배움에는 끝이 없고, 세상에는 신비로운 것들이 너무 많으니까.

몰라도 괜찮지만 배우면 훨씬 더 교양있는 ‘일상 과학’의 세계로!

우리 생활을 변화시키는 유전공학

우리가 몰랐던 유전자와 생명의 신비

과학 이론을 탐구하다 보면 알게 된다. 과학은 아주 흥미롭지만, 다가가기에는 너무 심오한 학문이라는 것을. 이와 같은 이유로 우리는 학교 졸업과 동시에 수학이나 과학에 등을 진다. 누군가는 재미있어 보이지만 너무 어렵다고 말하고, 또 누군가는 써먹지도 못하는 것을 왜 알아야 하냐고 묻는다. 그래서 준비했다. 재미있어 보이기는 하는데, 써먹지 못했던 ‘과학’을 일상의 영역으로! 나의 오늘이자 내일인 ‘일상’과 우주 정거장에서나 쓸모 있을 법한 ‘과학’이 공존할 수 있는 단어였던가?

사실 우리는 우리도 모르는 사이에 과학의 세계에서 살아가고 있다. 나도 몰랐던 ‘나의 과학적인 일상’을 하루 한 권 시리즈를 통해 들여다 보자. 새로운 세계가 펼쳐질지도 모른다. 또한, 과학을 이해하기 위한 언어인 ‘수학’까지도 일상의 영역으로 가지고 와 단순한 언어로 아주 쉽게 배울 수 있도록 차례를 구성했다. 몰라도 살아가는 데 아무 문제 없지만, 배우면 훨씬 더 교양 있는 ‘일상 과학’의 영역을 탐험하자! 언제 어디서나 가볍게, 한 손에 들어오는 ‘작은 노력’으로 커다란 지식의 즐거움을 누릴 수 있을 것이다.

『하루 한 권, 유전공학』은 우리 일상생활에 큰 영향을 미치는 유전자와 생명의 신비로운 사실을 한 권에 담은 책이다. 인류의 미래는 유전공학의 발전에 달려있다. 생명의 근원인 유전자가 DNA라는 물질로 이루어져 있다는 사실이 밝혀졌으며, 이를 다루는 유전공학이 발전하면서 유전자를 변형하고 생명을 조작하는 시대가 열렸다. 유전공학은 우리 일상생활에서 꼭 필요한 기술이 되었다. 하지만 아직도 유전공학이 어렵다고 생각하거나 정확히 무엇인지 잘 모르는 사람들이 많다. 유전자란 무엇일까? DNA 재조합은 뭘 어떻게 하는 걸까? 이러한 질문들의 답이 궁금하다면 이 책을 펼쳐 보자. 유전공학의 기초부터 유전공학으로 할 수 있는 일, 유전자 관련 질병과 치료까지. 유전자의 모든 것을 담았다. 유전자와 생명의 놀라움을 경험하자!

들어가며

제1장 유전공학이란 무엇일까

1-1 우리 생활을 변화시키는 유전공학

1-2 DNA 대량 카피 사건, DNA 클로닝

1-3 모든 생물은 세포로 이루어져 있다

1-4 세포 간에도 세대교체가 일어난다고?

1-5 아이가 부모를 닮는 이유

1-6 이중나선 DNA는 아름답다

1-7 유전정보는 어떤 순서로 전달되는가

1-8 염기서열을 아미노산의 서열로 바꾸는 암호

1-9 단백질 생산 공장으로 가자

1-10 대장균에 감염된 바이러스에서 발견된 제한효소

1-11 제한효소는 가위, DNA 연결효소는 풀

1-12 유전자 변형 기술은 종의 장벽을 뛰어넘을까

1-13 유전자 변형 기술이란 무엇인가

1-14 미생물을 이용해 유용 단백질을 만들다

1-15 유전자의 운반책으로 일하는 벡터

1-16 λ 파지가 편리한 벡터인 이유

1-17 단백질이나 DNA를 어떻게 분석할까

1-18 옛날에는 DNA 합성이 힘들었다

1-19 이것이 최신 DNA 합성 기술이다

1-20 전령 RNA를 성숙시켜야 한다고?

