최신의 생명과학 정보와 실제 사례와 이론의 접목으로 생명과학을 한눈에 쏙~!
생명의 본질을 분자생물학적인 측면에서 규명하려는 생물학 각 분야에 대한 소개와 연구 성과 및 생명체와 그 집단에 대한 종합적인 측면을 소개하는 새로운 경향의 생명과학 교재다. 생명과학은 지난 수십 년 동안 생명체에 대한 지식의 이론적 기초뿐만 아니라 실험적 발견이 놀라울 정도로 빠르게 성취되었다. 이 책은 그런 이론을 잘 정리했을 뿐만 아니라, 특히 최근의 많은 생명과학 정보를 다루고 있다. 또한 생명과학적 지식을 실생활과 직접 연관시켜, 매일매일의 경험이 어떻게 이론과 연계될 수 있는지를 배우게 될 것이다.

서론

1 생물학

1.1 생명체는 부분의 합보다 크다 4

창발성 4

생명체의 조직 4

1.2 생명체의 동질성 6

에너지와 영양분 6

항상성 7

DNA는 유전물질이다 7

1.3 생명체의 다양성 8

• 읽을거리: 크리스토퍼 헬겐,

내셔널 지오그래픽 탐험가 9

1.4 종에 대한 정보구성 10

다양한 이름의 장미 10

특유한 종들 10

1.5 자연과학 12

생각하는 것을 생각하기 12

과학적 방법 12

1.6 생물학 실험의 예 14

현실 세계의 연구 14

감자칩과 복통 14

나비와 새 14

1.7 실험결과 분석 16

표본오차 16

편견 17

객관성 17

1.8 과학의 본질 18

과학이란 무엇인가 18

과학이 아닌 것 18

적용: 지구의 비밀 19

1부 세포성 생물의 원리

2 생명의 화학적 기초

2.1 물질의 구성요소 24

원자와 원소 24

동위원소와 방사성 동위원소 24

• 읽을거리: 케네스 심스,

내셔널 지오그래픽 탐험가 25

2.2 전자가 중요한 이유 26

전자는 에너지를 가지고 있다 26

전자각에서 빈 공간의 중요성 27

2.3 원자에서 분자로 28

화학결합 28

이온결합 28

공유결합 29

2.4 수소결합과 물 30

수소결합 30

물의 특성 30

물은 뛰어난 용매이다 30

물은 응집력을 가지고 있다 31

물은 온도를 안정화시킨다 31

2.5 산과 염기 32

수소 원자와 pH 32

적용: 수은 농축 33

3 생명의 분자

3.1 생물학의 화학 38

탄소, 생명의 원료 38

물질대사 반응 39

3.2 탄수화물 40

생물계의 탄수화물 40

단당 40

짧은-사슬 탄수화물 40

다당류 40

3.3 지질 42

생물계에서의 지질 42

지방 42

인지질 43

왁스 43

스테로이드 43

3.4 단백질 44

단백질 형성 44

구조에서 기능으로 44

1차구조와 2차구조 44

3차구조와 4차구조 44

마무리 과정 45

3.5 단백질 구조의 중요성 46

3.6 핵산 47

적용: 튀김의 공포 47

4 세포의 구조

4.1 세포란 정확하게 무엇인가? 52

세포설 52

세포의 공통 구성성분 52

세포 크기를 제한하는 요소들 53

4.2 세포는 어떻게 관찰할 수 있는가 54

• 읽을거리: 아이도간 오즈칸 박사,

내셔널 지오그래픽 탐험가 55

4.3 세포막의 구조 56

유동 모자이크 모델 56

단백질에 의해 기능이 추가된다 56

4.4 원핵세포의 이해 58

구조적인 특성 58

생물막 59

4.5 진핵세포의 이해 60

진핵세포의 일반적 특성 60

핵 61

4.6 내막계 62

소포의 다양성 62

소포체 62

골지체 63

4.7 미토콘드리아 64

4.8 엽록체와 기타 색소체 65

4.9 세포골격 66

세포골격 요소 66

미세소관 66

미세섬유 66

중간섬유 66

세포의 운동 66

4.10 세포 표면의 전문화 68

세포외기질 68

세포연접 69

4.11 생명의 본질 70

생명은 말랑말랑한 공작용 찰흙과 같다 70

• 읽을거리: 케빈 피터 핸드 박사,

내셔널 지오그래픽 탐험가 71

적용: 생각할 거리 71

5 물질대사의 기본 원리

5.1 생명체는 에너지를 사용한다 78

에너지는 분산한다 78

에너지의 일방적인 흐름 78

5.2 생체분자 속에 들어 있는 에너지 80

