분자는 세포외배출작용과 세포내섭취작용에 의해 막을 가로질러 수송된다 83
에너지와 세포 84
5.10 세포는 일을 할 때 물질과 에너지를 전환한다 84
5.11 화학반응은 에너지를 방출하거나 저장한다 85
5.12 ATP는 발열반응과 흡열반응을 짝물림함으로써 세포가 일을 하게 한다 86
효소의 작동 방식 87
5.13 효소는 에너지 장벽을 낮추어 세포 내 화학반응을 촉진한다 87
5.14 세포반응은 제각기 특정 효소에 의해 촉매된다 88
5.15 효소 억제자는 세포의 효소 활성을 조절한다 89
5.16 연관성 많은 약과 살충제, 독은 효소의 억제자로 작용한다 89
복습 90


6 세포의 화학에너지 생성 92

6.0 갈색지방 세포는 연료를 태워서 열을 발생한다 93
세포호흡: 산소를 이용해서 에너지를 수확하는 과정 94
6.1 생명체는 광합성과 세포 호흡을 통해 에너지를 얻는다 94
6.2 숨쉬기를 통해서 세포호흡에 필요한 산소를 공급받고 이산화탄소를 내보낸다 94
6.3 세포호흡을 통해 에너지가 ATP에 저장된다 95
6.4 연관성 사람이 활동하는 데 필요한 에너지는 모두 ATP에서 얻는다 95
6.5 세포는 유기 연료에서 산소로 전자가 ‘떨어지는’ 동안 에너지를 끌어낸다 96
세포호흡의 단계 97
6.6 개요: 세포호흡은 세 가지 주요 단계를 통하여 일어난다 97
6.7 1단계: 해당과정은 포도당을 피루브산염으로 산화하면서 화학에너지를 수확한다 98
6.8 해당과정에서 포도당은 여러 단계의 반응을 거쳐서 2개의 분자로 쪼개진다 98
6.9 2단계: 시트르산 회로에서 에너지를 생성하는 유기물 산화가 완결된다 100
6.10 시트르산 회로에서 여러 단계의 반응을 거쳐서 포도당을 해체하는 작업이 마무리된다 101
6.11 개념의 시각화 3단계: ATP는 대부분 산화적 인산화과정에 의해 만들어진다 102
6.12 ‌과학적 사고 열을 발생해서 칼로리를 태우는 갈색지방이 성인에게도 있다는 사실을 과학자들에 의해 알게 되었다 103
6.13 복습: 포도당 1분자에서 ATP 몇 분자가 만들어지는가? 104
발효: 무산소 조건에서 에너지를 수확하는 방법 105
6.14 세포는 발효과정을 통해 산소가 없는 조건에서도 ATP를 생산할 수 있다 105
6.15 진화와의 연관성 해당과정은 지구 생명 역사의 초기 단계에 진화하였다 106
물질대사 간의 연관성 106
6.16 다양한 유기물이 세포호흡의 원료로 사용된다 106
6.17 ‌음식에서 섭취한 유기물로부터 생합성에 필요한 기초 원료물질을 얻는다 107
복습 108


7 광합성: 빛을 이용하여 식량을 만드는 과정 110

7.0 태양광은 자동차용 재생가능한 연료도 제공할 수 있다 111
광합성에 대한 소개 112
7.1 광합성은 지구생태계의 에너지원이다 112
7.2 광합성은 식물세포의 엽록체에서 일어난다 113
7.3 과학자들은 방사성 동위원소를 이용해서 광합성 경로를 알아낼 수 있었다 114
7.4 광합성은 산화-환원 반응이다 114
7.5 광합성은 ATP와 NADPH로 연결된 두 단계 과정으로 구성되어 있다 115
명반응: 태양에너지를 화학에너지로 바꾸는 과정 116
7.6 색소가 흡수한 가시광선이 명반응에 이용된다 116
7.7 광계가 태양에너지를 포획한다 117
7.8 ‌전자전달계로 서로 연결되어 있는 2개의 광계가 빛에너지를 화학에너지로 전환하여 ATP와 NADPH에 저장한다 118
7.9 개념의 시각화 명반응은 틸라코이드막에서 일어난다 119
캘빈 회로: CO2를 당으로 환원시키는 과정 120
7.10 ATP와 NADPH는 캘빈 회로에서 당을 합성하는 원동력이다 120
7.11 진화와의 연관성 덥고 건조한 기후에서 또 다른 탄소고정 방법이 진화 하였다 121
지구생태계에서 광합성의 중요성 122
7.12 광합성은 지구상의 모든 생명체가 살아가는 데 필요한 식량과 산소를 제공한다 122
7.13 과학적 사고 대기 중 CO2 농도가 증가하면 식물에게 다양한 영향을 줄 수 있다 123
7.14 연관성 화석연료 사용과 삼림 훼손을 줄이면 기후변화가 완화될 수 있다 124
복습 125


제2부

세포의 생식과 유전학 127

8 생식과 유전의 세포학적 이해 128

8.0 ‌암은 과도한 세포분열로 인해 발생한다 129
세포분열과 생식 130
8.1 세포분열은 생명체가 살아가는데 있어 중요한 많은 일을 한다 130
8.2 원핵생물은 이분법으로 증식한다 131
진핵세포의 세포주기와 유사분열 132
8.3 진핵생물의 크고 복잡한 염색체는 세포가 분열할 때마다 복제된다 132
8.4 세포주기는 성장단계와 분열기를 포함한다 133
8.5 세포분열은 역동적인 변화의 연속과정이다 134
8.6 식물세포와 동물세포는 세포질분열 방식이 다르다 136
8.7 세포분열은 환경요인에 의해 영향을 받는다 137
8.8 성장인자는 세포주기조절계에 신호를 보낸다 138
8.9 연관성 무절제하게 자라는 암세포는 악성종양을 유발한다 139
8.10 과학적 사고 개체마다 자신에게 적합한 최선의 암치료 방법은 다를 수 있다 140
감수분열과 교차 140
8.11 염색체는 상동염색체끼리 쌍을 이룬다 140
8.12 배우자는 한 벌의 염색체만 가지고 있다 141
8.13 감수분열은 2배체 염색체 수를 반수체로 감소시킨다 142
8.14 개념의 시각화 유사분열과 감수분열은 유사점과 차이점을 가지고 있다 144
8.15 감수분열 시 염색체들의 독립적 향방과 무작위한 수정으로 인해 다양한 자손이 만들어진다 145
8.16 상동염색체는 서로 다른 유전자형을 가지고 있을 수 있다 146
8.17 개념의 시각화 교차는 유전적 다양성을 더욱 증가시킨다 147
염색체의 수와 구조의 변화 148
8.18 감수분열 과정 중의 오류로 인해 염색체 수에 변화가 생길 수 있다 148
8.19 핵형은 개개 염색체들의 사진 목록이다 149
8.20 연관성 21번 염색체가 하나 더 있으면 다운증후군이 생긴다 150
8.21 연관성 성염색체 수의 이상은 대개의 경우 생존을 위협하지는 않는다  151
8.22 진화와의 연관성 세포분열 중 오류로 인해 새로운 종이 생길 수 있다   151
8.23 연관성 염색체 구조의 변화는 선천성 장애나 암을 유발할 수 있다 152
복습 153


