40억 년 생명의 무대 004

들어가는 말. 생명은 스스로 그러하다 007

1장 │ 생명은 왜 질서를 만드는가
생명은 예측 오류를 줄이며 살아간다 021 │ 질서는 어떻게 임계점을 넘어 탄생하는가 026 │ 연쇄 반
응은 어떻게 생명을 움직이는가 029 │ 비평형 상태에서만 생명이 가능한 이유 031 │ 자연계는 끊임
없이 평균을 향해 흐른다 032 │ 자유 에너지는 자연의 방향을 결정한다 035 │ 임계점은 어떻게 생명
과 사회를 동시에 흔드는가 037 │ 존재는 미래의 빈방을 향해 이동한다 040 │ 생명은 붕괴를 유예하
는 시스템이다 044

2장 │ 세포는 무엇으로 살아가는가
생명은 숫자로 말한다 051 │ 지질에서 시작해 효소로 이어지는 생명의 첫 문법 054 │ 생명은 분자의
규칙으로 만들어진다 056 │ 생명은 제어된 분자의 이동이다 059 │ 포도당은 어디서 와서 어디로 가
는가 065 │ 생명의 발전소: TCA 사이클 069 │ 세포는 왜 돌아가는 길을 택했을까 072 │ 현금·저
축·지방으로 설계된 에너지 시스템 074 │ 당 신생 회로, 생존을 위해 설계된 우회로 076 │ 두 개씩
늘려 가는 생명의 사슬 078 │ 세포막의 질서를 세우는 분자 082

3장 │ 생명을 움직이는 대사의 법칙
생명의 기본 단위, 세포 087 │ 코끼리가 암에 안 걸리는 이유 088 │ 세포는 단백질을 만드는 공장이
다 090 │ DNA의 기록 방식과 mRNA의 역할 093 │ 단백질 합성의 메커니즘 095 │ 당 신생 회로의
작동과 생존의 유지 100 │ 당을 넘어 지방으로 확장되는 생명의 회로 102 │ 포도당에서 시작된 생명
의 공식 106 │ 세포 안으로 들어온 하나의 세계 109 │ 질소 노폐물은 어떻게 몸 밖으로 빠져나가는
가 112 │ 양성자 농도를 제어하는 전자의 흐름과 ATP 생성 113 │ 인간의 몸은 미토콘드리아의 식민
지다 117 │ 활성산소종의 생성과 위험성 119 │ 코로나19는 얼마나 단순한 생명체인가 122 │ 모든
길은 포도당으로 통한다 124 │ 멘델의 법칙과 유전의 뿌리 125 │ DNA 분자 구조 127 │ DNA 이중
나선 구조와 분자 구성 요소 130 │ 수소 결합의 정의와 염기쌍 결합 조건 132 │ DNA의 법칙과 구조
적 이해의 중요성 134 │ 별에서는 왜 분자가 살아남기 어려울까? 135 │ 생명현상의 핵심은 이온과
전자의 이동이다 138 │ 광합성과 호흡 142 │ 분자에는 탄소가 몇 개로 이루어져 있는가? 143 │ 포
도당의 뿌리를 찾아서 146 │ 포도당에서 단백질까지 탈수중합의 원리 148 │ 아미노산 분자 구조의
다양성과 탄소의 역할 151 │ 단백질의 4단계 구조와 효소 154 │ 단백질 입체 구조 연구와 생명현상
의 본질 157 │ 지방산의 구조와 기원 159 │ 산소가 부족한 피루브산의 운명 161 │ TCA 회로에서
파생되는 아미노산과 핵산 기초 물질 163 │ 지방산 합성의 시작 165

4장 │ 미토콘드리아, 생명의 운명을 바꾸다
지구를 장악한 두 박테리아 171 │ 생명의 또 다른 이름, 환원과 산화 176 │ 물에서 전자를 얻은 최초
의 생명 177 │ 시아노박테리아와 붉은 피의 기원 180 │ 산호와 철이 만든 지구의 줄무늬 183 │ 시
아노박테리아가 바꾼 지구의 운명 185 │ 산소 대재앙과 미토콘드리아의 등장 187 │ 미토콘드리아는
세포 속 발전소 네트워크다 190 │ 미토콘드리아를 감시하는 세포의 청소 시스템 194 │ ATP라는 생
명의 에너지 화폐 198 │ 우리 몸은 이동하는 미토콘드리아의 식민지다 202 │ 노화는 미토콘드리아
에서 시작된다 206 │ 운동은 짧은 산화 스트레스와 긴 항산화 능력을 만든다 209 │ 미토콘드리아의
주름을 붙잡는 숨은 설계자, 카디오리핀 213 │ 글루타치온, 40억 년 동안 생명을 지켜 온 최후의 항산
화 방어선 214 │ 미토콘드리아 네트워크의 균형이 건강을 결정한다 216