화학결합에너지 80

지구는 왜 불타 없어지지 않는가? 80

에너지의 유입, 방출 81

5.3 효소는 어떻게 작용하는가 82

속도의 필요성 82

효소활성에 미치는 영향 83

5.4 대사경로 84

대사 조절 84

전자전달 85

5.5 보조인자 86

ATP—특별한 조효소 87

5.6 확산과 세포막 88

확산에 영향을 주는 요인들 88

농도 88

온도 88

크기 88

전하 88

압력 88

삼투현상 88

팽압 89

5.7 막수송 메커니즘 90

수송단백질 특이성 90

수동수송 90

능동수송 91

5.8 막수송 92

소낭 운동 92

막 재순환 93

적용: 알코올 가수분해효소를 위하여 건배 94

6 에너지 대사가 시작되는 곳‐광합성

6.1 광합성 개요 100

독립영양생물과 종속영양생물 100

광합성 반응의 두 단계 100

광합성이 일어나는 장소 101

6.2 에너지원으로서의 햇빛 102

가시광선이 광합성을 수행한다 102

무지개 이해하기 102

6.3 광의존성 반응 104

비순환 경로 104

순환 경로 105

6.4 광독립반응 106

캘빈-벤슨 회로 106

광호흡 107

6.5 식물의 탄소-고정 적응 108

C4 식물 108

CAM 식물 108

적용: 시급한 문제 109

• 읽을거리: 상가 모세,

내셔널 지오그래픽 탐험가 109

7 화학에너지 방출

7.1 탄수화물 분해 경로 소개 114

반응경로 115

7.2 해당과정—당 분해 시작 116

해당과정 반응들 116

다른 경로와의 비교 116

해당 과정 117

7.3 아세틸-CoA 생성과 시트르산 회로 118

아세틸 CoA형성과 시트르산 회로 119

7.4 호기성 호흡의 커다란 에너지 생성 120

전자전달 인산화 120

전체과정의 개요 121

7.5 발효경로 122

알코올 발효 122

젖산 발효 123

7.6 에너지원으로 음식 124

음식물 속의 분자에서 에너지로 124

지방 124

복합 탄수화물 124

단백질 124

적용: 미토콘드리아 기능장애 126

2부 유전학

8 DNA의 구조와 기능

8.1 DNA 기능의 발견 132

초기의 실마리 132

놀라운 결과 132

마지막 증거 133

8.2 DNA 구조의 발견 134

DNA의 구성요소 134

DNA 배열 135

8.3 진핵세포의 염색체 136

염색체 구조 136

염색체 수 136

• 읽을거리: 마리아나 푸엔테스,

내셔널 지오그래픽 탐험가 137

8.4 세포는 DNA를 어떻게 복제하는가? 138

반보존적 복제 138

방향성 합성 139

8.5 돌연변이와 그 원인 140

• 읽을거리: 로절린드 프랭클린,

내셔널 지오그래픽 탐험가 141

8.6 성체동물의 복제 142

적용: 한 영웅견의 황금 복제 143

9 DNA에서 단백질로

9.1 유전자 발현 소개 148

• 읽을거리: 존 ‘잭’ 호너 박사,

내셔널 지오그래픽 탐험가 149

9.2 전사: DNA에서 RNA로 150

전사 후 수식 151

9.3 RNA와 유전암호 152

전달자: mRNA 152

번역자: rRNA와 tRNA 153

9.4 번역: RNA에서 단백질로 154

9.5 돌연변이의 결과 156

적용: 적절하게 축약된 RIPS 158

10 유전자 발현 조절

10.1 세포는 어떻게 유전자 발현을 조절하는가? 164

유전자 스위치 온/오프 164

DNA-히스톤 상호작용 164

전사 164

RNA 가공과정 165

RNA 수송 165

번역 165

번역 후 수식 165

단백질 분해 165

10.2 초기 배아 발달의 조율 166

10.3 체형의 세부사항 168

10.4 대사 조절에서의 유전자 발현 170

락토오스(lac) 오페론 170

포유류에서의 락토오스 대사 171

식물의 일주기성 리듬 171

10.5 후성유전학 172

적용: X 염색체의 불활성화와 더불어 XIST RNA의

결합 위치를 복원할 수 있었다. 173

11 세포는 어떻게 복제하는가?

