PART I 서론
1
세포와 세포연구의 개관 3
세포의 기원과 진화 3
최초의 세포 4
대사과정의 진화 6
현재의 원핵세포 7
진핵세포 7
다세포 생물의 진화 10
실험모델로서의 세포 11
대장균(Escherichia coli) 12
효모(Yeasts) 13
점균류(Dictyostelium discoideum) 14
꼬마선충(Caenorhabditis elegans) 14
초파리(Drosophila melanogaster) 14
애기장대(Arabidopsis thaliana) 15
척추동물 15
세포생물학 연구방법 17
광학현미경(Light Microscopy) 17
전자현미경(Electron microscope) 22
세포성분의 분획 22
동물세포 배양 26
식물세포 배양 27
바이러스(virus) 28
핵심 연구: 동물세포배양 25
분자 의학: 바이러스와 암 28
핵심용어 및 단원요약 30
Questions 31
2
세포의 화학적 접근 33
세포의 구성분자 33
탄수화물 33
지질 36
핵산 38
단백질 40
생체 촉매로서 효소의 역할 46
효소의 촉매 활성 46
효소 촉매작용의 기전 46
조효소 48
효소활성의 조절 49
대사 에너지 51
자유 에너지와 ATP 51
포도당으로부터의 ATP 생성 53
기타 유기물로부터의 에너지의 생성 58
광합성 58
세포 구성성분의 생합성 60
탄수화물 60
지질 61
단백질 62
핵산 63
세포막 64
막 지질 64
막 단백질 65
세포막을 통한 물질의 수송 68
핵심연구: 폴리펩티드 사슬의 접힘 42
분자의학: 페닐케톤뇨증 64
핵심용어 및 단원요약 70
Questions 71


3
분자생물학의 기초 73
유전, 유전자, DNA 73
유전자와 염색체 73
유전자와 효소 74
유전물질로서의 DNA 확인 76
DNA 구조 76
DNA 복제 77
유전 정보의 발현 78
유전자와 단백질의 상관성 79
mRNA의 기능 79
유전암호 80
RNA 바이러스와 역전사 81
재조합 DNA 83
제한효소 84
재조합 DNA 분자의 생산 85
재조합 DNA의 운반체 88
DNA 염기서열 분석 89
클론 된 유전자의 발현 90
중합효소 연쇄반응에 의 한 DNA의 증폭 92
핵산과 단백질의 검출 94
핵산 혼성화 94
PCR에 의한 소량의 DNA 및 RNA 검출 98
단백질 탐침으로서 항체 98
재조합 DNA 장서 선별용 탐침 100
진핵생물의 유전자 기능 102
효모에서 유전적 분석 103
동물과 식물에서 유전자 전달 104
클로닝된 DNA의 돌연변이 유발 106
세포 유전자에 돌연변이 도입 106
핵심연구: DNA 프로바이러스 가설 83
분자의학: HIV와 AIDS 87
핵심용어 및 단원요약 110
Questions 112

PART II 유전정보의 전달
4
다양한 세포들의 유전체 구성과 염기서열 115
진핵생물 유전체의 복잡성 115
인트론(intron)과 엑손(exon) 115
반복적인 DNA 서열 120
유전자 중복 및 유사유전자 122
고등 진핵세포 유전체의 구성 123
염색체와 염색질 124
염색질 125
동원체 127
말단소체 128
전체 유전체의 염기서열 129
원핵세포의 유전체 131
효모의 유전체 132
꼬마선충과 초파리의 유전체 133
식물의 유전체 137
인간의 유전체 139
핵심연구: 인트론의 발견 118
핵심연구: 인간유전체 138
핵심용어 및 단원요약 141
Questions 143