9 유전 양식 156

9.0 홈테스트로 유전정보에 대해 알 수 있다 157
멘델의 법칙 158
9.1 오래전부터 인류는 유전 현상을 탐구해 왔다 158
9.2 유전학은 수도원 정원에서 시작되었다 158
9.3 멘델의 분리의 법칙은 단일 특성의 유전을 설명한다 160
9.4 상동염색체에는 개개의 특성을 결정하는 대립유전자들이 존재한다 161
9.5 독립의 법칙은 두 가지 특성을 동시에 추적함으로써 밝혀졌다 162
9.6 검정교배를 이용하여 유전자형을 알 수 있다 163
9.7 멘델의 법칙은 확률 법칙을 따른다 164
9.8 개념의 시각화 사람의 유전형질은 가계도를 이용하여 알 수 있다 165
9.9 연관성 사람의 여러 형질이 단일 유전자에 의해 조절된다 166
9.10 연관성 새로운 기술로 개인의 유전적 특성을 알아낼 수 있다 168
멘델 법칙의 확장 170
9.11 불완전 우성으로 중간 표현형이 나온다 170
9.12 2개 이상의 대립유전자가 공동으로 우성을 나타내는 유전자도 많다 171
9.13 하나의 유전자가 여러 표현형에 영향을 미칠 수 있다 172
9.14 여러 유전자가 하나의 형질에 영향을 미칠 수 있다 173
9.15 환경이 여러 형질에 영향을 미친다 174
유전에 대한 염색체 원리 174
9.16 염색체의 움직임으로 멘델의 법칙을 설명한다 174
9.17 ‌과학적 사고 같은 염색체상에 있는 유전자들은 함께 유전되는 경향이 있다 176
9.18 교차에 의해 대립유전자들의 새로운 조합이 만들어진다 177
9.19 교차의 결과를 이용하여 유전자 지도를 만든다 178
성염색체와 성연관 유전자 179
9.20 염색체는 여러 생물종의 성별을 결정한다 179
9.21 성연관 유전자는 독특한 유전 양식을 나타낸다 180
9.22 연관성 성연관 질병은 주로 남성에게 나타난다 181
9.23 진화와의 연관성 Y 염색체는 남성 진화의 단서를 제공한다 181
복습 182

10 유전자의 분자생물학 184

10.0 치명적인 바이러스에 대한 방어는 한 가지 방법 밖에 없다 185
유전물질의 구조 186
10.1 과학적 사고 실험을 통해 DNA가 유전물질이라는 사실을 알았다 186
10.2 DNA와 RNA는 뉴클레오타이드의 중합체다 188
10.3 DNA는 이중나선 구조이다 190
DNA 복제 192
10.4 특수한 염기쌍이 형성되면서 DNA가 복제된다 192
10.5 DNA 복제는 여러 지점에서 동시에 양방향으로 진행한다 192
DNA에서 RNA로 그리고 단백질로 전달되는 유전정보 194
10.6 DNA 유전자형은 단백질로 발현되며 이 단백질이 표현형의 분자적 기초를 제공한다 194
10.7 코돈의 형태로 담겨 있는 유전정보는 아미노산 서열로 번역된다 195
10.8 유전암호는 코돈이 어떻게 아미노산으로 번역되는지 결정한다 196
10.9 개념의 시각화 전사는 유전정보를 RNA로 옮기는 과정이다 197
10.10 진핵세포 RNA는 핵에서 mRNA로 나오기 전에 가공과정을 거친다 198
10.11 운반 RNA 분자는 번역과정에서 통역사로 작용한다 198
10.12 리보솜에서 폴리펩타이드가 합성된다 200
10.13 개시코돈은 mRNA 정보의 시작점을 지시한다 200
10.14 종결코돈에 의해 번역이 종료될 때까지 폴리펩타이드 사슬에 아미노산이 첨가된다 201
10.15 복습: 세포 내의 유전정보는 DNA → RNA → 단백질로 전달된다 202
10.16 돌연변이에 의해 유전자가 달라질 수 있다 203
바이러스와 박테리아의 유전학 204
10.17 바이러스 DNA는 숙주염색체의 일부가 되기도 한다 204
10.18 연관성 많은 바이러스가 동식물에서 질병을 유발한다 205
10.19 진화와의 연관성 신종 바이러스가 인류의 건강을 위협한다 206
10.20 AIDS 바이러스는 RNA를 주형으로 DNA를 만든다 207
10.21 프리온은 동식물에 심한 질병을 일으킨다 207
10.22 박테리아는 세 가지 방법으로 DNA를 다른 세포에 전달한다 208
10.23 박테리아의 플라스미드는 유전자 전달을 매개할 수 있다 209
복습 210
11 유전자 발현의 조절 212

11.0 건강한 복제 동물을 만드는 것은 어렵다 213
유전자 발현의 조절 214
11.1 DNA와 상호작용하는 단백질들이 환경변화에 따라 원핵생물의 유전자 발현을 조절한다 214
11.2 염색체 구조와 화학적 변형은 유전자 발현에 영향을 준다 216
11.3 진핵생물의 전사는 복잡한 단백질 복합체에 의해 조절된다 218
11.4 진핵생물의 RNA는 한 가지 이상의 방법으로 스플라이싱된다 218
11.5 유전자 발현은 나중 단계에서도 조절된다 219
11.6 암호화하지 않는 RNA들이 유전자 발현 조절에 있어 다양한 역할을 한다 220
11.7 개념의 시각화 진핵생물의 유전자 발현은 다양한 기작에 의해 조절 된다 221
11.8 초파리의 발달은 유전자 발현에 관해 알아볼 기회를 제공한다 222
11.9 연관성 특정 유전자들의 발현은 측정가능하다 223
11.10 세포는 유전자 발현을 변화시킴으로써 이웃하는 세포에 반응한다 224
11.11 진화와의 연관성 세포의 신호전달체계는 생명체 진화 초기에 나타났다 224
식물과 동물의 복제 225
11.12 식물복제는 분화된 세포도 모든 유전적 잠재력을 갖고 있음을 보여준다 225
11.13 과학적 사고 핵이식으로 동물을 복제할 수 있다 226
11.14 연관성 치료용 복제를 통해 의학적으로 매우 유용한 줄기세포를 만들 수 있다 227
암의 유전학 228
11.15 암은 세포분열을 조절하는 유전자에 돌연변이가 생겨 발생한다 228
11.16 유전자 변이가 여러 번 일어나면 암이 발생한다 229
11.17 결함있는 단백질은 정상적인 신호전달경로를 방해한다 230
11.18 연관성 생활양식을 바꾸면 암에 걸릴 위험을 줄일 수 있다 231
복습 232