11.1 분열에 의한 증식 178

세포주기 178

유사분열은 염색체 수를 유지시킨다 178

세포주기의 조절 179

세포들이 유사분열로 분열되는 이유 179

11.2 유사분열 자세히 살펴보기 181

11.3 세포질분열 182

11.4 짧아지는 텔로미어 183

11.5 병리학상의 유사분열 184

돌연변이의 역할 184

암 185

적용: 헨리에타의 불멸의 세포 186

• 읽을거리: 이아인 쿠진 박사,

내셔널 지오그래픽 탐험가 187

12 감수분열과 유성생식

12.1 왜 유성생식인가? 192

대립유전자 소개 192

유성생식의 이점 192

• 읽을거리: 모린 네이만,

내셔널 지오그래픽 탐험가 193

12.2 유성생식에서의 감수분열 194

감수분열은 염색체 수를 반으로 줄인다 194

감수분열은 어떻게 기능하는가? 194

수정은 염색체 수를 복원시킨다 195

12.3 눈으로 보는 감수분열 196

12.4 감수분열은 어떻게 형질의 변이를 만드는가? 198

교차 198

염색체 분리 199

12.5 유사분열과 감수분열—조상의 연관성? 200

적용: 수컷 없이 8,000만 년을 생존하는 방법 201

13 유전형질의 양식

13.1 멘델, 완두콩, 그리고 유전 양식 206

멘델의 실험 206

현대의 관점에서의 유전 207

13.2 멘델의 분리의 법칙 208

13.3 멘델의 독립의 법칙 210

교차의 효과 211

13.4 유전법칙은 단순한 우성만 있는 것은 아니다 212

불완전 우성 212

공동우성 212

상위 213

다면발현 213

13.5 행동 특성은 선천성인가 또는 후천성인가? 214

• 읽을거리: 게이 브래드쇼 박사,

내셔널 지오그래픽 탐험가 215

13.6 형질의 복잡한 변이 216

적용: 위협적인 점액 217

14 인간 유전

14.1 인간의 염색체 222

• 읽을거리: 낸시 웩슬리 박사,

내셔널 지오그래픽 탐험가 223

14.2 상염색체 유전 양상의 예 224

상염색체 우성 유전 양상 224

연골무형성증 224

헌팅턴병 224

허친슨-길포드 조로증 225

상염색체 열성 유전 양상 225

테이삭스병 225

백색증 225

14.3 X-연관 유전 양상의 예 226

X-연관 열성 유전 양상 226

적록색맹 226

듀센형 근육퇴행위축증 227

혈우병 227

14.4 염색체 구조의 변화 228

변화 유형 228

삽입 228

중복 228

결실 228

역위 228

전좌 228

염색체와 진화 229

14.5 염색체 수의 변화 230

다운증후군 230

성염색체 변화 231

터너증후군 231

삼중 X 증후군 231

클라인펠터증후군 231

야콥증후군 231

14.6 유전자 검사 232

적용: 피부의 색 233

15 생명공학

15.1 DNA를 자르고 붙이기 238

DNA 클로닝 238

DNA를 클로닝하는 이유 239

15.2 유전자 분리하기 240

DNA 라이브러리 240

중합효소연쇄반응 240

15.3 DNA 염기서열결정 242

인간 유전체 프로젝트 243

15.4 유전체학 244

DNA 프로파일링 245

15.5 유전공학 246

유전자변형 생물 246

미생물 246

식물 246

동물 247

15.6 유전체 편집 248

유전자 치료 248

크리스퍼(CRISPR) 248

적용: 개인 유전검사 249

3부 진화의 원리

16 진화의 증거

16.1 초기의 신념들, 혼란스런 발견들 254

16.2 난무하는 새로운 아이디어 256

자연선택에 의한 진화 257

16.3 고대의 증거 258

암석층의 증거 258

화석 기록 259

• 읽을거리: 폴 세레노 박사,

내셔널 지오그래픽 탐험가 259

16.4 퍼즐 조각을 맞추다 260

잃어버린 고리 261

16.5 표류하는 대륙, 변화하는 해양 262

16.6 지질시대에 대한 생각 264

16.7 형태적 증거 266

형태적 분기 266

형태적 수렴 267

16.8 기능적 측면의 증거 268

동물 발생에서의 패턴 268

적용: 먼 과거의 그림자 269

17 진화의 과정

17.1 개체군 내의 대립유전자 274

공통된 형질 내의 변이 274

돌연변이에 대한 진화적 관점 274

대립유전자 빈도 275

17.2 유전적 평형 276

하디-바인베르크 법칙의 적용 276

개체군은 진화한다 277

17.3 방향성 선택 278

극단적 양식의 선택 278

회색가지나방 278

와파린-내성 쥐 279

17.4 안정화 선택과 분단성 선택 280

선택은 중간 형태를 취하는가 또는 그렇지 않은가 280

안정화 선택 280

분단성 선택 281

17.5 자연선택과 다양성 282

가장 섹시한 것이 살아남는다 282

복대립유전자의 유지 283

17.6 유전적 부동과 유전자 흐름 284

유전적 부동 284

병목 효과와 창시자 효과 284

유전자 흐름 285

17.7 생식 격리 286

17.8 이소적 종분화 288

군도의 종분화 288

17.9 기타 종분화 모델 290

동소적 종분화 290