5
유전체 DNA의 복제,
유지 및 재배열 145
DNA 복제 145
DNA 중합효소 145
복제분기점 147
복제의 정확성 153
복제기점과 개시 154
말단소립과 말단소립중합효소:
염색체의 말단 복제 155
DNA 회복 157
DNA 손상의 직접회복 157
절단회복 159
오류-빈발 회복 166
재조합회복 166
상동 DNA 염기서열 사이의 재조합 167
DNA 분자는 절단과 재결합에
의해 재조합된다 168
상동성 재조합 모델 169
상동재조합에 관여하는 효소 172
DNA 재배열 174
부위-특이적 재조합 174
DNA 중간체를 통한 전위 183
RNA 중간체를 통한 전위 184
유전자 증폭 189
분자의학: 결장암과 DNA 회복 168
핵심연구: 면역글로블린 유전자의 재배열 182
핵심용어 및 단원요약 190
Questions 192


6
RNA 합성과 합성 후
가공과정 193
원핵세포에서의 전사 193
RNA 중합효소와 전사 193
억제인자와 전사의 억제 조절 195
전사의 촉진 조절 198
중합효소의 RNA 중합효소와
일반전사 인자 199
진핵 세포의 RNA 중합 효소 200
일반 전사인자와 RNA 중합효소 II에
의한 전사개시 200
RNA 중합효소 I과 III에 의한 전사 202
진핵세포의 전사 조절 204
cis-Acting 조절 염기서열:
프로모터와 증폭자 205
전사조절 단백질 208
전사 활성인자의 구조와 기능 211
진핵세포의 억제 인자 214
전사와 염색질 구조의 관계 215
비 암호화 RNA (Noncoding RNA) 에 의한
전사조절 217
DNA 메틸화 과정 218
RNA 가공과 전환과정 219
rRNA와 tRNA의 가공 220
진핵세포의 mRNA 가공 222
스플라이싱 기전 223
선택적 스플라이싱 227
RNA 편집 228
RNA 분해 229
핵심연구: 진핵세포 전사인자의 분리 210
핵심연구: SnRNP의 발견 226
핵심용어 및 단원요약 231
Questions 233


7
단백질의 합성, 변환
및 조절 235
mRNA의 번역 235
tRNA 235
리보솜 236
mRNA의 구성과 번역과정의 시작 239
번역과정의 시작 241
번역과정의 조절 246
단백질접힘과 변환 249
샤페론과 단백질접힘 249
단백질접힘에 관련된 효소들 252
단백질의 절단 253
당질화 (Glycosylation) 255
지질의 결합 257
단백질기능의 조절 258
저분자물질에 의한 조절 258
단백질인산화에 의한 조절 260
단백질-단백질간의 상호작용 262
단백질의 분해 263
Ubiquitin-Proteasome경로 264
라이소솜에 의한 단백질분해 265
핵심연구: 리보솜RNA의 촉매역활 242
분자의학: 항생제와 단백질합성 245
핵심용어 및 단원요약 266
Questions 268

PART III 세포의 구조와 기능
8
핵 271
핵막 및 핵과 세포질간의 물질수송 271
핵막의 구조 271
핵공 복합체 273
핵막을 통한 단백질의 선택적 수송 274
핵단백질 유입의 조절 278
RNA 수송 279
핵의 내부구조 280
염색체와 염색질의 구조 280
핵 안에서의 기능적 영역 281
인 283
rRNA 유전자와 인의 구조 283
rRNA 전사 및 가공 285
리보솜 조립 287
유사분열 과정의 핵 288
핵막의 소실 290
염색체 응축 291
간기 핵의 재형성 291
핵심연구: 핵 위치 신호의 발견 276
분자의학: 핵 라미나 질병 286
핵심용어 및 단원요약 294
Questions 295