12 DNA 기술과 유전체학 234

12.0 DNA 기술이 생명을 살린다 235
유전자 클로닝과 유전자 편집 236
12.1 유전자는 재조합 플라스미드에 클로닝할 수 있다 236
12.2 개념의 시각화 DNA를 자르고 붙이기 위해 효소를 사용한다 238
12.3 핵산 탐지자는 특정한 DNA 조각을 표지할 수 있다 239
12.4 역전사효소를 이용하여 클로닝할 유전자를 만들 수 있다 239
12.5 새로운 기술로 특정한 유전자를 편집할 수 있다 240
유전자 변형 생물 241
12.6 재조합 세포와 재조합 생물을 이용하여 유전자 산물을 대량 생산할 수 있다 241
12.7 연관성 DNA 기술이 의약 산업과 의학 분야에 변화를 일으키고 있다 242
12.8 연관성 유전자 변형 생물이 농업을 변화시키고 있다 243
12.9 과학적 사고 유전자 변형 생물의 사용은 관심과 의문을 불러일으키고 있다 244
12.10 연관성 유전자 치료로 다양한 질병을 치료할 수 있는 날이 올 것이다 245
DNA 감식 246
12.11 유전자 표지를 분석하여 DNA 감식을 할 수 있다 246
12.12 PCR은 DNA를 증폭하는 기술이다 246
12.13 젤 전기영동을 이용하여 DNA를 크기별로 분리할 수 있다 247
12.14 STR 분석은 DNA 감식에 흔히 사용된다 248
12.15 연관성 DNA 감식은 많은 법의학 조사에서 증거를 제공해왔다 248
유전체학과 생물정보학 250
12.16 작은 DNA 조각은 직접 염기서열을 결정할 수 있다 250
12.17 유전체학은 전체 유전체에 대한 과학적 연구이다 251
12.18 연관성 사람 유전체 사업에 의해서 사람 유전체 대부분이 유전자로 이루어져 있지 않다는 것이 밝혀졌다 252
12.19 전체 유전체 무차별 클로닝 방법에 의한 유전체 서열분석법으로 많은 자료를 매우 빠르게 제공받을 수 있다 253
12.20 생물정보학 분야는 유전체에 대한 우리의 이해를 확장하고 있다 253
12.21 진화와의 연관성 유전체는 인간 진화의 열쇠를 쥐고 있다 254
복습 254

제3부

진화의 개념 257

13 개체군의 진화 258

13.0 생물다양성은 진화의 산물이다 259
다윈의 진화론 260
13.1 다윈은 항해과정에서 진화론의 기틀을 마련했다 260
13.2 화석기록에서 진화의 증거를 찾을 수 있다 262
13.3 과학적 사고 화석의 형태 변화는 다윈의 진화론을 뒷받침한다 263
13.4 상동성은 진화에 강력한 증거를 제공한다 264
13.5 상동성은 진화계통수에서 볼 수 있는 후손의 유형을 나타낸다 265
13.6 다윈은 자연선택을 진화의 원동력으로 보았다 266
13.7 진행 중인 자연선택을 관찰할 수 있다 267
개체군의 진화 268
13.8 돌연변이와 생식과정에서 진화를 가능하게 만드는 유전 변이가 형성된다 268
13.9 진화는 개체군 내에서 일어난다 269
13.10 하디-바인베르크 법칙은 개체군이 진화하는지를 알아볼 수 있다 270
13.11 연관성 하디-바인베르크 법칙은 공중보건학에서도 유용하다 271
소진화의 기작 272
13.12 자연선택, 유전적 부동, 유전자 흐름은 소진화를 일으킬 수 있다 272
13.13 자연선택은 적응진화를 끊임없이 일으키는 유일한 기작이다 273
13.14 개념의 시각화 자연선택이 개체군의 다양성을 세 가지 방식에 의해 변화시킬 수 있다 274
13.15 성선택은 암수 사이의 표현형의 차이를 만들어낸다 275
13.16 진화와의 연관성 약에 대한 내성이 있는 미생물의 진화는 심각한 공중보건 문제이다 276
13.17 2배체성과 균형선택이 다양성을 보존한다 276
13.18 자연선택이 완벽한 생명체를 만드는 것은 아니다 277
복습 278

14 종의 기원 280

14.0 생식적 교배가능성으로 종을 결정한다 281
종의 개념 282
14.1 종의 기원은 생물 다양성의 원천이다 282
14.2 종 분류에는 몇 가지 방식이 있다 282
14.3 개념의 시각화 생식적 장벽에 의해 종이 분리된다 284
종분화의 기작 286
14.4 이지역성 종분화에서는 지리적 격리에 의하여 종분화가 일어나기도 한다 286
14.5 개체군들이 서로 나누어짐에 따라 생식적 장벽이 생길 수 있다 287
14.6 동지역성 종분화는 지리적 격리 없이도 일어날 수 있다 288
14.7 과학적 사고 성선택으로 종분화가 일어날 수 있다 289
14.8 격리된 섬은 종분화의 전시장이다 290
14.9 진화와의 연관성 다윈핀치새 진화에 대한 장기간의 현장연구 291
14.10 잡종지역은 생식적 격리를 연구하기에 적합하다 292
14.11 종의 분화는 빠르게 일어날 수도 있고 느리게 일어날 수도 있다 293
복습 294
15 진화의 발자취 296

15.0 진화에 의해 새로운 구조가 어떻게 생겨났을까? 297
원시지구와 생명체의 기원 298
15.1 원시지구에서 생명의 시작이 가능하였다 298
15.2 과학적 사고 실험을 통해 무생물에서 유기 분자 합성이 가능함을 보여주었다 299
15.3 최초 세포가 생기는 단계에 중합체의 형성, 원시세포, 자가복제하는 RNA가 포함되었을 것이다 300
생명 역사의 주요 사건 301
15.4 단세포와 다세포 생물의 기원과 육상의 정착은 생명의 역사에 중요한 사건이다 301
15.5 암석과 화석의 실제 나이가 지질학적 시간을 결정한다 302
15.6 화석 기록은 생명의 역사의 증거자료이다 302
대진화의 기작 304
15.7 대륙이동은 대진화에 중요한 역할을 하였다 304
15.8 연관성 판구조론이 인간의 생존을 위협할 수도 있다 306
15.9 다섯 번의 대량멸종으로 진화과정이 바뀌었다 306
15.10 적응방산은 생명의 다양성을 증가시켰다 308
15.11 발생을 조절하는 유전자는 진화에 중요한 역할을 한다 308
15.12 진화와의 연관성 새로운 특성은 여러 형태로 나타난다 310
15.13 진화의 방향성은 진화가 목표한 방향으로 가는 것을 의미하지는 않는다 311
계통발생과 생명수 312
15.14 분류학은 생명의 다양성을 명명하고 분류한다 312
15.15 계통발생은 진화적인 역사를 반영하는 상동기관에 근거를 두고 있다 313
15.16 공유한 형질은 계통수를 만드는 데 이용된다 314
15.17 생물의 진화 역사는 유전체에 기록되어 있다 316
15.18 분자시계가 진화의 흔적을 알아보는 데 도움이 된다 317
15.19 생명수의 재구성 작업이 진행 중이다 318
복습 319