근소적 종분화 291

• 읽을거리: 데이 박사,

내셔널 지오그래픽 탐험가 291

17.10 대진화 292

대진화의 패턴 292

정지 292

창출적응 292

대량멸종 292

적응방산 292

공진화 293

진화론 293

17.11 계통발생 294

분기학 295

17.12 계통발생의 적용 296

보존생물학 296

의학 연구 296

적용: 방향성 선택: 슈퍼박테리아 농장 297

18 생명의 기원과 초기 진화

18.1 생명의 구성요소들의 기원 302

초기 지구의 상태 302

유기물 소단위의 근원 302

번갯불의 에너지로 일어난 대기 중의 반응 303

열수구에서의 반응 303

우주로부터 배달 303

• 읽을거리: 로버트 발라드 박사,

내셔널 지오그래픽 탐험가 311

18.2 중합체에서 원시세포로 304

세포의 특성 304

대사과정의 기원 304

유전체의 기원 304

원시세포 형성 305

18.3 세포 단위의 초기 생명 306

최초 세포의 특성 306

고대 생명을 찾아서 306

가장 오래된 화석 세포 306

스트로마톨라이트와 산소의 증가 306

초기 진핵생물 307

18.4 진핵생물의 기원 308

진핵생물의 고유한 특성 308

혼재된 유산 308

세포소기관의 진화 308

핵과 소포체 308

미토콘드리아와 엽록체 309

18.5 선캄브리아에 대한 관점 310

적용: 생명체를 찾아서 311

4부 진화와 생물다양성

19 바이러스, 세균 및 고세균

19.1 바이러스 316

바이러스 구조 316

바이러스의 복제 316

박테리오파지 복제 316

HIV 복제 317

19.2 바이러스와 인간의 건강 318

일반적인 바이러스 질병 318

신종 바이러스 질병 318

신종플루-바이러스 재편성 319

• 읽을거리: 네이선 울프 박사,

내셔널 지오그래픽 탐험가 319

19.3 세균의 구조와 기능 320

세포의 크기와 구조 320

증식과 유전자 교환 320

물질대사의 다양성 321

19.4 세균의 다양성과 생태학 322

남세균(시아노박테리아) 322

그람-양성 세균 322

프로테오박테리아 323

스피로헤타 323

19.5 인간 건강에 미치는 세균의 영향 324

정상 미생물총 324

독소와 질병 324

19.6 고세균 325

세균과의 비교 325

고세균의 다양성 325

19.7 원핵생물의 계통발생학 326

종의 동정 326

영역 간의 관계 326

적용: 바이러스 공유 327

20 원생생물

20.1 원생생물의 분류와 특성 332

다양한 계통의 집합 332

다양한 특성 332

조직의 수준 332

물질대사 332

서식지 333

생활주기 333

20.2 원생생물 세포 구조 334

일반적인 진핵생물의 특성 334

다양한 특성 334

외피 334

운동성 관련 구조 334

수축포 334

엽록체 334

20.3 섭식구굴착류-편모를 가진 세포 335

혐기성 편모류 335

트리파노조마류와 유글레나류 335

20.4 SAR 상위그룹 336

부등편모조류 336

피하낭류 336

리자리아 337

20.5 치명적인 원생생물들 338

말라리아원충의 생활주기 338

말라리아가 건강에 미치는 영향 339

그 숙주의 변형 339

• 읽을거리: 켄 뱅크스,

내셔널 지오그래픽 탐험가 339

20.6 원시색소체 원생생물-식물 근연종 340

홍조류 340

녹조류 341

20.7 아메보조아류 342

아메바류 342

점균류 342

20.8 후편모생물 343

적용: 유독한 조류 대발생 343

21 식물의 진화

21.1 육지생활을 위한 적응 348

구조적 적응 348

생활주기의 변화 348

화분과 종자 349

21.2 무관다발식물-선태류 350

이끼류 350

우산이끼류와 뿔이끼류 351

21.3 씨 없는 관다발식물 352

고사리류와 근연분류군 352

석송류 353

21.4 관다발식물의 역사 354

석탄 숲을 위한 작은 가지 354

종자식물의 출현 354

• 읽을거리: 제프 벤카,

내셔널 지오그래픽 탐험가 355

21.5 겉씨식물이란 무엇인가? 356

구과류 356

잘 알려지지 않은 겉씨식물 계통 357

21.6 속씨식물—현화식물 358

꽃과 열매 358

속씨식물의 계통 359

21.7 속씨식물이 번성하는 이유 360

빨라진 생활주기 360

수분매개자와의 파트너십 360

열매를 분산시키는 동물 360

적용: 종자 저장 361

22 균류

22.1 균류의 특징과 그룹 366

균류의 특성 366

조직 및 구조 366

물질대사와 영양 366

포자 생산 366

주요 그룹 367

22.2 균류의 생활주기 368

접합균류 368

자낭균류 369

담자균류 369

22.3 균류의 생태학적 기능 370

자연계의 순환자 370

유익한 파트너 370

기생생물 및 병원균 370

• 읽을거리: 디앤 리더 박사,

내셔널 지오그래픽 탐험가 371

22.4 사람의 균류 이용 372

적용: 병원성 균류의 전파 373