1-21 인간 유전자를 이용해 단백질을 만들다

1-22 원하는 DNA를 얼마든지 늘리는 PCR

제2장 유전공학으로 할 수 있는 일

2-1 단백질 공학으로 잇따라 의약품을 만들 수 있을까

2-2 단백질로 만든 약은 만능이 아니다

2-3 단백질의 모양을 결정하는 공유결합, 수소결합, 이온결합

2-4 단백질의 변성과 복원 과정

2-5 슈퍼 단백질이란 무엇일까

2-6 슈퍼 단백질은 이렇게 만든다

2-7 유전자 변형 기술은 미완성이다?

2-8 너는 무슨 일을 하는 유전자야?

2-9 인간과 같은 질병을 앓는 생쥐를 만들어 보자

2-10 질병 치유의 신세계를 여는 안티센스 약

2-11 생물을 위기에서 구하는 단백질

2-12 슈퍼 생쥐를 만들다 ① 

2-13 슈퍼 생쥐를 만들다 ② 

2-14 복제양 돌리의 탄생 

2-15 쓰레기로 여겨지던 바이오매스의 변신

2-16 반딧불이로 식품 오염을 검사하기

2-17 누에가 만들어 주는 에이즈 예방약

2-18 누에가 고양이와 개를 구한다

제3장 유전자와 질병, 그리고 치료

3-1 감염증과 내인성 질환의 차이

3-2 유전성 질환은 어떤 병인가

3-3 환경 요인과 유전자 요인의 차이

3-4 정상적인 세포, 유전자, 단백질의 활동

3-5 병에 걸린 사람의 세포, 유전자, 단백질의 활동

3-6 유전자의 주소를 결정하는 ‘지도 ’

3-7 암, 심장병, 뇌졸중을 알아보자

3-8 암의 원인은 유전자 손상

3-9 암도 전염된다, 그것도 20퍼센트나

3-10 만병, 특히 생활습관병의 근원인 비만

3-11 간단하게 계산하는 비만 판정 방법

3-12 유행에 불을 붙인 렙틴의 발견

3-13 비만의 원인이 유전자일 수도 있다니!

3-14 유전자로 질병을 파악한다

3-15 올리고뉴클레오타이드를 이용한 유전자 진단

3-16 이것이 DNA 분석기술이다

3-17 유전자 진단의 의미

3-18 출생 전 진단이란 무엇인가

3-19 인간 게놈 프로젝트는 어떻게 되었나

3-20 재생의료의 열쇠, iPS세포

3-21 세계 최초의 iPS세포 이식

참고문헌

저자의 주요 생명과학 도서

인간이 앓는 질병의 대다수는 유전자 이상이 원인이다. 암, 당뇨병, 비만, 정신질환 등은 생활습관과 유전적 요인이 맞물려 발생한다. 이제 유전자 때문에 생기는 질병을 치료하기 위해 정상 유전자를 세포 안에 넣는 유전자 치료가 실현되려 한다. 유전공학은 우리 일상생활에 큰 영향을 미친다.

-3쪽

 인간, 개, 삼나무는 형태가 사뭇 다르지만 이들을 구성하는 기본 단위인 세포의 구조는 아주 닮았다. 세포의 중앙쯤에는 핵이 있고, 그 주위에 리보솜이나 미토콘드리아 같은 세포 소기관이 있다. 핵 안에는 유전자가 돌돌 말려 아주 작게 뭉쳐진 모양으로 담겨 있다(자료1-3a).

-16쪽

전사로 만들어진 전령 RNA가 리보솜에 붙으면 운반 RNA가 코돈에 대응되는 아미노산을 붙들고 리보솜에 붙어. 그 후 리보솜 위에서 아미노산과 아미노산이 화학반응을 일으키면 펩타이드 결합이 생겨.