제4부

생물학적 다양성의 진화 321

16 미생물의 세계: 원핵생물과 원생생물 322

16.0 우리 몸은 다양한 미생물 군집의 서식처다 323
원핵생물 324
16.1 원핵생물은 종류가 다양하며 광범위하게 존재한다 324
16.2 외부적 특성은 원핵생물이 성공적으로 살아남는 데 기여한다 324
16.3 원핵생물은 환경의 변화에 빠르게 적응한다 326
16.4 원핵생물은 놀랍도록 다양한 영양분을 이용한다 327
16.5 연관성 생물막은 복잡한 미생물 군집 이다 328
16.6 연관성 원핵생물은 환경을 정화하는 데 도움이 된다 328
16.7 박테리아와 고세균은 원핵생물 진화의 주된 두 줄기이다 329
16.8 고세균은 극한 환경과 기타 서식지에서 잘 자란다 330
16.9 박테리아에는 다양한 원핵생물들이 있다 330
16.10 연관성 몇몇 박테리아는 병을 일으킨다 332
16.11 과학적 사고 위의 미생물군은 건강과 질병에 영향을 준다 332
원생생물 334
16.12 원생생물은 매우 다양한 진핵생물로 이루어져 있다 334
16.13 원생생물의 다양성은 상군으로 분류한다 335
16.14 SAR 상군은 원생생물의 다양성을 대표적으로 보여준다 336
16.15 연관성 조류는 재생 가능한 에너지원인가? 338
16.16 일부 엑스카바타 상군은 변형된 미토콘드리아를 가지고 있다 338
16.17 유니콘타 상군에는 곰팡이나 동물과 밀접한 원생생물이 포함된다 339
16.18 아키플라스티드 상군에는 녹조류와 홍조류, 육상식물이 포함된다 340
16.19 진화와의 연관성 진핵생물의 다세포성은 여러 번에 걸쳐 진화되었다 341
복습 342

17 식물의 진화와 진균류의 다양성 344

17.0 식물과 진균류는 더불어 세상을 먹여 살린다 345
식물의 진화와 다양성 346
17.1 식물은 적응을 통해 육상에 살게 되었다 346
17.2 식물의 다양성은 식물계의 진화 역사를 보여준다 348
17.3 개념의 시각화 식물생활사에는 반수체와 2배체 세대가 교대로 나타난다 350
17.4 광대한 ‘석탄숲’에는 씨 없는 관다발식물이 우세했다 352
17.5 꽃가루와 씨는 육상으로의 진화에 있어서의 중요한 적응이다 352
17.6 꽃은 속씨식물의 번식에 있어서 중요한 특징이다 354
17.7 속씨식물은 꽃 안에 배우체가 있는 포자체이다 354
17.8 열매의 구조에서 씨를 퍼뜨리는 기능을 볼 수 있다 356
17.9 연관성 속씨식물은 우리의 생명을 유지해주고 음식에 맛을 더해준다 356
17.10 진화와의 연관성 동물에 의한 수분이 속씨식물 진화에 영향을 미쳤다 357
17.11 연관성 식물의 다양성은 세계 식량공급의 미래를 위해 매우 중요하다 358
17.12 진균류는 몸 밖에서 먹잇감을 소화한 후 흡수한다 359
17.13 진균류는 무성 또는 유성 생활사를 통해 포자를 생산한다 360
17.14 진균류는 5개의 그룹으로 분류된다 360
17.15 연관성 진균류는 생태적으로 매우 이롭다 362
17.16 연관성 진균류는 실용적으로 다양하게 이용된다 362
17.17 지의류는 진균류와 광합성생물의 공생연합체이다 363
17.18 과학적 사고 균근이 식물의 육상 정착을 도왔을 것이다 364
17.19 연관성 기생성 진균류는 식물과 동물에 피해를 준다 365
복습 366

18 다양한 무척추동물의 진화 368

18.0 곤충은 놀라운 동물 다양성의 예이다 369
동물의 진화와 다양성 370
18.1 동물이란 무엇인가? 370
18.2 동물의 다양성은 5억 년 이전에 시작되었다 371
18.3 개념의 시각화 동물은 기본적인 ‘신체구조에 의해 분류될 수 있다 372
18.4 동물의 신체구조와 분자생물학적 차이는 계통수를 만드는 데 사용될 수 있다 373
18.5 해면동물은 상대적으로 단순한 다공성 구조이다 374
18.6 자포동물은 촉수와 자세포가 있는 방사대칭동물이다 375
18.7 편형동물은 매우 단순한 좌우대칭동물이다 376
18.8 선형동물은 가체강과 완전한 소화관을 가지고 있다 377
18.9 연체동물의 다양한 형태는 공통된 구조에서 변이된 것이다 378
18.10 환형동물은 체절이 있는 동물이다 380
18.11 절지동물은 관절로 된 부속기관과 겉뼈대가 있는 체절성 동물이다 382
18.12 진화와의 연관성 곤충은 가장 성공적인 동물이다 384
18.13 과학적 사고 동물의 몸을 만드는 유전자는 오래되었다 386
18.14 극피동물은 가시가 많은 피부, 속뼈대, 움직임을 위한 수관계가 있다 387

18.15 인간이 속해 있는 척삭동물문은 네 가지 특징을 갖는다 388
18.16 연관성 무척추동물의 다양성은 귀중하지만 위협받고 있는 자원이다 389
복습 390

19 다양한 척추동물의 진화 392

19.0 척추동물의 진화에서 다양한 체형이 만들어졌다 393
척추동물의 진화와 다양성 394
19.1 척삭동물의 주요 분기군은 공유하는 파생형질로 정의할 수 있다 394
19.2 먹장어와 칠성장어는 경첩 모양의 턱이 없다 395
19.3 ‌아가미와 쌍으로 된 지느러미를 가진 턱이 있는 척추동물에는 상어, 방사형지느러미 어류, 나뭇잎형지느러미 어류가 있다 396
19.4 진화와의 연관성 새로운 화석이 발견되어 사지동물 진화과정의 비어 있는 틈이 채워지고 있다 398
19.5 양서류는 사지동물로 2쌍의 다리를 가진 척추동물이다 400
19.6 파충류는 육상에 적응한 알을 낳는 사지동물인 양막류이다 401
19.7 조류는 비행에 적응한 깃털이 있는 파충류이다 402
19.8 포유류는 털이 있고 젖이 분비되는 양막류이다 403
척추동물의 진화와 다양성 404
19.9 개념의 시각화 영장류에서 물려받은 유산에서부터 인류의 이야기를 시작하자 404
19.10 인류의 역사는 영장류 혈통에서 시작되었다 406
호미닌의 진화 407
19.11 영장류 계통수의 호미닌 가지에는 여러 종들이 공존하였다 407
19.12 오스트랄로피테쿠스는 직립하고 작은 뇌를 가지고 있었다 408
19.13 더 큰 뇌가 호모속 진화의 특징이다 409
19.14 호모 사피엔스는 아프리카에서 시작되어 전 세계로 퍼져 나갔다 410
19.15 과학적 사고 호미닌 역사에 새로운 의문을 불러일으킨 새로운 발견들 410
19.16 진화와의 연관성 사람의 피부색은 다양한 햇빛의 양에 적응한 결과이다411
19.17 연관성 동물의 다양성에 대한 우리의 지식은 너무도 불완전하다 412
복습 413

제5부

동물: 구조와 기능 415

20 동물의 구조와 기능의 통합 416

20.0 진화는 완벽하지 않다 417
동물조직의 구조와 기능 418
20.1 진화와의 연관성 동물의 형태는 완벽한 설계가 아니다 418
20.2 동물의 구조는 기능에 적합한 형태를 가지고 있다 419
20.3 조직은 공통적인 구조와 기능을 가진 세포집단이다 420
20.4 상피조직은 체표면을 덮거나 기관과 강의 내벽을 둘러싸고 있다 420
20.5 ‌결합조직은 다른 조직에 결합해서 지지하는 역할을 한다 421
20.6 근육조직은 움직임에 관여한다 422
20.7 신경조직은 전달 체계망을 형성한다 422
기관과 기관계 423
20.8 기관은 조직으로 구성되어 있다 423
20.9 연관성 생명공학자들이 이식용 기관 생산에 필요한 기술을 배우고 있다 423
20.10 기관계는 협동하여 몸의 기능을 수행한다 424
20.11 피부계는 몸을 보호한다 426
20.12 과학적 사고 잘 설계된 실험으로 과학적 질문의 답을 얻을 수 있다 427
외부교환과 내부조절 428
20.13 동물의 구조는 환경과 교환이 잘 이루어지도록 적응되어 있다 428
20.14 동물은 내부 환경을 조절할 수 있다 429
20.15 항상성은 음성 되먹임에 의해 조절된다 430
복습 430