23 동물 I: 주요 무척추동물군

23.1 동물의 특성과 경향 378

공통 특성 378

다양한 체제 378

23.2 동물의 기원과 다양화 380

군체의 기원 380

초기 동물들의 흔적 380

폭발적인 다양성의 증가 380

23.3 해면류 381

23.4 자포동물 382

• 읽을거리: 데이비드 그루버 박사,

내셔널 지오그래픽 탐험가 383

23.5 편형동물 384

자유생활을 하는 편형동물 384

기생성 편형동물 385

23.6 환형동물 386

다모류 386

거머리류 386

빈모류 387

지렁이 몸 구조 387

지렁이의 생태학 387

23.7 연체동물 388

복족류 388

이매패류 388

두족류 389

23.8 선충 390

23.9 절지동물의 특징 391

관절로 연결된 외골격 391

특수화된 체절 391

변태 391

23.10 절지동물의 하위 그룹 392

협각류 392

지네류와 노래기류 392

갑각류 393

곤충류 393

23.11 곤충의 다양성과 생태 394

곤충의 특성 394

곤충의 생태 394

건강과 경제적 효과 395

23.12 극피동물 396

적용: 바다에서 나온 약품들 397

24 동물 II: 척삭동물

24.1 척삭동물 — 척추동물과 근연종 402

척삭동물의 특징 402

무척추 척삭동물 402

척삭동물 진화의 개요 403

24.2 어류—물속의 생활 404

무악어류 404

유악어류 404

연골어류 404

경골어류 405

24.3 양서류 — 최초의 4지류 406

육상으로 이동 406

현대의 양서류 406

다양성의 감소 407

24.4 양막류 408

24.5 현대 ‘파충류’ 409

도마뱀과 뱀 409

바다거북 409

악어 409

24.6 날기에 적합한 조류 410

24.7 포유류 411

털을 가진 젖 먹이 동물 411

현대의 하위그룹 411

24.8 영장류 412

영장류의 특징 412

현대의 하위그룹 413

24.9 인간과 유인원 비교 414

24.10 초기 호미닌 415

24.11 호모(Homo) 속 416

초기의 호모(Homo) 종 416

현대 인류의 해부학적 특징 416

네안데르탈인과 데니소바인 417

플로레스 호미닌 417

• 읽을거리: 루이스 리키 박사와 미브 리키 박사,

내셔널 지오그래픽 탐험가 417

24.12 인류의 기원과 분산 418

아프리카 기원 418

전 세계로의 확산 418

유전자의 혼합 418

적용: 직립보행의 단점 419

5부 식물은 어떻게 기능하는가?

25 식물조직

25.1 식물체 424

• 읽을거리: 마크 올슨 박사,

내셔널 지오그래픽 탐험가 425

25.2 식물조직 426

단순조직 426

유조직 426

후각조직 426

후벽조직 426

복합조직 427

표피조직 427

관다발조직 427

25.3 줄기 428

내부 구조 428

줄기의 변이 429

기는줄기 429

뿌리줄기(rhizome) 429

구근 429

구경 429

괴경 429

엽상경 429

25.4 잎 430

내부 구조 430

25.5 뿌리 432

외부 구조 432

내부 구조 433

25.6 1기생장 434

1기생장 434

2기생장 435

25.7 나이테와 오래된 비밀 436

적용: 숲에서 탄소의 격리 437

26 식물의 영양과 수송

26.1 식물의 영양소와 토양에서의 가용성 442

토양의 특성 442

토양은 어떻게 변화하는가? 443

• 읽을거리: 제리 글로버 박사,

내셔널 지오그래픽 탐험가 443

26.2 영양분 섭취를 위한 뿌리의 적응 444

내피의 기능 444

상리공생 445

26.3 식물 내부로 물의 이동 446

응집력-장력 이론 447

26.4 물 보존 방책 448

26.5 체관의 기능 448

압력유동설 448

적용: 식물 정화 450

27 현화식물의 생식과 발달

27.1 꽃 모양과 기능 456

꽃의 구조 456

수분 457

27.2 새로운 세대의 시작 458

암배우자의 생산 458

수배우자의 생산 458

중복수정 458

27.3 종자와 열매 460

종자: 성숙한 밑씨 460

열매: 성숙한 씨방 460

27.4 현화식물의 무성생식 462

농업적 응용 462

27.5 식물 호르몬 463

27.6 옥신과 사이토키닌 464

27.7 지베렐린 465

27.8 아브시스산과 에틸렌 466

아브시스산(ABA) 466

에틸렌 467

27.9 초기 발달 468

휴면의 중단 468

발아 이후 468

27.10 이동 470

환경적 유발 470

중력 470

빛 470

접촉 471

27.11 반복적인 환경 변화에 대한 반응 472

일간 변화 472

계절적 변화 472

27.12 스트레스에 대한 반응 474

질병에 대한 방어 474

식물은 먹히고 싶지 않다 474

• 읽을거리: 그레이스 고보 박사,

내셔널 지오그래픽 탐험가 475

적용: 처방약: 초콜릿 476

• 읽을거리: 디노 마틴스 박사,

내셔널 지오그래픽 탐험가 477

6부 동물은 어떻게 기능하는가?