5장 │ 세포는 어떻게 시간을 기억하는가
흩어진 정보를 하나의 패턴으로 묶는 힘 223 │ 세포주기, 생명의 시간을 읽는 가장 단순한 지도 226
│ 세포는 하루에 한 번 자기 자신을 복제한다 229 │ 전기, 중기, 후기, 말기라는 세포 생명의 드라마
232 │ 암은 브레이크가 고장 난 세포다 233 │ 암은 죽어야 할 세포가 살아남은 것이다 236 │ 노화,
암, 성인병은 모두 대사로 연결된다 238 │ 암세포, 멈추지 않는 폭주 기관차 240 │ 생명은 레고 블록
처럼 만들어져 있다 243

6장 │ 브레이크가 고장 난 세포, 암
암세포는 어떻게 살아남고 증식하는가 249 │ 아미노산 20개만 알면 생명과학이 보인다 251 │ 복잡
한 아미노산도 구조를 알면 단순하다 253 │ 아미노산은 패턴으로 기억한다 257 │ 아미노산이 펼쳐
보이는 세포의 구조 259 │ 포도당은 모든 에너지의 출발점이다 262 │ 암세포가 장악한 가장 중요한
길목 265 │ 세포는 어디에서 에너지를 만드는가 267 │ 암세포가 좋아하는 우회로 268 │ 미토콘드
리아의 이중막은 어떻게 만들어졌을까? 269 │ 전자가 새면 세포가 늙는다 274 │ 활성산소와 ATP,
생명의 두 얼굴 276

7장 │ 생각하는 세포는 왜 분열하지 않는가
세포 수준에서 다시 보는 노화와 질병 283 │ 뇌세포는 왜 다시 만들어지지 않을까 284 │ 밥 한 공
기를 분자 수준에서 바라보기 287 │ 세포는 위기의 순간 100배 더 강해진다 289 │ 하루 2,000kcal
는 얼마나 많은 ATP일까 290 │ 세포 속 발전소, 미토콘드리아 294 │ 뇌의 숨은 보급부대, 성상세포
295 │ 뉴런과 성상세포는 서로 다른 대사를 선택한다 297 │ 세포는 왜 단백질을 만들자마자 없앨까
299 │ 신경세포는 정확하게 계산하기 위해 존재한다 300 │ 뇌의 계산을 지탱하는 숨은 조력자 303
│ 성상세포의 희생으로 유지되는 뇌 304 │ 뉴런을 움직이는 숨은 조력자, 성상세포 306 │ 똑똑하게
진화한 뉴런의 에너지 설계 308

8장 │ 생명은 쉴 곳을 찾아가는 전자의 이동이다
세포 안의 탄소 순환 시스템 313 │ 암세포는 대사의 흐름을 바꾼다 316 │ 생명의 본질은 탄소와 전
자의 흐름이다 320 │ 정상 대사를 교란하는 암세포의 짝퉁 전략 322 │ 글루타치온, 암세포가 끝까지
붙드는 생존 회로 325 │ 당신생, 생명이 포도당을 복원하는 방식 329 │ 세포는 왜 에너지 화폐를 하
나로 통일하지 않았는가 331 │ 피루브산에서 젖산까지 생존을 위한 우회 경로 333 │ 세포주기의 검
문 시스템이 무너지면 암이 시작된다 334 │ 탄소는 어떻게 생명의 뼈대를 만들었는가 336 │ 벤젠고
리에서 폭탄까지 이어진 화학의 역사 340 │ 탄소 고리가 만든 근대 화학의 탄생 342 │ 세포막은 지
방산의 배열로 탄생한다 345 │ 세포막은 어떻게 조립되는가 348 │ 에너지 생성의 중심에서 세포자
살이 시작된다 351 │ 생명의 물레방아는 미토콘드리아 막에서 돌아간다 354 │ 미토콘드리아는 어
떻게 세포의 죽음을 결정하는가 356 │ DNA 위에 새겨지는 삶의 흔적 358 │ 세포 안 대사 한 단계가
암의 생태계를 바꾼다 361 │ 암세포가 염증과 혈관을 키우는 방식 363 │ 라디칼은 어떻게 생명을 흔
드는가 365 │ 모닥불 속에서 벌어지는 라디칼 연쇄반응 368 │ 라디칼과 전자 이동으로 보는 호흡의
본질 370 │ 산소는 왜 우리를 즉시 태워 버리지 않는가 373 │ 우리는 산소의 지연 시간 속에 산다
375 │ 생명은 가장 낮은 에너지 상태를 향해 흐른다 378 │ 무작위 진동에서 생명의 방향이 탄생한다
382