21 영양 및 소화 432

21.0 과학적 접근을 통한 체중 감량 방법은 무엇인가? 433
먹이 섭취와 처리 434
21.1 동물은 다양한 방법으로 먹이를 얻고 섭취한다 434
21.2 개요: 먹이 섭취과정은 4단계로 진행된다 435
21.3 소화는 전용 구역에서 일어난다 436
사람의 소화계 437
21.4 사람의 소화계는 소화관과 부속기관으로 구성되어 있다 437
21.5 소화는 입안에서 시작된다 438
21.6 삼켜진 음식은 연동운동에 의해 식도를 통해 위로 이동한다 438
21.7 연관성 하임리히 구명법은 생명을 구할 수 있다 439
21.8 위는 음식을 저장하고 위산과 효소를 이용해 음식을 분해한다 440
21.9 연관성 소화기질환에는 위산 역류와 위궤양이 포함된다 441
21.10 작은창자는 화학적 소화 및 영양소 흡수의 주요 기관이다 442
21.11 간은 창자로부터 온 혈액을 가공 처리하고 해독한다 444
21.12 큰창자는 물을 재흡수하고 대변을 단단하게 한다 444
21.13 진화와의 연관성 척추동물 소화기관의 진화적 적응은 음식과 관련이 있다 445
영양 446
21.14 동물의 먹이는 충분한 에너지를 공급해야 한다 446
21.15 동물의 먹이에는 필수영양소가 반드시 포함되어야 한다 447
21.16 사람의 식단에는 충분한 양의 무기질과 비타민이 포함되어야 한다 448
21.17 연관성 식품분석표는 영양 정보를 제공한다 450
21.18 연관성 식이부족에는 여러 가지 원인이 있을 수 있다 450
21.19 진화와의 연관성 비만의 문제는 우리의 진화적 과거를 반영할 수 있다 451
21.20 과학적 사고 과학자들은 체중 감량 관련 주장을 검증하기 위해 다양한 방법을 사용한다 452
21.21 연관성 식단은 심혈관질환 및 암 발생에 영향을 줄 수 있다 453
복습 454

22 기체교환 456

22.0 전자 담배의 안전성은 더 많은 연구가 필요하다 457
기체교환 기작 458
22.1 사람의 기체교환은 호흡, 체세포로의 기체운반과 교환을 말한다 458
22.2 동물은 축축한 체표면에서 산소와 이산화탄소를 교환한다 458
22.3 개념의 시각화 아가미는 물속에서의 기체교환에 알맞은 구조이다 460
22.4 곤충류는 기관계에서 공기와 체세포 사이에 기체교환이 직접 일어난다 461
22.5 진화와의 연관성 폐의 진화로 사지동물이 육상으로 이동하게 되었다 462
사람의 호흡계 462
22.6 포유류에서 공기는 가지가 있는 관을 통해 가슴안에 있는 폐로 전달된다 462
22.7 과학적 사고 경고: 흡연은 건강에 해를 끼친다 464
22.8 음압호흡이 폐를 환기시킨다 464
22.9 호흡은 자동으로 조절된다 465
인체 내에서 기체의 운반 466
22.10 혈액은 호흡기체를 운반한다 466
22.11 헤모글로빈은 산소를 운반하고 이산화탄소의 운반과 혈액의 pH 조절에 관여한다 466
22.12 연관성 태아의 기체교환은 모체의 혈액을 통해 이루어진다 467
복습 468

23 순환계 470

23.0 심장은 특별한 펌프이다 471
순환계 472
23.1 순환계는 모든 신체 조직과의 교환을 촉진한다 472
23.2 진화와의 연관성 척추동물의 심장 혈관계는 진화과정을 반영한다 473
사람의 심장 혈관계와 심장 474
23.3 개념의 시각화 사람의 심장 혈관계는 포유류의 이중순환을 설명한다 474
23.4 심장은 율동적으로 수축하고 이완한다 475
23.5 동방결절은 심장박동의 속도를 조절한다 476
23.6 과학적 사고 심장병은 어떻게 치료해야 하는가? 477
혈관의 구조와 기능 478
23.7 혈관의 구조는 기능에 적합하게 되어있다 478
23.8 혈압과 혈류속도는 혈관의 구조와 배열을 반영한다 479
23.9 연관성 혈압측정으로 심장 혈관계의 이상을 알 수 있다 480
23.10 소동맥의 지름과 전모세혈관 괄약근이 혈액의 분포를 조절한다 481
23.11 모세혈관벽을 통해 물질이 운반된다 482
혈액의 구조와 기능 483
23.12 혈액은 혈장에 떠다니는 적혈구와 백혈구로 구성되어 있다 483
23.13 연관성 적혈구의 수가 너무 많거나 적으면 건강을 해칠 수 있다 484
23.14 혈액응고는 손상된 혈관에서 혈액이 새는 것을 방지한다 484
23.15 연관성 줄기세포는 혈액세포질환을 치료할 수 있는 가능성을 제공한다 485
복습 486

24 면역체계 488

24.0 사라졌던 질병이 다시 유행할 수 있다 489
선천 면역 490
24.1 모든 동물은 선천 면역체계를 가지고 있다 490
24.2 염증반응은 손상된 조직을 소독한다 491
적응 면역 492
24.3 적응 면역반응은 특정 침입자를 막는다 492
24.4 림프계는 감염 시 중요한 전쟁터가 된다 493
24.5 림프구는 이중 방어를 한다 494
24.6 항원 수용체와 항체는 항원의 특정 부위에서 결합한다 495
24.7 개념의 시각화 클론 선택은 특이 항원에 대한 방어력을 불러일으킨다 496
24.8 1차 및 2차 면역반응은 속도, 강도 및 지속 기간이 다르다 497
24.9 연관성 항체의 구조가 그 기능과 일치한다 498
24.10 연관성 집단 면역은 감염병의 발생을 예방한다 499
24.11 과학적 사고 독감의 집단면역은 왜 어려운가? 500
24.12 보조 T 세포는 체액성 면역반응과 세포성 면역반응을 자극한다 501
24.13 세포독성 T 세포는 감염된 세포를 파괴시킨다 502
24.14 연관성 HIV는 보조 T 세포를 파괴하고 우리 몸의 방어체계를 약화시킨다 502
24.15 진화와의 연관성 HIV의 빠른 진화가 AIDS의 치료를 어렵게 한다 503
24.16 면역체계는 분자 지문에 의존한다 504
면역체계의 이상 504
24.17 연관성 면역체계 질환은 자신을 공격하거나 약화된 면역반응에 의해 발생한다 504
24.18 연관성 알레르기는 특정 환경적 항원에 대한 과잉반응이다 505
복습 506