28 동물의 조직과 기관계

28.1 동물 체제의 개요 482

동물 체제의 조직화 수준 482

동물 신체의 체액 482

동물 구조의 진화 483

28.2 상피조직 484

일반적인 특징 484

상피조직의 종류 484

상피세포 재생과 암 485

• 읽을거리: 브렌다 라리슨 박사,

내셔널 지오그래픽 탐험가 485

28.3 결합조직 486

일반적인 특성 486

결합조직의 유형 486

28.4 근육조직 488

골격근 488

심근 488

평활근 488

28.5 신경조직 489

28.6 기관계 490

기관과 기관계 490

28.7 피부계 492

사람 피부의 성분 492

태양과 피부 493

28.8 항상성에서의 음성 되먹임 494

적용: 재생조직 495

29 신경계의 조절

29.1 신경계 구성 500

무척추동물의 신경계 500

신경망 500

대칭성 뇌발달계 500

척추동물의 신경계 501

29.2 신경계의 세포 502

세 가지 유형의 뉴런 502

신경교 502

29.3 막전위 503

휴지전위 503

활동전위 503

29.4 활동전위 자세히 알아보기 504

역치 도달 504

실무율 신호 504

활동전위의 축삭 전파 505

29.5 시냅스 506

시냅스의 구조와 기능 506

신호와 수용체의 다양성 507

시냅스 통합 507

시냅스에 영향을 주는 약물 507

29.6 말초신경계 508

체성신경계 508

자율신경계 509

휴식과 소화 509

싸움-도주 509

29.7 중추신경계의 조직 및 체액 510

백질과 회백질 510

뇌척수액 510

29.8 척수 511

구조와 기능 511

마취와 척수 손상 511

29.9 척추동물의 뇌 512

• 읽을거리: 다이아나 레이스 박사,

내셔널 지오그래픽 탐험가 513

29.10 대뇌피질 514

29.11 감정과 기억 515

변연계 515

기억 형성 515

29.12 뇌 기능 연구 516

전기적 활동 관찰 516

대사 측정 516

뇌 조직 검사 516

적용: 뇌진탕의 충격 517

30 감각 인식

30.1 감각 자극 감지하기 522

감각수용기의 다양성 522

감각 입력 평가하기 522

감각과 인식 522

30.2 일반적인 감각 523

체성감각과 내장감각 523

통증과 통증 완화 523

30.3 화학적 감각 524

후각 524

미각 524

30.4 빛과 시력 526

시각계의 다양성 526

사람의 눈의 구조 526

초점 메커니즘 527

30.5 사람의 망막 528

빛 감지 528

시각적 처리과정 528

30.6 일반적인 시각 장애 529

색맹 529

초점 실패 529

시력의 상실 529

30.7 청각 530

소리의 특성 530

척추동물의 청각 530

• 읽을거리: 페르난도 몬테 알레그레 박사,

내셔널 지오그래픽 탐험가 531

30.8 균형과 평형 532

적용: 신경인공기관 533

31 내분비의 조절

31.1 동물 호르몬 538

혈액을 돌아다니는 신호 538

호르몬의 종류 538

호르몬 수용체 변화 539

31.2 인간 내분비계 540

31.3 시상하부 및 뇌하수체 542

뇌하수체 후엽의 기능 542

뇌하수체 전엽의 기능 543

호르몬 생장 장애 543

31.4 갑상샘 및 부갑상샘 544

갑상샘호르몬의 대사 및 발달 영향 544

혈중 칼슘농도의 호르몬 조절 545

31.5 송과샘 545

31.6 부신 546

호르몬, 스트레스, 그리고 건강 546

31.7 생식샘 547

31.8 이자 548

혈당의 조절 548

31.9 무척추동물 호르몬 549

당뇨병 549

적용: 내분비계 교란물질 550

• 읽을거리: 타이론 헤이즈 박사,

내셔널 지오그래픽 탐험가 551

32 구조적 지지와 운동

32.1 동물의 운동 556

• 읽을거리: 카카니 카티야 영 박사,

내셔널 지오그래픽 탐험가 557

32.2 골격의 종류 558

무척추동물 골격 558

척추동물 내골격 558

32.3 뼈의 구조와 기능 560

뼈의 해부 560

뼈 형성과 순환 560

관절: 뼈가 만나는 곳 561

32.4 골격근의 기능 562

32.5 골격근의 구조 563

32.6 활주-필라멘트 모델 564

32.7 근육 수축의 조절 565

운동신호경로 565

운동단위 565

32.8 근육수축에 필요한 에너지 566

에너지-방출 경로 566

근섬유의 종류 566

적용: 운동과 비활동 567

33 순환계

33.1 순환계 572

개방계와 폐쇄계 572

척추동물의 순환계 572

33.2 인간의 순환계 574

폐순환계 574

체순환계 575

33.3 인간의 심장 576

심장주기 576

심장박동 조율 577

33.4 혈액 성분 578

혈장 578

세포성 성분 578

적혈구 578

백혈구 579

혈소판 579

33.5 심장에서 조직까지 580

동맥의 빠른 혈액운반 580

세동맥에서의 혈류조절 580

33.6 혈압 581

33.7 모세혈관 교환 582

33.8 심장으로 되돌아오는 혈액 583

세정맥과 정맥 583

정맥환류 장애 583

33.9 심혈관질환 584

부정맥 584

죽상경화증 584

심장병과 뇌졸중 585

33.10 림프계 586

림프혈관계 586

림프조직 586

적용: 심장이 멈추었을 때 587

34 면역

34.1 위협에 대한 통합반응 592

세 단계 방어선 592

방어자 593