-33쪽

1973년 보이어와 코언은 DNA를 절단하는 제한효소와 DNA 단편을 맞붙이는 DNA 연결효소를 이용해 원하는 DNA를 만들었다.

그들은 제한효소라는 가위와 DNA 연결효소라는 풀을 이용해 자연에서는 결코 생기지 않을 새로운 DNA를 만든 것이다. 이것이 유전자 변형 기술이다.

-42쪽

유전공학의 기초를 이해했다면, 실제로 어떤 약이나 물질 혹은 생물을 만들 수 있는지 구체적으로 알아보자. 유전자 변형으로 동물의 몸집을 불리고 줄이는 기술은 어떻게 만들었는지, 세계 최초의 복제 양 ‘돌리’가 어떻게 태어났는지도 설명한다.

-73쪽

우리 인간은 서로 DNA가 매우 비슷하지만 일란성 쌍둥이가 아닌 이상 완전히 똑같지는 않다. 그래서 제한효소로D NA를 절단하면 사람마다 특정한 DNA 단편이 생기고, 그 단편으로 전기영동을 시행하면 독특한 패턴이 관찰된다. 이 패턴을 DNA 지문이라고 한다. 그것으로 자신의 DNA를 타인의 DNA와 명확히 구별할 수 있다.

-108쪽

유전자가 미쳤다는 것은 유전자에 이상이 발생했다는 뜻이다. 이를 유전자 변이라고 한다. 유전자 변이는 암으로 가는 계단을 오르는 일이다. 어떤 경우 변이가 발생할까? 외부 충격 때문에 손상을 입거나, 복제되는 과정에서 실수가 일어난 부분이 복구되지 못했을 때다. 변이는 생물에게 유해하며 질병의 원인이 된다. 이것이 포인트다.

-156쪽

재생의료에서 열쇠를 쥔 것은 줄기세포 치료다. 줄기세포는 복제가 진행됨에 따라 다른 종류의 세포로 변화한다. 그것을 환자에게 이식하면 이식된 조직에 적합한 세포가 된다. 따라서 췌장의 β 세포가 죽어 발생하는 1형 당뇨병이나 뇌의 신경세포가 죽어 발생하는 파킨슨병 등을 치료하는 데 응용할 수 있으리라 기대된다.

-191쪽

배움에는 끝이 없고, 세상에는 신비로운 것들이 너무 많으니까!

몰라도 괜찮지만 배우면 훨씬 더 교양 있는 ‘일상 과학’의 세계로 들어가 보자

내가 배운 물리, 화학, 생물은 정말 어려운 것이었을까? 그렇게나 풀기 싫었던 미적분과 기하학은 대체 왜 배워야 했던 걸까. 일상에서 써먹을 수 있는 날이 오기는 할까? 그런 의문을 마음 어디엔가 품고 있었다면, ‘하루 한 권 시리즈’를 펼쳐 보자.

내일을 바꾸는 단 한 권의 지식, 하루 한 권 시리즈!

하루 한 권 시리즈는 우리가 일상에서 활용할 수 있도록 과학이 갖춘 실용적인 모습을 파헤치는 과학 교양 도서다. 과학을 잘 모르는 사람들도 쉽게 읽고 이해할 수 있도록 도판, 표, 친절한 설명을 통해 최대한 쉽게 내용을 담았다. 예컨대 어떻게 하면 훨씬 더 과학적으로 노력할 수 있는지, 어제 사 온 씨앗을 가장 빨리 싹틔우는 방법, 새집 증후군은 왜 생기는지까지. 일상에서 마주할 법할 부분들을 과학적으로 설명했다. 어렵거나 이해할 수 없는 내용이 아니라 우리 삶과 밀착된 문제를 과학을 통해 풀어내고, 그것들을 어떻게 바라보면 좋을지 함께 고민하는 책이다. 배움에는 끝이 없고 세상에는 너무 신기한 것들이 많으니까. 우리가 살아가는 일상의 ‘어떤’ 현상들을 과학의 눈으로 분석적으로 바라볼 수 있다면 얼마나 좋을까? 그것도 아주 가볍게, 책 한 권으로 말이다. 그리고 그러한 시각을 가진다는 건, 우리가 살아감에 있어 생존의 무기 하나를 더 가지게 됨을 의미한다. 이러한 무기는 우리가 어떤 현상에 지혜롭게 대처하고 싶을 때 활용할 수 있는 힘이 되어줄 것이다.