25 체온조절과 수분평형 508

25.0 먹이활동 중 체온 과열을 방지하는 모기의 행동 509
체온조절 510
25.1 동물의 체온조절은 항상성 유지에 도움이 된다 510
25.2 체온조절은 열의 획득과 손실 사이에 균형을 유지하도록 적응되어 왔다 510
25.3 과학적 사고 물방울 보유가 모기의 체온조절을 돕는다 511
삼투조절과 배설 512
25.4 개념의 시각화 동물은 삼투조절로 수분과 용질량의 균형을 유지한다 512
25.5 진화와의 연관성 동물은 다양한 방법으로 질소 노폐물 처리방법을 진화시켜 왔다 513
25.6 배설계는 항상성 유지에 몇 가지 중요한 역할을 한다 514
25.7 콩팥은 수분을 보존하는 기관이다 516
25.8 호르몬은 배설계의 조절기능을 한다 517
25.9 연관성 콩팥투석은 생명을 구할 수 있다 517
복습 518

26 호르몬과 내분비계 520

26.0 호르몬은 되먹임과정을 통해 신체 작용을 조절한다 521
화학적 조절의 특징 522
26.1 화학적 신호와 전기적 신호가 신체 기능을 조절한다 522
26.2 호르몬은 2종류의 신호 기작으로 표적세포에 작용한다 523
26.3 과학적 사고 널리 사용되는 제초제는 수컷 개구리의 수컷다움을 없앤다 524
척추동물의 내분비계 524
26.4 척추동물의 내분비계는 12개 이상의 주요 샘으로 이루어져 있다 524
26.5 뇌하수체와 밀접한 관계가 있는 시상하부는 신경계와 내분비계를 연결한다 526
호르몬과 항상성 528
26.6 갑상샘은 신체발달과 대사를 조절한다 528
26.7 생식소는 성호르몬을 분비한다 529
26.8 개념의 시각화 이자에서 만들어진 호르몬은 혈당량을 조절한다 530
26.9 연관성 당뇨병은 흔한 내분비계 질환이다 531
26.10 부신은 스트레스 대처 기능을 활성화한다 532
26.11 진화와의 연관성 단일 호르몬이 서로 다른 동물에서 다양한 기능을 수행할 수 있다 533
26.12 연관성 호르몬은 사회적 행동을 촉진할 수 있다 534
복습 534

27 생식과 배 발생 536

27.0 성병은 평생 지속될 수 있다 537
무성생식과 유성생식 538
27.1 무성생식은 유전적으로 동일한 개체를 생산한다 538
27.2 유성생식은 유전적으로 독특한 자손을 생산한다 538
사람의 생식 540
27.3 여성 생식계에는 난소와 배우자를 운반하는 구조들이 있다 540
27.4 남성 생식계에는 정소와 배우자를 운반하는 구조들이 있다 542
27.5 정자와 난자는 감수분열에 의해 만들어진다 544
27.6 호르몬은 난소와 자궁의 주기적 변화를 일치시킨다 546
27.7 과학적 사고 성병은 성행위에 의해 전염된다 548
27.8 연관성 피임으로 원하지 않는 임신을 예방할 수 있다 549
배 발생의 원리 550
27.9 수정란이 만들어지면 배 발생이 시작된다 550
27.10 수정란은 분할을 계속하여 포배를 형성한다 552
27.11 낭배형성으로 3배엽의 배가 형성된다 553
27.12 기관형성은 낭배기 이후에 시작된다 554
27.13 동물의 형태는 여러 과정을 거쳐 결정된다 555
27.14 진화와의 연관성 배 발생 동안의 패턴형성은 오래된 유전자에 의해 조절된다 556
사람의 발생 558
27.15 임신 첫 달에 배와 태반이 형태를 갖춘다 558
27.16 개념의 시각화 사람의 임신을 3분기로 나눌 수 있다 560
27.17 분만은 호르몬이나 다른 화학신호에 의하여 유도된다 562
27.18 연관성 생식기술의 발전으로 임신 가능성이 더욱 높아지고 있다 563
복습 564

28 신경계 566

28.0 항우울제의 효과는 확실하지 않다 567
신경계의 구조와 기능 568
28.1 신경계는 감각입력을 받아들이고 분석하여 적절한 명령을 내보낸다 568
28.2 뉴런은 신경계의 기능적 단위이다 569
신경신호의 전달 570
28.3 신경의 기능은 뉴런막 안팎의 전하 차이에 의존한다 570
28.4 신경신호는 막전위가 변화하면서 시작한다 570
28.5 활동전위는 축삭을 따라 스스로 전파한다 572
28.6 개념의 시각화 뉴런은 시냅스에서 서로 소통한다 573
28.7 화학적 시냅스로 복잡한 정보를 처리할 수 있다 574
28.8 다양한 작은 분자들이 신경전달물질로 작용한다 574
28.9 연관성 많은 약물이 화학적 시냅스에 작용한다 575
28.10 과학적 사고 발표된 자료들은 긍정적인 결과에 편향되어 있다 576
동물신경계 개요 577
28.11 진화와의 연관성 동물신경계의 진화는 몸의 대칭형 변화를 반영한다 577
28.12 척추동물의 신경계는 고도로 중앙화되어 있다 578
28.13 척추동물의 말초신경계는 기능에 따라 분류된다 579
28.14 척추동물의 뇌는 신경관의 앞쪽 세 부위가 부풀어 생겨났다 580
사람의 뇌 580
28.15 사람 뇌의 구조는 살아 있는 슈퍼컴퓨터와 같다 580
28.16 대뇌 겉질은 수의운동과 인지기능을 조절한다 582
28.17 연관성 뇌손상과 뇌수술은 뇌의 기능을 알 수 있게 한다 583
28.18 신경계는 신경연결을 재구성할 수 있다 584
28.19 수면은 뇌가 활발한 상태이다 584
28.20 대뇌 변연계는 정서와 기억에 관여한다 585
28.21 연관성 뇌 생리의 변화는 신경장애를 일으킬 수 있다 586
복습 588

29 감각 590

29.0 아직까지 동물들이 어떻게 지구의 자기장을 감지할 수 있는지 많이 알려지지 않았다 591
감각수용 592
29.1 감각수용기는 자극을 활동전위로 전환한다 592
29.2 과학적 사고 자기감각 수용모델은 불완전하다 593
29.3 특수화된 감각수용기는 5종류의 자극을 감지한다 594
청각과 평형감각 596
29.4 귀는 기압에 의한 음파의 파장을 활동전위로 바꾸어 소리로 지각한다 596
29.5 몸의 평형을 담당하는 기관은 속귀에 있다 598
29.6 연관성 뇌멀미의 원인은 무엇인가? 598
시각 599
29.7 진화와의 연관성 동물의 눈은 여러 형태로 진화하였다 599
29.8 사람의 눈은 수정체의 모양을 변화시켜 초점을 맞춘다 600
29.9 연관성 인공수정체와 수술로 시력을 교정할 수 있다 600
29.10 사람의 망막에는 두 가지 종류의 광수용기, 막대세포와 원뿔세포가 있다 602
미각과 후각 603
29.11 미각과 후각수용기는 용액이나 공기 중에 있는 화학물질을 감지한다 603
29.12 연관성 누군가에게는 고수가 비누 맛이 나는가? 603
29.13 요약: 중추신경계는 자극을 반응으로 연결한다 604
복습 604