34.2 첫 번째 방어선—표면 장벽 594

생물학적 장벽 594

생리학적 및 해부학적 장벽 595

34.3 내재면역 메커니즘 596

보체 활성화 596

식균작용 596

염증 597

열 597

34.4 항원수용체 598

항원수용체의 다양성 599

34.5 적응면역의 개요 600

두 종류의 적응면역 600

항원 처리 601

34.6 적응면역 I : 항체-매개 면역반응 602

ABO 혈액형의 항체 603

34.7 적응면역 II : 세포-매개 면역반응 604

세포독성 T 세포: 활성화와 기능 604

자연살해세포의 기능 605

• 읽을거리: 마크 머천트 박사,

내셔널 지오그래픽 탐험가 605

34.8 잘못된 면역반응 606

너무 활발한 반응 606

알레르기 606

급성질환 606

자가면역 607

면역 회피 607

34.9 AIDS 608

HIV 다시 생각하기 608

전염 608

검사 608

치료법 609

예방 609

적용: 집단 면역 610

35 호흡계

35.1 호흡가스교환 616

가스교환 장소 616

가스교환에 영향을 주는 요인들 616

35.2 무척추동물의 호흡기관 617

35.3 척추동물의 호흡계 618

어류 아가미 618

척추동물의 폐 618

35.4 인간의 호흡계 620

기도 620

폐 621

호흡근육 621

35.5 우리가 숨 쉬는 방법 622

호흡주기 622

호흡조절 623

질식—기도막힘 623

35.6 가스교환과 운반 624

호흡막 624

산소 운반 624

이산화탄소 운반 624

• 읽을거리: 신시아 빌 박사,

내셔널 지오그래픽 탐험가 625

35.7 호흡기 질환 및 장애 626

단속호흡 626

폐 질환과 장애 626

전염병 626

기관지염, 천식 및 폐공기증 626

적용: 흡연 효과 627

36 소화 및 인간의 영양

36.1 소화계의 진화 632

소화 장소 632

세포내 소화 632

세포외 소화 632

주머니인가 또는 관인가? 632

특화된 영역 633

36.2 사람의 소화관 634

36.3 음식섭취 635

포유류의 입 635

새의 부리 635

36.4 위 636

위의 구조와 기능 636

위장병 636

36.5 소장 637

36.6 소화에서 흡수까지 638

탄수화물의 소화 638

단백질의 소화 638

지방의 소화 638

수분의 흡수 639

36.7 대장 640

36.8 흡수된 유기화합물의 대사 641

36.9 비타민과 무기질 642

• 읽을거리: 크리스토퍼 골든 박사,

내셔널 지오그래픽 탐험가 643

36.10 건강식품의 성분 644

과일, 채소, 그리고 전곡 644

심장 건강에 좋은 오일 644

살코기와 저지방 우유 645

최소의 가염과 가당 645

36.11 건강한 체중 유지 646

적용: 비만의 급속한 확산 647

37 내부 환경 유지

37.1 물과 용질 균형 652

물과 용질의 획득과 손실 652

배설기관 653

신관 653

말피기관 653

신장 653

37.2 사람의 비뇨계 654

비뇨계의 구성 654

신장의 해부구조 654

네프론 654

관상 구성요소 655

혈관 655

37.3 오줌의 생성과 농축 656

오줌을 생성하는 세 가지 과정 656

사구체 여과 656

세뇨관 재흡수 656

세뇨관 분비 656

오줌의 농축 656

37.4 신장 질환 658

37.5 소변 검사 659

• 읽을거리: 셰릴 노트 박사,

내셔널 지오그래픽 탐험가 659

37.6 체온 유지하기 660

열의 획득과 손실 660

체온조절의 양상 660

추위에 대한 척추동물의 대응 661

더위에 대한 척추동물의 대응 661

37.7 사람의 체온조절 662

시원하게 유지하기 662

따뜻하게 유지하기 662

적용: 다양한 기후에 대한 유전적 적응 663

38 생식과 발생

38.1 동물의 생식 메커니즘 668

무성생식인가, 또는 유성생식인가? 668

유성생식의 다양성 669

38.2 동물의 발생과정 670

배우자 형성 및 결합 670

난할 670

낭배형성 670

조직과 기관의 형성 671

38.3 조직과 기관 형성 672

세포 분화 672

배아 유도 672

세포자살 673

세포 이동 673

38.4 진화 발생생물학 674

신체 구조에 대한 제약 674

발생 돌연변이 674

38.5 사람의 발생 개요 675

38.6 여성의 생식계 676

여성 생식계의 구조 676

난자 생성과 방출 677

38.7 여성 생식주기 678

난소 및 월경주기 678

사춘기에서 폐경기까지 679

발정주기 679

38.8 남성 생식 기관 680

정소의 기능 680

도관과 부속샘 680

• 읽을거리: 스튜어트 니콜 박사,

내셔널 지오그래픽 탐험가 681

38.9 난자와 정자가 만날 때 682

성교 682

정자의 여행 682

수정 682

38.10 피임 684

38.11 성병 685

38.12 사람의 초기발생 686

38.13 사람의 특징 출현 688

38.14 태아의 건강과 영향 690

태반의 기능 690

엄마의 건강과 행동의 영향 690

엄마의 영양 691

기형발생원 691

선천적 결손증 연구 691

38.15 출산과 수유 692

출산 692

수유 692

적용: 생식기술 693

7부 생태학의 원리

39 동물의 행동

39.1 행동에 영향을 주는 요인들 698

초파리의 먹이 탐색 698

들쥐의 짝짓기 698

