내 몸 안의 작은 우주 분자 생물학-하기와라 기요후미(240610~240621)

*주의: 개인적인 정리 목적의 글. 임의로 재구성한 부분 있음

 

<책 정보>

내 몸 안의 작은 우주 분자 생물학(2015년 구판)

-저자: 하기와라 기요후미 지음/ 황소연 번역/ 다다 도미오, 오창규 감수

-출판사: 전나무숲

-분야: 과학

 

- 삽화와 본문이 어우러져 분자생물학에 대한 지식의 뼈대를 확실하게 잡아주는 초급 교양서

 

-전반적인 평가는 바로 전에 읽었던 인체 생리학 책과 다르지 않음. 아래에 링크로 걸어놓은 해당 리뷰를 참조할 것

-다만 아무래도 책의 구성이나 삽화에서의 차이가 있음. 물론 다른 책(원래 읽으려고 했던 병리학 내용이라든가)을 읽어봐야 이게 저자의 차이인지 구판/신판의 차이인지를 확실하게 말할 수 있겠지만, 개인적으로는 이번 책이 더 읽기 좋았음.

-구성의 경우, 인채 생리학 책의 경우 장을 너무 나눠놓았음. 책 내용을 정리하면서 임의로 막을 구분해놓기는 했지만 책 자체에는 해당 구분이 없으며, 그 때문에 책을 읽는 호흡을 어디까지 읽고 끈어야 하는지, 머릿속에서 어떻게 정리해야하는지를 알기 어려웠음. 36챕터나 되는 것도 문제. 이번 분자생물학 책은, 비록 1부, 2부와 같은 구분은 내가 임의로 설정한 것이지만, 인채 생리학 책에서 장 구분으로 흩어져 있던 것을 각 막 안에 섹션 형태로 넣어놔서 14챕터로 깔끔하게 구성되어 있어 호흡 조절이 수월했음.

-삽화의 경우, 퀄리티 면에서는 인채 생리학 책이 더 높았음. 만화가를 섭외한 것인지 심플하지만 프로페셔널함이 느껴지는 그림들이었음. 다만, 내용 이해의 측면에서는 이번 분자 생물학 책의 삽화가 압도적. 분자 생물학 책의 삽화는 엉성하고 투박했지만 책을 다 읽은 후에도 책 본문의 내용을 떠올릴 때 함께 생각이 나 도움이 된 반면, 인채 생물학 책의 삽화는 책을 다 읽고 난 뒤에 전혀 내용이 떠오르지 않았음. 분자 생물학의 삽화가 본문 내용의 보조, 내용의 전달에 초점을 맞춘 반면, 인채 생리학의 삽화는 책의 본문 내용보다 '만화'라는 것에 집중하다보니 따로 놀기 시작했다고 생각.

-원래 이 다음으로는 병리학 책을 읽어볼 생각이었는데, 개인적인 사정으로 인해 바로 병리학으로 넘어가지는 못할 듯. 책 자체는 인채 생물학 책도 그러했듯 추천.

 

-인체생리학 책 리뷰 링크: 내 몸 안의 지식여행 인체 생리학-다나카 에츠로(240524~240606) :: Hyphen Weekly (tistory.com)

내 몸 안의 지식여행 인체 생리학-다나카 에츠로(240524~240606)

 

 

<내용>

1부 세포와 단백질

1막 세포극장
-인간, 60조개의 세포로 구성
-인지질: 세포막. 지방산(소수성)+인산(친수성)+글리세롤의 양친매성 구성
-세포분자: 당질(에너지), 지질(인지질과 에너지 저장소로서의 중성지방), 단백질(아미노산끈), 핵산(디옥시리보핵산)
-세포의 구조: 핵(DNA, mRNA), 소포체(지질, 단백질 합성), 골지체(합성 후 전달), 미토콘드리아(에너지 생산), 리소좀(분해)
-인체 사회: 분자 → 세포 → 조직 → 기관 → 신체
-조직의 종류: 상피, 근, 신경, 결합(e.g. 뼈, 연골)
-세포골격과 세포외매트릭스: 세포가 뭉개지지 않는 이유. 세포골격(액틴필라멘트)와 세포외매트릭스(콜라겐+단백질)이 인테그린으로 연결
-카드헤린: 칼슘기반 단백질. 비슷한 세포끼리 연결

2막 단백질의 얼굴
-단백질: 생체 아미노산 20종의 폴리펩티드 결합
-일차구조: 사슬형태
-이차구조(펩티드 결합): 헬릭스(나선) 혹은 지그재그(병풍) 형태 
  c.f) 분자식: COOH(카르복실기)+NH2(아미노기) → CO+H2O+NH 
-삼차구조: 이차구조+이온결합(곁사슬) or 디설피드 결합(황)
-사차구조: 삼차구조+삼차구조. ex) 헤모글로빈은 삼차구조 4개의 결합

 

 

