생명과학 길라잡이

단원 1 분자와 세포

1장 생물분자와 세포 X

1.1 생명, 화학 그리고 물 2
1.1.1 생명이란 무엇인가? 생물계의 특징 2
1.1.2 물질의 구성: 원소와 원자 5
1.1.3 화학결합 5
1.1.4 수소결합과 물의 특성 7

1.2 생물분자: 생명의 탄소화합물 8
1.2.1 탄소결합 8
1.2.2 탄수화물 8
1.2.3 지 질 10
1.2.4 단백질 11
1.2.5 뉴클레오타이드와 핵산 14

1.3 세 포 16
1.3.1 세포의 구조와 기능에 관한 기본적인 특징들 16
1.3.2 원핵세포 17
1.3.3 진핵세포 17
1.3.4 식물세포의 특화된 구조 21

1.4 세포막과 수송 22
1.4.1 세포막의 구조 22
1.4.2 세포막의 수송 22

응용이슈 1 DNA 데이터 저장장치 26

2장 세포호흡과 광합성 30

2.1 에너지, 효소 32
2.1.1 에너지, 생명 그리고 열역학 법칙 32
2.1.2 생물학적 반응에서 효소의 역할 32

2.2 화학에너지의 수확: 세포호흡 35
2.2.1 세포에너지 대사의 개관 35
2.2.2 해당과정 37
2.2.3 피루브산 산화와 시트르산 회로 38
2.2.4 전자전달계와 산화적 인산화 39
2.2.5 발 효 43

2.3 광합성 44
2.3.1 광합성의 개관 44
2.3.2 광합성의 광의존반응 45
2.3.3 광합성의 광독립반응 47
2.3.4 광호흡과 C4 회로 50

3장 세포분열 54

3.1 세포분열과 유사분열 56
3.1.1 세포 성장과 분열의 주기: 개관 56
3.1.2 유사분열 세포주기 57
3.1.3 세포주기 조절 60

3.2 감수분열: 유성생식의 세포적 기반 63
3.2.1 감수분열의 메커니즘 63
3.2.2 유전적 다양성을 형성하는 메커니즘 68

단원 2 유전학

4장 유 전 72

4.1 멘델, 유전자 그리고 유전 74
4.1.1 유전학의 시작: 멘델의 완두콩 74
4.1.2 멘델의 가설에 대한 수정과 추가 78

4.2 유전자, 염색체 그리고 인류유전학 81
4.2.1 유전적 연관과 재조합 81
4.2.2 성 연관 유전자 83
4.2.3 유전에 영향을 주는 염색체의 변화 84
4.2.4 인류유전학과 유전상담 88

5장 DNA 복제와 유전자의 발현 92

5.1 DNA 구조, 복제 94
5.1.1 DNA 구조 94
5.1.2 DNA 복제 95
5.1.3 복제 오류를 수정하는 메커니즘 100
5.1.4 진핵생물의 DNA 조직 101

5.2 DNA로부터 단백질까지 101
5.2.1 DNA, RNA 그리고 단백질 사이의 연결 101
5.2.2 전사: DNA에 의해 지정되는 RNA 합성 103
5.2.3 진핵세포에서의 mRNA 생성 104
5.2.4 번역: mRNA가 지정하는 폴리펩타이드의 합성 105

5.3 유전자 발현의 조절 110
5.3.1 원핵생물의 유전자 발현의 조절 110
5.3.2 진핵생물의 전사 조절 111
5.3.3 전사 후, 번역 시, 번역 후 조절 메커니즘들 114

6장 DNA 기술과 유전체학 118

6.1 DNA 클로닝 120
6.2 DNA 기술의 응용 123
6.3 유전체 분석 129

응용이슈 2 크리스퍼(CRISPR) 유전자 가위 134

단원 3 진화와 생물다양성

7장 진화 사상과 소진화 138

7.1 진화사상의 발전 140
7.1.1 진화적 변화 인지 140
7.1.2 다윈의 여정들 141
7.1.3 다윈 이후의 진화생물학 144

7.2 소진화: 개체군 안에서의 유전적 변화 146
7.2.1 자연 개체군들의 변이 146
7.2.2 개체군 유전학 148
7.2.3 소진화를 일으키는 요소들 149
7.2.4 유전자형과 표현형 변이의 유지 152

8장 종분화와 대진화 156

8.1 종분화 158
8.1.1 종이란 무엇인가? 158
8.1.2 생식적 격리의 유지 159
8.1.3 종분화의 지리학 162

8.2 고생물학과 대진화 163
8.2.1 화석기록과 고생물학 163
8.2.2 대진화 166

8.3 생물의 분류와 계통 171

9장 생물다양성: 원핵생물과 진핵생물 176

9.1 생명의 기원 178
9.1.1 생명체에 필요한 분자의 형성 178
9.1.2 세포의 기원 178
9.1.3 진핵세포의 기원 180

9.2 원핵생물과 바이러스 182
9.2.1 원핵생물의 구조와 기능 182
9.2.2 진정세균영역 184
9.2.3 고세균영역 185
9.2.4 바이러스 185

9.3 원생생물 187
9.3.1 원생생물이란 무엇인가 187
9.3.2 원생생물 집단 188

9.4 식 물 190
9.4.1 육상생활로의 전환 190
9.4.2 선태식물: 비관다발 육상식물 191
9.4.3 무종자 관다발식물 191
9.4.4 겉씨식물: 최초의 종자식물 192
9.4.5 속씨식물: 현화식물 193