시클리드의 사회적 지위 699

39.2 본능과 학습 700

본능적인 행동 700

학습 행동 700

시간 민감성 학습 700

조건 반응 700

습관화 701

공간 학습 701

사회적 학습 701

모방 학습 701

39.3 동물의 의사소통 702

의사소통 신호의 유형들 702

엿듣는 자와 위장 신호 703

• 읽을거리: 이사벨 캐리어 박사,

내셔널 지오그래픽 탐험가 703

39.4 번식과 육아 행동 704

교미 방식 704

부모의 양육 705

39.5 집단생활과 사회적 행동 706

집단화의 이익 706

집단생활의 비용 707

협력의 진화 707

39.6 진정사회성 동물들 708

적용: 지금 내 소리를 들을 수 있나요? 709

40 개체군 생태학

40.1 개체군 특성 714

크기, 밀도와 분포 714

개체군 표본추출 715

• 읽을거리: 카렌 데마테오 박사,

내셔널 지오그래픽 탐험가 715

40.2 개체군 크기와 지수적 생장 716

이입과 이출 716

제로에서 지수적 생장으로 716

번식능력 717

40.3 개체군 생장의 한계 718

밀도-의존 요인 718

로지스트형 생장 718

밀도-비의존 요인들 719

40.4 생활사 패턴 720

출생과 사망 시기 720

r-선택과 K-선택 721

40.5 생활사에 대한 포식의 영향 722

실험 연구 722

어장의 붕괴 723

40.6 인구증가 724

팽창과 혁신 724

출산율과 미래의 증가 725

40.7 경제효과와 자원소비 726

인구변천 726

개발과 소비 727

적용: 캐나다 기러기 관리 727

41 군집 생태학

41.1 군집 생성 요인 732

41.2 상리공생 733

41.3 종간경쟁 734

경쟁의 유형 734

경쟁배타 734

자원분할 735

• 읽을거리: 나유타 야마시타 박사,

내셔널 지오그래픽 탐험가 735

41.4 포식과 초식 736

포식자와 피식자의 풍부도 736

포식자-피식자의 무기경쟁 736

식물-초식자 무기경쟁 737

41.5 기생생물과 포식기생생물 738

기생 738

포식기생생물 739

생물학적 유해생물 방제 739

탁란 739

41.6 시간이 지나면서 군집은 어떻게 변화하는가? 740

생태천이 740

교란의 효과 741

41.7 단일종의 효과 742

핵심종 742

외래종과 고유종 742

41.8 섬 생물지리학 744

적용: 외래 불개미와의 전쟁 744

42 생태계

42.1 생태계의 특성 750

생산자와 소비자 750

에너지 흐름, 영양소 순환 750

영양 구조 751

42.2 영양 구조의 묘사 752

먹이그물 752

생태 피라미드 753

42.3 생물지화학적 순환 754

42.4 물 순환 754

• 읽을거리: 조나단 워터맨,

내셔널 지오그래픽 탐험가 755

42.5 탄소 순환 756

탄소의 저장고와 흐름 756

온실효과 757

42.6 질소 순환 758

질소의 저장고와 흐름 758

순환의 변화 759

42.7 인 순환 760

적용: 독성물질의 전달 761

43 생물권

43.1 지구적 기후 순환 유형 766

계절적 영향 766

공기 순환과 강우 766

지상풍 유형 767

43.2 대양과 기후 768

대양의 해류 768

지역적 효과 768

43.3 주요 생물군계 770

생물군계 간의 차이 770

한 생물군계 내의 유사성 770

43.4 열대우림 771

43.5 더 서늘한 기후의 숲 772

온대낙엽수림 772

침엽수림 772

43.6 불에 적응한 생물군계 773

43.7 사막 774

가뭄에 대한 식물의 적응 774

사막성 피각 774

43.8 북극 툰드라 775

• 읽을거리: 케이티 월터 안소니 박사,

내셔널 지오그래픽 탐험가 775

43.9 담수생태계 776

호수 776

영양소 함량과 천이 776

계절적 변화 776

하천과 강 777

용존산소의 역할 777

43.10 연안 및 산호초 생태계 778

연안 습지 778

바위 해안과 모래 해안 778

산호초 779

43.11 대양 780

적용: 엘니뇨 효과 781

44 생물권에 대한 인간의 영향

44.1 멸종위협종과 멸종위기종 786

종 감소의 원인 786

과다수확 786

서식지 악화와 단편화 786

알려지지 않은 소실 787

• 읽을거리: 폴라 카훔부 박사,

내셔널 지오그래픽 탐험가 787

44.2 사막화와 삼림의 파괴 788

사막화 788

삼림벌채 788

44.3 오염의 영향 790

쓰레기 이야기 790

대기 강하물 791

산성강하물 791

암모늄강하물 791

수은강하물 791

44.4 오존 감소 792

오존층 파괴 792

지표 부근의 오존 오염 792

44.5 지구 기후변화 793

44.6 보전생물학 794

생물다양성의 가치 794

우선순위 정하기 794

보존과 복원 795

44.7 인간의 영향 줄이기 796

적용: 시민 과학자 797

부록

부록 I. 원소 주기율표 800

1. 아미노산 801

III. 일부 주요 신진대사 경로 자세히 보기 802

1. 인간 염색체의 일반 영어지도 805
2. 끊임없이 변화하는 지구 -

지질 단계에 따른 생명의 변화 806

1. 측정 단위 808

VII. 자가평가/유전학 문제에 대한 정답 808

용어풀이 812

찾아보기 832

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