2부 세포의 활동
3막 단백질의 활동(효소)
-효소의 기질특이성: 효소의 활성부위를 통해 특정기질분자 합성
-효소의 협동: 포도당의 대사에는 20가지 이상 효소가 관여
-효소의 억제: 생산물 과다 → 생산물이 알로스테릭스 부위 자극 → 효소 활동 억제
-카드헤린: 칼슘기반 단백질. 비슷한 세포끼리 연결
-인산을 통한 on/off: 키나아제(결합). 포스파타아제(분리)

 

4막 호흡
-호흡의 구분: 외호흡(폐)과 내호흡(세포), 호기호흡과 혐기호흡
-ATP: ADP+인산+에너지
-해당계: 1단계. 포도당 → 2 피부르산 by 10가지 효소. 혐기호흡. 원생생물도 활용
-시트르산 호흡: 2단계. 미토콘드리아. 혐기호흡이나 호기호흡인 3단계에 의존적
 피부르산 -> CO2(배출), H(3단계 이동), 아세틸COA(옥살아세트산이 되어 2단계 시트르산 호흡을 보조)
-전자전달계: 3단계. 미토콘드리아 내막. 호기호흡
 2단계에서 온 H → ATP합성효소 자극(분자터빈) → ATP생성 → H는 외호흡으로 들어온 산소와 결합하여 물로 배출
-1 포도당 당 36ATP(시트르산 호흡 2 ATP + 전자전달계 34 ATP)

 

5막 정보전달
-유형: 정보전달물질, 표면결합, 갭결합
-과정: 정보전달물질 → 수용체 → 세포내정보전달 → 반응)
-정보전달물질: 신경전달물질(시냅스), 국소적화학전달물질(사이토카인), 호르몬
-수용체: G단백질 연결형(수용체→G단백질→효소), 효소연결형(수용체=효소), 이온채널연결형(수용체=문→이온 통과)
-반응: 한 호르몬이 두 가지 결과 유도(분열, 분화, 수축, 자살). 여러 자극 사이에서 최종 반응을 결정
-세포표면결합: 매크로파지, 신경세포와 상피세포

6막 정보전달 오류와 질병
-비만 방지: 중성지방 렙틴 호르몬 → 시상하부 → 신경세포(글루카곤 생성) → 교감신경(노르아드레날린) → 에너지 소모
                                                                                                                       ↘ 식욕감퇴
-당뇨 방지: 췌장β세포의 인슐린 호르몬 분비 +인슐린 수용한 세포의 포도당 흡수 & 소비
-암: 1) 세포증식인자가 없음에도 정보전달 단백질이 활성 or 2) 새포분열억제 단백질의 비활성(인산)
-치료: 정보전달물질의 보충(인슐린 투입), 억제(진통제), 자극(천식과 기관 확장), 억제(꽃 알러지 등 히스타민 결합방지), 대응과 조절(협심증시 호흡 유도)
c.f) 비스테로이드 진통제(프로스타글란딘과 통증 억제), 스테로이드성 진통제(사이토카인과 염증 억제)

 

 

3부 DNA
7막 DNA의 두 얼굴
-뉴클레오티드의 구조: 인산(꼬리), 당(몸통), 염기(머리)
-당: RNA는 리보오스, DNA는 디옥시리보오스
-염기: DNA는 A-T, C-G, RNA는 A-U, C-G (상보적 관계)
-핵산: 뉴클레오티드의 뒷다리와 꼬리가 연결되어 끈 형태를 이룬 것
-구조의 확장: 유전자(단백질 정보)+나머지 → DNA, DNA+히스톤 단백질 → 염색질 → 염색체 → 게놈(염색체의 집합)

부록: 유전 관련 표현
-멘젤: 유전자형, 표현형, 우성, 열성
-생식세포의 유전=유전자(46개 염색체; 23개 상염색체, 1개 성염색체) +단백질, RNA
-체세포는 유전되지 않음
-상동염색체(부모 각각 대응), 대립유전자(부계 모계 대응되지 않는 경우)
-체세포 분열(복제), 감수분열(생식세포, 다양성)

8막 DNA 복제
-헬리카제(DNA 분리 단백질), RNA프리미아제(RNA프라이머; 도화선 단백질), DNA폴리메라아제(DNA복제 단백질)
-복제기점에서 복제 시작, but DNA에는 두 방향이 존재 → 폴리메라아제가 정방향 연속, 역방향 불연속 복제
→ DNA리가아제가 불연속 복제된 DNA를 이어붙임

9막 유전자에 의한 단백질 생성
-원핵생물(모든 DNA=유전자;엑손, 연속), 진핵생물(엑손+인트론; 물연속)
-코돈(암호): 염기 3개씩으로 구성. ex) ATG(단백질 합성개시), TGA(합성종료)
-전사(DNA→mRNA; 필수부분 복제 by DNA폴리메라아제), 번역(mRNA→단백질 by 아미노산 연결)
-진핵세포의 경우 전사는 핵 안, 번역은 핵 바깥. 원핵세포의 경우 핵이 없으므로 전사 장소=번역 장소
-하나의 아미노산에 복수의 코돈이 대응함(for 오류 방지)
-번역: 아미노아실 tRNA합성효소를 통해 운반RNA(w/안티코돈)와 아미노산을 결합하여 운반
→리보솜에서 아미노산끼리 결합, 단백질 형성 후 아미노산을 가져온 운반RNA는 해산