다양한 주제, 내 취향에 맞는 카테고리를 찾아보자!

책은 한 손에 가볍게, 지식은 머릿속 깊숙이! 언제 어디서나 가볍게 읽을 수 있도록 한 손에 들어오는 작은 크기로 만들었다. 각각의 주제마다 검증된 집필진이 써 내려가는 과학의 세계를 탐험하다 보면, 어느 순간 숫자와 지식으로 바라보는 세계에 푹 빠지게 될지도 모른다. 지하철이나 버스, 쉬는 시간에 조금씩 읽을 수 있도록 아주 쉽고 재미있는 내용으로만 구성했다. 세상을 분석적으로 바라보는 나의 모습을 기대해도 좋다. 주제 역시 물리, 화학, 생물학, 지구과학, 수학 등 다양한 카테고리로 구성되어 있어 내 취향에 맞는 책으로만 꺼내 읽기에도 적당하다. 나는 어떻게 하면 천재가 되어 일류의 세계로 향할 수 있는지… 사람이 만들어 낸 ‘진짜 광기’의 화학 물질이 무엇인지. 이런 뜬금없는 질문도 좋다. 우리가 단순히 감각하는 세상 말고, 세상의 보이지 않는 현상까지도 과학적으로 풀어내 보자. 과학은 이론이 아니라 실전이니까!

유전공학으로 무엇을 할 수 있을까?

좋든 싫든 인류가 생명을 조작하는 시대가 열렸다. 생명의 근원인 유전자가 DNA라는 물질로 구성되어 있다는 사실이 밝혀졌으며, 이를 다루는 유전공학은 점점 발전하고 있다. 유전공학이 발전하면서 많은 분야에서 유전자와 생명을 다루는 기술이 활용되고 있다. 초기 유전공학 기술은 박테리아나 바이러스 같은 단순한 생명만 다루었으나, 지금은 식물, 곤충, 동물 같은 복잡한 생물을 다루는 데도 응용된다. 유전자 진단을 통해 병에 걸리기 훨씬 전부터 발병을 예측하고 발병을 막거나 늦출 수도 있게 되었다. 

인간이 앓는 질병의 대다수는 유전자 이상이 원인이다. 암, 당뇨병, 비만, 정신질환 등 많은 질병이 생활습관과 유전적 요인이 맞물려 발생한다. 이제 유전자 때문에 생기는 질병을 치료하기 위해 정상 유전자를 세포 안에 넣는 유전자 치료가 실현되려 한다. 이처럼 유전공학은 우리 일상생활에 큰 영향을 미친다. 그런데 유전자란 무엇일까? DNA 재조합은 뭘 어떻게 하는 걸까? 클로닝은 뭘까? 왜 클로닝을 할까? 클로닝으로 무엇을 할 수 있을까? 암, 당뇨병과 같은 질병이 유전자와 관련이 있을까? 유전자 진단이라는 게 정확히 뭘까? 유전공학을 파고들수록 끝이 없는 의문이 생겨난다. 그 의문들에 답하기 위해 유전자와 생명을 다루는 기술을 한 권의 책으로 담았다. 보통 사람도 알기 쉽도록 그림과 함께 설명했다. 유전공학의 기초와 응용을 이해함으로써 일상생활을 살아가는 데 있어 폭넓은 시야를 가질 수 있기를 바란다.