30 동물의 운동 606

30.0 근육과 뼈대계는 함께 작용한다 607
움직임과 운동 608
30.1 운동은 마찰과 중력을 이겨내기 위해 에너지를 필요로 한다 608
30.2 뼈대는 지지, 운동, 보호 기능이 있다 610
척추동물의 뼈대 612
30.3 진화와의 연관성 척추동물의 뼈대는 다양하게 진화해왔다 612
30.4 뼈는 살아 있는 복잡한 기관이다 613
30.5 연관성 건강한 뼈는 스트레스를 견디고 손상을 치유한다 614
30.6 관절은 여러 형태의 운동을 가능케 한다 615
근육수축과 운동 615
30.7 뼈대와 근육이 상호작용하여 움직인다 615
30.8 근육세포에는 수축장치가 있다 616
30.9 근육수축은 가는 필라멘트가 굵은 필라멘트 사이로 미끄러져 들어가면서 일어난다 616
30.10 운동뉴런은 근육수축을 자극한다 618
30.11 연관성 유산소호흡은 운동에 필요한 에너지 대부분을 공급한다 619
30.12 과학적 사고 근섬유의 특징은 운동성과에 영향을 준다 620
복습 621

제6부

식물: 구조와 기능 623

31 식물의 구조, 생장 및 생식 624

31.0 농업의 기원은 얼마나 오래되었나? 625
식물의 구조와 기능 626
31.1 과학적 사고 작물의 경작을 통해 인류의 역사가 바뀌었다 626
31.2 속씨식물은 외떡잎식물과 쌍떡잎식물 2종류로 나누어진다 627
31.3 전형적인 식물의 몸체는 뿌리, 줄기, 잎이라는 세 가지 기본 구조로 구성되어 있다 628
31.4 연관성 식물의 뿌리, 줄기, 잎은 형태가 변형된 종류가 많다 629
31.5 식물의 몸체는 3종류 조직계로 이루어져 있다 630
31.6 식물의 세포는 구조와 기능이 다양하다 632
식물의 생장 634
31.7 1기 생장을 통해 줄기와 뿌리의 길이가 길어진다 634
31.8 2기 생장을 통해 나무의 둘레가 굵어진다 636
꽃식물의 생식 638
31.9 꽃은 속씨식물의 유성생식기관이다 638
31.10 꽃가루와 밑씨가 발달하면 수정이 일어난다 639
31.11 밑씨가 씨로 발달한다 640
31.12 씨방이 열매로 발달한다 641
31.13 씨앗이 발아하면서 식물의 생활사가 지속된다 642
31.14 무성생식을 통해 식물 클론이 만들어진다 642
31.15 연관성 식물 복제는 농업에서 매우 중요한 기술이다 643
31.16 진화와의 연관성 진화적 적응에 의해 아주 오래 사는 나무들도 있다 644
복습 644

32 식물영양과 물질이동 646

32.0 유기농의 가치를 생각해보자 647
식물영양분의 흡수와 이동 648
32.1 식물은 토양과 물, 대기에서 영양분을 얻는다 648
32.2 뿌리세포의 세포막이 양분 흡수를 조절한다 649
32.3 개념의 시각화 증산작용이 물관을 통해 물을 끌어올린다 650
32.4 공변세포가 증산작용을 조절한다 651
32.5 체관을 통해 당이 이동한다 652
32.6 연관성 사람들은 식물의 수송관에서 즙을 채취한다 653
식물영양과 토양 654
32.7 식물은 필수 무기 영양분을 모두 섭취해야 건강하게 살 수 있다 654
32.8 연관성 비료를 주면 식물의 영양결핍을 예방할 수 있다 655
32.9 비옥한 토양에서 식물이 잘 자란다 656
32.10 연관성 토양의 보존은 인류의 생존에 반드시 필요하다 657
32.11 과학적 사고 유기농법은 건강을 증진시키는 원칙을 따른다 658
32.12 연관성 유전공학을 통해서 작물의 생산성과 영양학적 가치를 증진시킨다 658
식물영양과 공생관계 659
32.13 대부분의 식물은 박테리아를 통해 질소를 공급받으며 살아간다 659
32.14 진화와의 연관성 식물은 다른 생명체와 상호 유익한 공생관계를 진화해왔다 660
32.15 착생식물, 기생식물과 식충식물 661
복습 662
33 식물의 조절계 664

33.0 식물은 화학무기를 사용할 줄 안다 665
식물호르몬 666
33.1 과학적 사고 여러 과학자들의 실험결과가 축적되어 식물호르몬을 발견하는 계기가 되었다 666
33.2 식물학자들에 의해 몇 가지 대표적인 식물호르몬이 밝혀졌다 668
33.3 옥신은 어린 줄기의 세포 신장을 촉진한다 668
33.4 시토키닌은 세포분열을 촉진한다 670
33.5 지베렐린은 줄기신장을 조절하며, 그 밖에도 다른 여러 가지 효과를 갖고 있다 670
33.6 앱시스산은 식물의 활동을 억제한다 671
33.7 에틸렌은 과일의 숙성과 노화를 유발한다 672
33.8 연관성 식물호르몬은 농업에 많이 이용된다 673
자극에 대한 반응 674
33.9 식물의 굴성은 환경자극에 대한 식물의 생장 방향을 조절한다 674
33.10 식물의 내부에 시계가 있다 675
33.11 식물은 광주기를 통해 계절을 알 수 있다 676
33.12 피토크롬은 빛을 탐지하여 생체시계를 맞춘다 677
33.13 진화와의 연관성 식물은 초식동물과 병원균에 대항하는 방어기구를 진화시켰다 678
복습 679

제7부

생태학 681

34 생물권: 지구의 다양한 환경에 대한 소개 682

34.0 생태학은 우리가 살고 있는 지구를 이해하는 데에 도움을 준다 683
생물권 684
34.1 생태학자는 생물과 환경 간의 상호작용을 여러 단계에서 연구한다 684
34.2 과학적 사고 생태학은 환경문제에 대한 통찰력을 제공한다 685
34.3 생물은 생물권 내의 물리적 및 화학적 인자의 영향을 받는다 686
34.4 진화와의 연관성 생물은 자연선택을 통해 비생물적 인자와 생물적 인자에 적응한다 687
34.5 지역적 기후는 육상 군집의 분포에 영향을 준다 688
수생생물군계 690
34.6 태양광과 바닥이 해양생물군계 분포의 결정적 요소이다 690
34.7 물의 흐름, 태양광, 영양분이 담수생물군계의 중요한 비생물적 인자 이다 692
육상생물군계 693
34.8 육상생물군계는 지역적 기후 특성을 반영한다 693
34.9 열대림은 적도 근처에 몰려 있다 694
34.10 사바나는 수목이 산재하는 초원이다 694
34.11 사막의 특징은 건조함에 있다 695
34.12 지중해성 관목지대에는 가시 관목이 무성하다 696
34.13 북미의 초원은 온대초원에 속한다 696
34.14 온대수림에는 활엽수가 주종을 이룬다 697
34.15 ‌침엽수림에는 주로 몇 종의 수목들이 번성하고 있다 697
34.16 툰드라 지역의 특징은 매섭게 추운 긴 겨울이다 698
34.17 위도가 높은 곳의 땅은 극지방의 얼음으로 덮여 있다 698
34.18 개념의 시각화 지구상의 물의 순환이 수생과 육상 생물군계를 이어준다 699
복습 700