10막 유전자 편집
-DNA 재배열 → 다양한 단백질 탄생 ex) 림프구가 갖는 다양한 항원
-스플라이싱: mRNA 전사시 인트론은 빼고 엑손만을 선택. 선택적 스플라이싱의 경우 일부 엑손을 빼버리기도
c.f) 항체유전자: 막결합 후 → 분비 (미사일)

11막 유전자 해독의 조절
-유전자 조절 단백질의 on/off로 에너지 효율 제고. ex) RNA폴리메라아제
-대장균이 포도당을 젖당보다 선호하는 메커니즘의 예
① 리프레서 단백질의 전사 방해: 젖당대사산물이 많을 때 비활성화. ex) 락토오스 리프레서
② 액티베이터 단백질의 비활성: 활성 by cAMP(사이클링 AMP). ex) CAP(카다볼라이트)
→ 조절성 염기서열이란 부분에 ①이나 ②가 달라붙어 젖당을 에너지화하는 단백질의 전사를 방해
c.f) cAMP: 사이클링 AMP. 포도당의 농도가 낮을 때 분비
-진핵세포의 경우: 인핸서(전사촉진 조절성 염기서열)와 사일런서(전사억제 조절성 염기서열)이 복수로 존재
→ 누구의 기능이 더 강하게 활성화되어있느냐에 따라 유전자 해독의 on/off가 결정

 

4부 분자 생물학
12막 발생과 분자생물학
-발생: 수정란이 대체로 변해가는 과정을 의미
-영원의 예: 수정란 --(난할)→ 포배 --(원장형성)→ 원장배 → 외배엽/내배엽/중배엽 구분 by 포배강&원장
c.f) 영원(배발생이 진행되는 유생물), 난할(전체 부피가 유지되는 분열)
-유도: 포배의 특정부위 세포(형성체)가 다른 부위의 형성을 촉진하는 것. 정보전달물질, 온도, 농도 등의 요소가 변수로 작용
ex) 영원의 원구배순부(신경관→수정체→각막), 아프리카발톱개구리의 내배엽(액티빈 호르몬→중배엽)
-마스터유전자조작단백질: 유전자 해독조절 총괄. ex) 초파리 아이리스 단백질, 혹스 단백질
c.f) 혹스 단백질의 염색체 순서=실제 신체의 위치순서

13막 유전자 분자생물학과 의료
-유전병: ①단일유전자질환(좁은 의미의 유전병; 겸상 적혈구의 예) ②다인자질환(변이+환경; 유전자 다형, 등) ③염색체 이상(변이)
c.f) 다인자질환 자체는 유전자 변이 없이도 발생 가능. 위의 ②는 유전자 변이가 관여한 다인자질환은 유전병이라 지칭함을 말함
-유전자 다형: 염색체 상 동일 부위에 동일 기능을 갖지만 뉴클레오티등배열에 변이가 있는 유전자
-질환감수성 유전자 다형: 유전병의 발병확률을 높이는 유전자 다형. 원인유전자(단일원인) 아님. ex) 고혈압, 류머티즘, 교원병
-유전자 진단: ①유전병유전자진단(단일유전자질환 검사), ②다인자질환유전자진단(유전자다형 검사)
-맞춤의료의 개념: 유전자의 특성을 고려한 의료진단

14막 암과 분자생물학
-암의 원인: ①원암 유전자의 과다(세포분열촉진단백질 설계) ②암억제유전자의 부족(세포분열억제단백질 설계)
-암은 대부분 체세포의 후천적 변이가 원인. 생식세포가 수정 전에 변이하였을 경우에만 유전됨(전체 암의 5~10%; 가족성대장용종증, 가족성유방암 등)
-치료: ①암세포 안에 정상유전자를 보충 ②유인분자를 삽입하여 유해유전자의 해독을 방해

부록: 유전자 진단과 DNA 분석
-유전자진단의 분류
1) 좁은 의미의 유전병 진단: ①유전병(단일유전자질환) 진단, ②유전성 암(5~10%) 진단
2) 다인자 질환의 질환감수성 유전자다형을 진단
3) 비유전성 질환 진단: ①성상진단(암의 유무 확인) ②바이러스, 결핵균 등 미생물의 유전자 진단
-DNA 분석법
1) 폴리메라아제 연쇄(PCR): 95˚C에서 DNA가닥 분리→55˚C에서 프라이머(합성개시단백질) 결합→72˚C에서 포리메라아제 합성 시작→95˚C에서 DNA가닥 분리(반복)
2) PCR-SSCP법: 분리된 DNA가닥을 폴리아크릴아미드겔판 위에 직류로 전기영동, 그물코의 이동속도를 비교