9
단백질의 선별분류와
그 수송 :소포체, 골지체,
그리고 리소좀 297
소포체 297
소포체와 단백질 분비 297
단백질을 소포체로 표적하여 보내기 299
소포체 막으로 단백질의 삽입 303
소포체에서 단백질 접힘과 가공 306
활면 소포체와 지질 생합성 308
소포체로부터 단백질과 지질을 내보내기 312
골지장치 313
골지의 구성 314
골지 내에서 단백질의 당화 314
골지에서 지질과 탄수화물 대사 317
골지장치에서 단백질 선별과 방출 318
소포 수송의 기작 322
소포 수송을 이해하기 위한 실험 연구 322
짐 꾸러미의 선택, 피복 단백질, 그리고
소포 싹 트임 324
소포 융합 325
리소좀 326
리소좀 산 가수분해 효소들 326
내포 작용과 리소좀 형성 327
식세포 작용과 자식 작용 328
핵심연구: 신호 가설 302
분자의학: Gaucher 병 330
핵심용어 및 단원요약 332
Questions 334


10
생체에너지론과 대사과정:
미토콘드리아, 엽록체,
퍼옥시솜 335
미토콘드리아 335
미토콘드리아의 구조와 기능 335
미토콘드리아의 유전체계 336
단백질 유입과 미토콘드리아 구성 338
산화적 인산화 기작 342
전자전달계 342
화학삼투 343
내막을 통한 대사산물의 수송 345
엽록체와 색소체 347
엽록체의 구조와 기능 348
엽록체의 유전체 349
엽록체 단백질의 유입과 선별 349
기타 색소체 350
광합성 351
광계 I 과 II 를 통한 전자전달 352
순환적 전자전달 355
ATP 합성 356
퍼옥시솜 357
퍼옥시솜의 기능 357
퍼옥시솜의 형성 359
분자의학: 미토콘드리아와 연관된 질병:
레버 유전성 시신경 질환 340
핵심연구: 화학삼투설 346
핵심용어 및 단원요약 360
Questions 362


11
세포골격과 세포운동 363
액틴 섬유의 구조와 체제 363
액틴섬유의 조립과 분해 363
액틴섬유의 구성 367
액틴섬유와 원형질막의 연결 369
세포표면의 돌기 372
액틴, 미오신, 그리고 세포운동 373
근육수축 374
비근육세포에서 액틴과 미오신의 조립 377
비전형적인 미오신 378
세포의 이동과 포복운동 379
중간섬유 381
중간섬유단백질 381
중간섬유의 조립 382
중간섬유의 세포내 체제 383
Keratin과 신경섬유의 기능: 피부와 신경계의
질환 384
미세소관 387
미세소관의 구조, 조립, 및 동적 불안정성 387
중심체, 중심립, 그리고 미세소관 체제 390
체세포분열 동안 미세소관의 재구성 390
미세소관의 안정화와 세포 극성 391
미세소관 모터 및 운동 392
미세소관 운동성 모터단백질의 확인 392
세포소기관의 이동과 세포내 체제 394
체세포분열기 염색체의 분리 396
섬모와 편모 398
핵심연구: 비정상적인 피부 발달은 돌연변이
keratin의 발현에 기인한다 386
핵심연구: Kinesin 분리 394
핵심용어 및 단원요약 400
Questions 402
12
세포 표면 403
원형질막의 구조 403
인지질 이중막 403
막단백질 405
막단백질의 이동 408
The Glycocalyx 411
작은 분자의 이동 412
수동적 확산 412
촉진 확산과 운반 단백질 412
이온통로 413
ATP 가수분해에 의한 능동수송 420
이온 구배에 의한 능동 수송 423
ENDOCYTOSIS 424
식세포작용 426
수용체 매개 endocytosis 427
Endocytosis 과정에서의 단백질 유통 431
세포벽과 세포외 기질 433
박테리아의 세포벽 433
식물의 세포벽 433
세포외 기질 437
세포 사이의 상호작용 442
세포부착단백질 442
밀착 연접 445
간극 연접 445
식물세포 사이의 부착과 원형질연락사 446
분자의학: 낭포성 섬유증 423
핵심연구: LDL 수용체 428
핵심용어 및 단원요약 447
Questions 448

