1장 산다는 것은 어떤 상태인가
현대 생명과학의 대답은 명쾌하다. 모든 생물은 ‘세포’라는 단위로 구성되어 있다는 것이다. 세포 한 개로 구성된 박테리아 등의 단세포생물은 물론이고, 아무리 거대한 동물이나 식물도 결국은 세포의 집합체일 뿐이다.--- p.14

이 책의 특징은 생명을 ‘세포’ 내 ‘분자’의 층위로 파악하고 ‘화학’의 관점에서 이해하는 것이라고 할 수 있다.--- p.22

이제 물 다음으로 세포에 많은 물질을 살펴보자. 물 다음으로 많은 물질은 단백질이며, 핵산(DNA와 RNA)과 다당류가 그뒤를 잇는다. 이런 물질들은 전부 기본적으로 많은 분자가 모인 고분자로, 화학적으로는 다른 물질이지만 크게 보면 공통된 성질을 가진다. 바로 탄소원자C를 함유한 화합물이라는 점이다.--- p.24

2장 세포 속 여행
대장균이나 미코플라스마 같은 박테리아는 세포 내부가 기본적으로 균일하며 유전형질 DNA가 특별한 영역에 둘러싸여 있지 않기 때문에 원핵세포原核細胞라고 부른다. 한편 인간을 포함한 복잡한 생명은 세포 안에 DNA를 수납하는 ‘핵’이라는 특별한 구역을 명확히 가지고 있기 때문에 진핵세포眞核細胞 혹은 진핵생물이라고 부른다. 진화의 관점으로는 원핵세포에서 진핵세포로 진화한 것으로 본다.--- p.49

일반적으로 진핵세포 중에서도 가장 큰 공 모양의 구조체가 핵이다. 핵은 DNA를 수납하는 동시에 DNA 복제나 DNA 유전정보의 사본을 뜨는 ‘전사’ 작업을 위한 장소다.--- p.58

3장 생명 활동을 지탱하는 단백질의 세계
단백질은 길든 짧든 간에 아미노산이 순서대로 연결된 하나의 ‘끈’이다. 길이를 포함해 단백질의 종류를 결정하는 기준은 아미노산의 배열이다. 이 배열이 생명 활동을 지탱하는 근원이 되는데 이는 생명의 설계도인 DNA에 기록되어 있다.--- p.72

단백질의 끈이 ‘형태(입체구조)’를 만들지 않으면 기능을 발휘하지 못한다는 것 또한 단백질이 지닌 고유한 특징이다. 아미노산이 그저 연결되어 있기만 한 흐늘흐늘한 상태로는 기능을 발휘하지 못하고, 입체구조를 형성해야 비로소 생명을 지탱하는 기능분자가 될 수 있다. 말 그대로 ‘단백질은 형태가 생명’인 셈이다.--- p.76

샤프론이라는 단어는 원래 ‘사교계에 데뷔하는 젊은 여성이 어엿한 숙녀가 되도록 시중을 드는 부인’을 의미한다. 리보솜에서 갓 태어난 미숙한 상태에서 폴딩에 성공해 어엿한 단백질이 될 수 있도록 돕는 작용을 하기 때문에 이런 이름이 붙었다. 계속된 연구에서 샤프론은 폴딩을 도울 뿐만 아니라 단백질이 역할을 마치고 분해될 때까지 돌본다는 사실이 밝혀졌다. 즉 샤프론은 ‘요람에서 무덤까지’ 단백질을 평생 보살피는 것이다.--- p.101

4장 생명이 에너지를 얻는 방법
세포 속에서는 굉장히 복잡하게 얽힌 여러 화학반응이 끊임없이 진행되면서 에너지를 추출한다. 이렇게 세포 내에서 일어나는 다양한 화학반응을 총칭해서 대사라고 부른다.--- p.123

앞서 1만 원 지폐를 예로 들며 영양분으로 섭취하는 유기물은 에너지 덩어리여서 사용하기가 불편하다고 말했다. 이를 쓰기 편하도록 환전한 100원짜리 동전이 바로 ATP다. ATP는 세포 내 에너지의 공통 화폐로 비유될 만큼 곳곳에서 사용된다. 단순한 대사반응뿐만 아니라 우리가 움직일 때 근육이 수축하는 데 필요한 운동에너지의 원천도 ATP다.--- p.137~138쪽