9.5 균 류 195
9.5.1 균류의 일반적 특성 195
9.5.2 균류의 주요 그룹들 196

9.6 동물 197
9.6.1 동물이란 무엇인가? 197
9.6.2 조직이 없는 동물: 측생동물 198
9.6.3 방사대칭인 진정후생동물 198
9.6.4 선구동물 중 촉수담륜자동물 200
9.6.5 선구동물 중 탈피동물 201
9.6.6 무척추 후구동물 202
9.6.7 척삭동물 문의 개관 202
9.6.8 유악어류 203
9.6.9 초기 사지류와 현대 양서류 203
9.6.10 양막류의 기원과 중생대의 방사 203
9.6.11 포유동물: 단공류, 유대류, 태반류 204
9.6.12 영장류 205

단원 4 식물의 구조와 기능

10장 식물체의 구조, 수송 및 영양 208

10.1 식물의 구조와 생장: 개관 210
10.2 세 가지 식물조직계 213
10.3 주요 슈트계 216
10.4 뿌리계 218
10.5 2기 생장 221
10.6 식물체에서 물과 용질 수송의 원리 222
10.7 물관부에서 물과 무기질의 수송 225
10.8 체관부를 통한 유기물의 수송 228
10.9 식물이 필요로 하는 영양소 229
10.10 토 양 232
10.11 영양소의 획득과 흡수 233

11장 식물의 생식 및 발달 238

11.1 현화식물 생식에 관한 개관 240
11.2 꽃과 배우자의 형성 241
11.3 꽃가루받이(수분), 수정과 발아 244
11.4 현화식물의 무성생식 247
11.5 식물 호르몬 248
11.6 환경에 대한 식물의 반응: 생체시계 251

응용이슈 3 식물공장 257

단원 5 동물의 구조와 기능

12장 신경계, 감각계, 근육계 260

12.1 정보의 흐름과 뉴런 262
12.1.1 신경계에서의 뉴런과 그들의 구성 262
12.1.2 뉴런에 의한 신호 전도 264
12.1.3 화학시냅스에서의 신호전달 265

12.2 신경계 268
12.2.1 말초신경계 268
12.2.2 중추신경계와 기능 268
12.2.3 기억, 학습 그리고 의식 273

12.3 감각계 273
12.3.1 감각수용기와 감각회로의 개관 273
12.3.2 기계수용기와 청각 274
12.3.3 광수용기와 시각 275
12.3.4 그 밖의 수용기 277

12.4 근육, 뼈 277
12.4.1 골격근의 구조와 기능 277
12.4.2 골격계 279

응용이슈 4 뇌-기계 접속 284

13장 호흡계와 순환계 288

13.1 기체교환: 호흡계 290
13.1.1 기체교환의 기능 290
13.1.2 호흡을 위한 적응들 291
13.1.3 포유동물의 호흡계 292
13.1.4 기체교환과 수송메커니즘 295

13.2 순환계 297
13.2.1 동물의 순환계: 서론 297
13.2.2 혈액의 조성 298
13.2.3 심 장 300
13.2.4 순환계의 혈관들 303
13.2.5 혈액의 흐름과 혈압의 유지 306
13.2.6 림프계 306

14장 면역체계 310

14.1 침입에 대비한 세 종류의 방어선 312
14.2 비특이적인 방어: 선천면역 312
14.3 특이적인 방어: 적응면역 314
14.4 면역체계의 기능부전과 결핍 322

생활 속 이슈 1 코로나-19와 신종 감염병 328

15장 동물 영양, 배설, 내분비 330

15.1 동물 영양 332
15.1.1 먹이섭취와 영양 332
15.1.2 소화과정 332
15.1.3 인간과 기타 포유동물에서의 소화 332
15.1.4 소화과정의 조절 340

15.2 체내 환경의 조절 341
15.2.1 삼투조절과 배설에 대한 서론 341
15.2.2 포유동물의 삼투조절과 배설 342
15.2.3 포유동물 신장의 기능 조절 345
15.2.4 체온조절 347

15.3 내분비계 348
15.3.1 호르몬과 분비 348
15.3.2 시상하부와 뇌하수체 350
15.3.3 척추동물의 기타 주요 내분비샘 352

생활 속 이슈 2 비만 358

16장 동물의 생식과 발생 360

16.1 동물의 생식 362
16.1.1 동물의 생식 방식: 무성생식과 유성생식 362
16.1.2 유성생식의 세포적인 메커니즘 363
16.1.3 사람의 유성생식 366
16.1.4 임신을 막는 방법: 피임 371

16.2 동물의 발생 372
16.2.1 배 발생의 메커니즘 372
16.2.2 사람의 배 발생 374

단원 6 생태학과 행동학

17장 개체군과 군집 380

17.1 생태학이라는 과학 382
17.2 개체군 특성 382
17.3 생활사의 진화 385
17.4 개체군 성장 모형 386
17.5 개체군 조절 390
17.6 개체군 상호작용 394
17.7 군집의 특성 400
17.8 종부유도를 결정하는 요인들 403
17.9 더 큰 규모에서 종부유도의 변이 404

18장 생태계와 기후 변화 412

18.1 에너지 흐름과 생태계 에너지론 414
18.2 생태계의 생지화학적 원소 순환 423
18.3 기 후 430
18.4 환경변이에 대한 생물의 반응 435

응용이슈 5 바이오에너지 438

19장 동물행동 440

19.1 행동에 영향을 미치는 유전적 및 환경적 요인 442
19.2 본능적 행동 443
19.3 학습된 행동 445
19.4 이주와 길 찾기 446
19.5 서식지 선택과 영역성 449
19.6 의사소통의 진화 451
19.7 번식행동과 교배체계의 진화 454
19.8 사회행동의 진화 456
19.9 인간 사회행동에 대한 진화론적 견해 461

해답 A-1 / 용어풀이 G-1 / 찾아보기 I-1