35 환경에 대한 행동 적응 702

35.0 ‌남을 위하여 자신의 생명의 위험까지도 감수하면서 적응도를 늘릴 수도 있다 703
행동의 유형과 원인 704
35.1 행동을 야기하는 데에는 근접적 요소와 궁극적 요소가 있다 704
35.2 고정행동양식은 선천적 행동이다 704
35.3 행동은 유전적 인자와 환경적 인자의 결과물이다 706
학습 707
35.4 습관화는 간단한 유형의 학습이다 707
35.5 각인은 선천적 행동과 경험을 모두 필요로 한다 708
35.6 연관성 각인은 희귀 생물종의 보존 프로그램에 있어서 문제점과 기회를 제공한다 709
35.7 개념의 시각화 동물의 움직임은 자극에 대한 단순 반응이거나 공간학습과 연관된 것이다 710
35.8 이주성 동물의 이동에는 다양한 단서가 이용된다 711
35.9 동물은 자극이나 행동을 반응과 관련지어 학습한다 712
35.10 ‌동물들은 서로를 통해 학습할 수 있다 712
35.11 문제해결 행동은 인지에 의존한다 713

생존과 번식성공도 714
35.12 먹이찾기 행동은 비용과 이득에 따라 최적화된다 714
35.13 의사소통은 동물 간의 상호작용에 필수적인 요소이다 715
35.14 짝짓기 행동에는 정교한 구애의식이 포함되기도 한다 716
35.15 짝짓기 체계와 부모의 보호는 번식성공도를 높인다 717
35.16 연관성 화학적 오염물질이 비정상적 행동을 야기할 수 있다 718
사회적 행동 719
35.17 사회적 행동이 개체의 적응도를 증가시킬 수 있다 719
35.18 세력권 행동을 통하여 자원을 지킨다 719
35.19 반발행동은 공격에 쓸 비용을 줄여줄 수 있다 720
35.20 집단 내의 우위서열은 반발행동에 의해 유지된다 720
35.21 진화와의 연관성 이타적 행동은 포괄적 적응도의 개념으로 설명될 수 있다 721
35.22 과학적 사고 구달은 침팬지의 행동에 대한 우리의 이해를 뒤집어 놓았다 722
35.23 인간행동은 유전적 인자와 환경적 인자의 결과물이다 723
복습 724

36 개체군 생태학 726

36.0 ‌개체군 생태학 연구를 통하여 멸종 위기종을 보호할 수 있다 727
개체군의 구조와 역동성 728
36.1 개체군 생태학이란 어떻게 그리고 왜 개체군이 변하는지를 연구하는 것이다 728
36.2 개체군 변이의 중요한 요소는 밀도와 분포 형태이다 728
36.3 생명표는 개체군의 생존을 추적한다 729
36.4 가상적 모델을 이용하여 개체군의 성장을 예측한다 730
36.5 다양한 요인으로 개체군의 성장이 제한된다 732
36.6 과학적 사고 일부 개체군은 급속히 증가했다 감소하기를 반복한다 733
36.7 진화와의 연관성 진화가 생활사를 만든다 734
36.8 연관성 개체군 생태학의 이론은 실질적으로 응용된다 735
인간 개체군 736
36.9 인구는 지속적으로 증가하고 있으나 증가율은 느려지고 있다 736
36.10 연관성 연령 구조로 사회적·경제적 경향을 알 수 있다 738
36.11 연관성 생태학적 발자국은 자원 소비의 측도이다 738
복습 740

37 군집과 생태계 742

37.0 우리는 건강한 생태계에 의존하여 산다 743
군집 구조와 역동성 744
37.1 군집이란 특정 지역에 사는 모든 생물을 말한다 744
37.2 종간 상호작용은 군집 구조의 기본요소다 744
37.3 공유하는 자원이 한정적일 때 경쟁이 일어날 수 있다 745
37.4 상리공생은 두 종 모두에게 이롭다 745
37.5 진화와의 연관성 포식으로 먹이종의 다양한 적응이 생겨난다 746
37.6 진화와의 연관성 식물은 다양한 방법으로 초식동물에 적응한다 746
37.7 기생생물과 병원체는 군집의 조성에 영향을 줄 수 있다 747
37.8 영양 구조는 군집의 역동성의 주된 요소다 748
37.9 개념의 시각화 먹이사슬은 상호연결되어 먹이그물을 형성한다 749
37.10 종 다양성에는 종 풍부도와 상대적 풍부도가 포함된다 750
37.11 과학적 사고 어떤 종들은 그 크기에 비하여 다양성에 미치는 영향이 크다 751
37.12 교란은 대부분의 군집에서 중요한 인자이다 752
37.13 연관성 침해종이 군집을 파괴할 수 있다 753
생태계 구조와 역동성 754
37.14 생태계 생태학은 에너지 흐름과 화학적 순환에 주목한다 754
37.15 1차 생산이 생태계의 전체 에너지양을 결정한다 754
37.16 에너지 공급이 먹이사슬의 길이를 제한한다 755
37.17 연관성 에너지 피라미드는 육식의 생태학적 비용에 대해 말해준다 756
37.18 화학물질은 유기물과 무생물 저장소 사이를 순환한다 756
37.19 탄소 순환은 광합성과 호흡에 의존한다 757
37.20 인의 순환은 암석의 침식에 의존한다 758
37.21 질소 순환은 박테리아에 의존한다 758
37.22 연관성 지나친 영양의 유입이 수생생태계를 파괴한다 760
37.23 연관성 생태계는 사람들의 복지에 필수적이다 761
복습 762

38 보전생물학 764

38.0 ‌우리의 행동에 달려있다 765
생물다양성의 소실 766
38.1 생물다양성의 소실은 생태계, 종, 유전자 소실로 나타난다 766
38.2 연관성 서식지 소실, 침입종, 지나친 포획, 오염, 기후 변화가 생물다양성의 주된 위협이다 768
38.3 연관성 급격한 지구온난화는 지구의 기후를 바꾸고 있다 770
38.4 연관성 온실가스 농도의 증가는 사람의 활동에서 비롯된다 771
38.5 지구의 기후 변화는 생물권, 생태계, 군집, 개체군에 영향을 미친다 772
38.6 진화와의 연관성 기후 변화도 자연선택의 원동력이다 773

보전생물학과 복원생태학 774
38.7 멸종 위기 집단을 보호하는 것은 보전생물학의 목표 중 하나이다 774
38.8 생태계와 경관의 유지는 보전에 있어서 최우선적인 것이다 775
38.9 생물다양성 감소를 늦추기 위해 보호지역이 설정되었다 776
38.10 파괴된 생태계의 회복을 위한 노력의 일환으로 보호구역이 설정되었다 777
38.11 과학적 사고 옐로스톤-유콘 보전사업은 보호지역을 연결하여 생물다양성을 유지하려는 시도이다 778
38.12 연관성 망가진 서식지의 복원방법에 대한 연구는 새로운 과학 분야이다 780
38.13 궁극적 목표는 지속가능한 개발이다 781
복습 782

부록 1 단위환산표 A-1
부록 2 원소주기율표 A-2
부록 3 단백질을 구성하는 아미노산 종류 A-3
용어풀이 G - 1
찾아보기 I - 1