5장 DNA 생명의 설계도
현재 지구상에 살고 있는 생물종은 생명의 기원으로 탄생한 세포가 복제되고 증식해왔기에 다양해질 수 있었다. 좀더 엄밀히 말하면, 완전히 똑같은 세포로 정확하게 복제되기만 해서는 새로운 생물종이 탄생하지 못한다. 오랜 세월에 걸쳐 수없이 복제되는 과정에서 아주 조금씩 오류가 발생하고 이 오류가 축적되어 어딘가에서 다른 생물종이 탄생하는 것이 ‘진화’며, 이는 생명 다양성의 원천이다.--- p.125

유전에는 어버이의 DNA정보를 정확히 복제해 다음 세대로 전하는 메커니즘이 필요하다. 왓슨과 크릭은 DNA가 염기상보성에 의존한 이중나선이라면 이 구조 자체가 유전자 복제에 적합하며 자손에게 유전정보를 올바르게 전달하는 분자적인 기반이 됨을 깨달았다.--- p.156~157

생명에서 DNA는 ‘정보’를 전달하는 중요 분자다. 이 정보를 받아서 실제로 ‘기능’하는 일꾼은 단백질이며, 생명의 2대 중요 분자인 DNA와 단백질은 각각 ‘정보’와 ‘기능’을 담당하는 방식으로 명확히 역할 분담을 하고 있다.--- p.167

6장 건강과 질병의 생명과학
우리 몸속의 분자는 대부분 끊임없이 대사되면서 새로 만들어진다. 그렇다면 생명이라는 분자 기계는 항상 부품이 신품으로 교체되니 영원히 사용할 수 있지 않느냐고 반문할 수 있다. 반드시 틀린 생각이라고는 할 수 없지만, 세포 중에는 신경세포(뉴런)처럼 한번 만들어지면 기본적으로 평생 동안 교환되지 않는 것도 있다. 그 밖에 눈 속에서 렌즈의 역할을 하는 수정체에 들어 있는 단백질 또한 한번 생기면 평생 동안 사용한다. 이렇게 교체할 수 없는 세포나 단백질의 수명이 한계수명을 결정하는지도 모른다.--- p.198

특정 단백질 형태의 이상이 병과 밀접하게 관련된 경우도 있다. 3장에서 설명했듯이 단백질은 아미노산이 이어진 끈이 폴딩되어 기능을 하는데, 폴딩에 이상이 생겨서 응집체가 된 것이 축적되면 세포에 해를 끼칠 수 있다. 폴딩 이상과 관련된 병에는 여러 가지가 있다. 증상의 원인에 따른 구분으로는 ①나이를 먹을수록 발병률이 높아지는 백내장이나 알츠하이머병 등, ②유전자의 변이에 따른 겸상적혈구병이나 헌팅턴병 등, ③감염에 따른 광우병을 포함한 프리온병 등이 있다.--- p.202

타미플루는 비교적 최근에 등장했다. 그전에는 인플루엔자바이러스에 직접 효과를 발휘하는 약이 없었기 때문에 인플루엔자에 걸리면 항생물질로 합병증을 막으면서 저절로 치료되기를 기다리는 수밖에 없었던 만큼 타미플루의 등장은 획기적이었다. 타미플루는 인플루엔자바이러스가 어떻게 증식하는지에 대해 이해하고 분자 층위에서 진행된 성과를 바탕으로 인류가 만들어낸 완전히 새로운 약이다.--- p.214

7장 인간은 생명을 창조할 수 있을까?
직접 만들어봄으로써 생물을 이해하려는 합성생물학은 생명과학의 다양한 분야의 연구자들이 결집해 만든 새로운 분야다. 이들의 궁극적인 목표는 ‘세포를 만드는’ 것이지만 무작정 세포를 창조하는 것은 어려운 일이다. 게다가 세포를 창조하려면 생명과학의 지식만으로는 불충분하다. 따라서 합성생물학은 생명과학 이외에도 화학과 계산과학, 정보과학 등 수많은 다른 분야의 최첨단 연구를 도입하며 발전을 거듭하고 있다.--- p.230

인공단백질을 만드는 것이 어려운 이유는 단백질이 어떻게 폴딩해서 입체구조를 획득하는지 알지 못해서다. 이와 관련해서 아미노산배열로부터 단백질의 입체구조를 예측할 방법이 확립된다면 큰 도움을 받을 수 있을 것이다. 아미노산배열과 단백질의 입체구조를 연결하는 관계를 이해하면 입체구조에서 아미노산배열을 추정할 수도 있다는 논리다.