하루 한 권, 생명공학

들어가며

서장 기본 용어 해설
유전자 변경 식품에 관한 의식조사
기본 용어 해설 – DNA, 유전자, 게놈

1장 생명 과학의 기초
1-1 거시 생물학 – 생물이란 무엇인가?
생명이란 무엇인가?
생물의 분류 – 세포 기준
종이란 무엇일까?
생물의 분류 – 개체 기준
지구의 생물과 생물의 진화
작가노트 : 진화에 관한 신비한 이야기
작가노트 : 세균과 바이러스

1-2 분자 생물학의 기초와 세포 생물학
DNA
유전자의 위치
게놈이란 무엇일까?
유전자가 가진 정보
작가노트 : 게놈과 유전자
세포의 종류와 체세포 분열 – 두 세트 게놈의 세포 분열
생실 세포 – 게놈 한 세트의 세포
감수 분열 – 생식 세포의 형성 과정
수정과 배아 발생
유전 정보 전달 방식
작가노트 : 생식은 왜 필요할까?

1-3 미시 생물학 – 유전자의 일생
생물을 구성하는 화학 물질
DNA의 생성
DNA의 이중 나선 구조
세포 분열 시의 DNA 복제 과정
아미노산 – 단백질의 부품
단백질 구조
유전 정보를 통해 생성되는 단백질
RNA 구조와 작용, 유전 암호 코돈
코돈과 tRNA
전사 – mRNA의 합성
번역 – 단백질 합성
합성된 단백질의 목적지
작가노트 : 콜라겐과 히알루론산을 먹으면 정말 효과가 있을까?
돌연변이 – 진화의 원동력
돌연변이 – 유전자 변이 관련 질병
세포의 다양성 – 같은 게놈에서 다양한 세포가 만들어지는 이유
다른 게놈을 가진 체세포 – 의외로 상처투성이인 DNA

1-4 유전자의 구체적인 구조
사이토크롬 C유전자
분자 생물학적 계통수 – 염기 서열을 통해 보는 진화
인슐린 유전자 – 번역 후 변형
겸상 적혈구 빈혈증
유전병의 원리 – 열성 유전과 우성 유전
알데하이드 탈수소 효소 유전자 – 염기 한 개 차이로 달라지는 주량
혈액형을 결정하는 유전자
혈액형 분자 생물학
작가노트 : 혈액형과 성격
작가노트 : 염기 서열이 변하는 이유
1장 정리

2장 바이오테크놀로지
2-1 바이오테크놀로지, 생명공학의 기초
대장균을 이용한 재조합 DNA 실험 – 1970년대에 시작된 혁명
바이오 실험에 사용하는 도구
중합 효소 연쇄 반응 – 1980년대에 시작된 혁명
모든 분야에서 응용하는 PCR
PCR의 핵심 : 특이적 프라이머 설계
PCR로 특이적 DNA 조각을 늘리는 방법
DNA 조각을 분리해 확인하는 방법 – 아가로스 겔 전기영동법
염기 서열을 알아내는 방법 – 생어 염기 서열 분석법
작가노트 : 생명 정보학 – 바이오인포매틱스
작가노트 : 단돈 100달러면 가능한 게놈 분석
DNA를 이용한 감정 방법
작가노트 : 카르타헤나법 – 유전자 변형 생물의 사용 규정

2-2 식물의 바이오테크놀로지
채소의 수경 재배
식물 육종 – 유전자 변형 이전의 기술
전통 채소
작가노트 : 천연은 안전, 인공은 위험?
일본의 유전자 변형 작물 현황
아그로박테리움법 – 주로 사용하는 유전자 도입법
해충 저항성 유전자 변형 작품
젳제 내성 유전자 변형 작물
유전자 변형 식품 제조 과정의 문제점
작가노트 : 유전자 변형 식품의 표시 제도
작가노트 : 유전자 변형 식품 포함 가능성과 과대광고
게놈과 유전자의 차이 – 고전 기술과 유전자 재조합 기술의 차이
유전자 조작은 신에 대한 모독일까?
게놈과 유전자 VS 야구
개놈과 유전자 – 유전자 한 개의 한계
작가노트 : ‘유전자 변형’의 표기법

2-3 동물과 인간의 바이오테크놀로지
클론
수정란 복제
복제 동물의 응용 – 동물 복제 기술
잡종 – 레오폰
키메라 – 여러 게놈을 가진 생물
배아 줄기세포의 이용
iPS 세포(유도만능줄기세포)의 등장
iPS 세포를 활용한 재생 의료
작가노트 : 소설 속 복제인간
작가노트 : iPS 세포의 발견과 녹아웃 마우스
복제 인간과 전능성, 다능성, 단능성

주요 참고 도서

DNA는 네 가지의 ‘염기’, 즉 아데닌(Adenine), 구아닌(Guanine), 사이토신(Cytosine), 티민(Thymine)이라는 화합물이 연결된 화학 물질의 이름입니다. 이 네 가지 염기가 나열된 순서와 길이, 즉 ‘염기 서열’에 따라서 다양한 구조의 화합물이 생성되지요. ‘유전 정보’란 이와 같은 DNA의 염기 서열을 의미합니다. 또한 단백질은 아미노산이 연결된 화합물의 이름이며, 생물 작용의 많은 부분을 담당합니다. 유전 정보 중에서 아미노산의 정보를 ‘RNA(리보핵산)’에 옮겨(전사) 단백질의 ‘아미노산 서열’을 결정하는 부분이 바로, 유전자입니다.

종은 고정되어 있지 않습니다. 시간이 충분히 지나면 ‘돌연변이’가 생겨 집단 전체, 또는 일부가 변하고 새로운 종이 탄생하기도 합니다. 새로운 종이 살아남을 수 있을지는 ‘자연 선택’에 달렸는데, 이것이 진화입니다. 38억 년 전 지구에 생명이 탄생한 이후, 현재까지 다양한 생물종이 진화를 거듭했습니다. 진화 도중 멸종한 종이 현재까지 살아남은 종의 수보다 훨씬 많아서 과거 지구상에 서식했던 종의 99.99퍼센트는 이미 멸종했다는 주장도 있어요. 멸종한 생물의 수와 비교하면 지금까지 다양하다고 생각했던 현존하는 생물종의 수가 얼마나 적은지 실감할 수 있습니다. 그중에는 인간이 멸종시킨 종도 적지 않습니다.

단백질 합성은 전사와 번역 과정을 거쳐 일어나며, 전사와 번역에 관여하는 RNA는 총 세 가지입니다. 전사는 DNA의 유전자 영역에서 전령 RNA(mRNA, messenger RNA)가 합성되는 과정이며 핵 내부에서 일어납니다. 또한 리보솜 RNA(rRNA, ribosomal RNA)와 전달 RNA(tRNA, transfer RNA)가 관여하는 번역 과정은 세포질에 있는 리보솜에서 진행되지요. 리보솜은 rRNA와 다수의 리보솜 단백질로 구성된 입자로 막 구조는 없습니다. 번역은 리보솜에서 mRNA의 코돈 정보를 읽어내 그 정보에 따라 tRNA가 운반해온 아미노산을 결합해 단백질을 합성하는 것을 말하며 반드시 개시 코돈인 AUG에서 시작합니다. 따라서 아미노산 중 하나인 메티오닌(methionine)에서 단백질 합성이 시작되고, 종결 코돈인 UAA, UAG, UGA 중 하나로 끝납니다. 지금까지는 이 규칙을 깬 예외가 발견된 적이 없어 대장균부터 인간까지 모두에게 적용되는 공통 규칙으로 알려져 있어요.