PART IV 세포의 조절
13
세포의 신호전달 451
신호전달 분자들과 그들의 수용체 451
세포-세포간 신호전달 양상 451
스테로이드 호르몬과 핵의 수용체 거대족 453
산화질소와 일산화탄소 454
신경전달물질 455
펩티드 호르몬과 성장인자 455
Eicosanoids 457
Plant Hormones 457
세포 표면 수용체들의 기능들 458
G-단백질과 연계된 수용체들 458
수용체 단백질 - 타이로신 키나아제 461
사이토카인 수용체와 비수용체 단백질-
타이로신 키나제 464
다른 효소활성과 연계된 수용체 465
세포내 신호전달 경로 466
cAMP 경로: 2차 전령과 단백질
인산화 466
Cyclic GMP 468
인지질과 Ca2+ 468
Ras, Raf, 그리고 MAP kinase경로 473
JAK/STAT 경로 477
신호전달과 세포골격 478
인테그린과 신호전달 478
엑틴 세포골격의 조절 479
발생과 분화에 관련된 신호 483
초파리(Drosophila)와 선충(C.elegans)의
타이로신 키나제 수용체/Ras/Raf/ERk
경로 483
Hedgehog 와 Wnt 484
Notch 신호 486
세포 예정사의 조절 486
케스페이즈(Caspases)와 세포사멸 487
세포 사멸 수용체와 케스페이즈 활성 489
세포 생존 신호 490
핵심연구: The Src Protein-Tyrosine
Kinase 462
분자의학: 암: 신호전달과 ras 암발생유전자 480
핵심용어 및 단원요약 490
Questions 493


14
세포 주기 495
진핵세포의 세포주기 495
세포주기의 단계 495
세포성장과 세포외 신호에 의한 세포주기
조절 496
세포주기의 검사점 498
세포주기시 DNA복제를 1회로 조절 500
세포주기 진행의 조절인자 500
MPF: Cdc2와 cyclin의 이량체 501
Cyclin계열과 사이클린 의존 산화효소 504
성장 인자와 D형 cyclin 506
세포주기 진행의 저해제 507
M기에서 일련의 과정 508
유사분열 단계 509
MPF와 중기로 진행 510
단백질 분해와 MPF의 미활성화:
후기와 말기 511
세포질 분열 513
감수분열과 수정 513
감수분열 과정 515
난모세포에서 감수분열 조절 516
수정 518
줄기세포와 성체조직의 유지 518
분화된 세포의 증식 519
줄기세포 519
줄기세포의 의학적응용 521
핵심연구: 성숙 촉진 인자(MPF) 발견 502
핵심연구: 배아줄기세포의 배양 520
핵심용어 및 단원요약 522
Questions 524


15
암 525
암의 발생과 원인 525
암의 종류 525
암의 발생 526
암의 원인 527
암세포의 특성 528
배양세포의 형질전환 532
종양 바이러스 533
B형 및 C형 간염 바이러스 533
SV40과 폴리오마 바이러스 533
유두종 바이러스 535
아데노 바이러스 535
헤르페스 바이러스 535
레트로 바이러스 536
암 유전자 536
레트로 바이러스성 암 유전자 536
원암 유전자 537
인간 암의 암 유전자 539
암 유전자 산물의 기능 542
종양억제자 유전자 545
종양억제자 유전자의 확인 545
종양억제자 유전자 산물의 기능 547
종양 발생에서 암 유전자와 종양억제자
유전자의 역할 550
암 예방 및 치료에 대한 분자생물학의
적용 551
예방과 조기 진단 551
분자 수준의 진단 552
치료 553
핵심연구: 원암 유전자의 발견 540
분자의학: bcr/abl 암 유전자를 표적으로 하는 암
치료제 STI-571 555
핵심용어 및 단원요약 556
Questions 558
Answers to Questions 559
Index 565