9장 │ 생명은 어떻게 붕괴를 유예하는가
생명과학의 판도를 바꾼 네 번의 혁명 389 │ 생명을 유지하는 가장 정교한 산화·환원 시스템 394 │
ATP, ROS, 세포자살까지 이어지는 생명의 통합 지도 399 │ 포도당 끝에서 시작된 유전자의 시대 405
│ 포도당 한 분자에서 생명의 두 길이 갈라진다 410 │ 효소를 알아야 생명의 드라마가 보인다 413
│ 세포는 왜 안과 밖을 나누기 시작했는가 416 │ 효소 하나가 세포의 운명을 바꾼다 418 │ 숙신산
탈수소효소, 두 세계의 국경에 선 효소 421 │ 세포는 왜 ‘계획된 죽음’을 선택했는가 423 │ NAD⁺를
잃는 순간 세포는 멈춘다 426 │ 전자 셔틀과 죽음의 메신저 428 │ 활성산소는 사고인가, 구조 붕괴
인가 431 │ NADH가 쌓이면 세포는 왜 멈추는가 433 │ 세포는 어떻게 움직이면서 스스로 복구하는
가 435 │ 세포는 왜 분자를 ‘위장’시켜 이동시키는가 438 │ 암세포는 왜 미토콘드리아를 필요로 하
는가 440 │ 암은 왜 대사를 다시 설계하는가 442 │ ROS와 NADPH, 암세포의 생존 게임 446 │ 활
성산소는 왜 노화와 암의 출발점이 되는가 449 │ 하이드록실 라디칼, 생물학 최악의 공격수 454 │
세포의 최전선 방어군, 글루타치온 456 │ 세포는 어떻게 산소 독성을 통제하며 살아가는가 459 │ 위
험을 없애는 것만으로는 생명이 유지되지 않는다 461 │ 독성을 제거하는 세포, 독성을 이용하는 세포
463 │ 작은 화학 변화 하나가 암의 운명을 바꾼다 465 │ 세포 센서를 속이는 화학적 위장술 467 │
암세포 생존 시스템의 역설 470 │ 대사 관점에서 바라본 암의 의미 472 │ 암세포를 움직이는 세 가
지 축 475 │ 오래 살아남는 세포들의 서로 다른 전략 478 │ 인간 지능을 만든 세포들의 공생 시스템
480 │ 인간 지성을 지탱하는 뇌의 대사 시스템 481 │ 생명을 지키는 분자들의 질서 484

10장 │ 생명의 주기율표

생명의 주기율표 1. 대사
화학은 어떻게 공통의 언어를 갖게 되었는가 490 │ 해당과정, 생명 에너지 흐름의 출발점 494 │ 광
합성과 호흡이 그리는 거대한 순환 499 │ 암은 어떻게 위조지폐로 우리를 무너뜨리는가 503 │ 침몰
하는 배에서 물을 퍼내라! 506 │ 한 달을 굶어도 뇌가 멈추지 않는 이유 511 │ 세포 경제를 마비시키
는 6억 개의 위조지폐 513 │ 활성산소의 불길을 끄는 ‘글루타치온’의 비밀 516

생명의 주기율표 2. 핵
핵이 만든 정보의 질서 522 │ 핵 안에서 만들어지는 두 거인 525 │ 핵과 리보솜 DNA[rDNA]의 구조
및 유전적 위치 527 │ rDNA 카피 수와 노화 및 질병의 메커니즘 529 │ 리보솜이라는 거대한 분자
기계의 탄생 530 │ 리보솜이라는 거대한 분자 기계의 완성 532 │ 단백질을 넘어 RNA까지 유전자의
새로운 지도 535 │ RNA가 설계하는 생명의 다양성 539 │ 세포 내 단백질 공장과 격리 시스템 544
│ 스플라이소솜, 생명의 설계도를 편집하는 분자 기계 546 │ 생명의 시간표를 조절하는 핵 549

11장 │ NAD가 다스리는 생명의 왕국
생명 에너지의 핵심 운반체, NAD+와 ATP 557 │ NAD+와 NADPH가 지키는 세포 방어 시스템 562
│ 전자 이동과 생명의 본질 567 │ NAD+가 보이면 생물학이 보인다 570 │ NAD에서 시작되는 생물
학의 통합원리 574 │ ATP가 군대라면 NAD는 국가다 579 │ 지방산 대사와 ATP 생성 582 │ NAD
의 역할: 단백질 변형과 DNA 수선 585 │ 생명을 움직이는 NAD의 탄생과 순환 590 │ NAD의 생명
유지 기능과 노화의 비밀 594 │ NAD, 생명의 국가를 운영하는 분자 596

12장 │ 생명은 어떻게 노화에 이르는가
첫 번째 홀마크: DNA는 왜 흔들리는가 607 │ 두 번째 홀마크: 생명의 시계, 텔로미어 610 │ 세 번째
홀마크: 유전자는 그대로 운명이 바뀐다 612 │ 네 번째 홀마크: 단백질 질서가 무너지다 616 │ 다섯
번째 홀마크: 풍요를 감지하는 세포의 착각 619 │ 여섯 번째 홀마크: 미토콘드리아가 늙기 시작하다
621 │ 일곱 번째 홀마크: 죽지 않는 세포의 등장 624 │ 여덟 번째 홀마크: 줄기세포가 고갈되다 626
│ 아홉 번째 홀마크: 세포들의 대화가 끊어지다 629 │ 열 번째 홀마크: 세포 밖 환경이 굳어지다 632
│ 열한 번째 홀마크: 몸속에서 꺼지지 않는 불 633 │ 열두 번째 홀마크: 장내 미생물의 균형이 깨지다
635 │ 노화를 늦추는 생명의 조건 636

나가는 말. 생명을 향한 질문에서 한 권의 책이 되기까지 638

참고문헌 640