생화학의 역사-생각하는 청소년을 위한-

〉〉 AI 시대를 여는 Classic Insight 시리즈

 AI 시대를 준비하는 지적 여정, 질문으로 세계를 읽다

‘AI 시대를 여는 Classic Insight 시리즈’는 단순히 과학 지식을 나열하는 데서 그치지 않고, 인류가 세계를 이해해 온 질문의 흐름을 따라 사고의 깊이를 확장하는 교양 시리즈다. 보이지 않는 원리와 구조를 이해할 때, 우리는 변화의 방향을 읽을 수 있다. 『생각하는 청소년을 위한 생화학의 역사』는 물질과 생명이 만나는 지점에서, 분자 수준의 반응이 어떻게 하나의 질서로 이해되어 왔는지를 따라간다. 이를 통해 독자는 생화학이 단순한 지식이 아니라, 우리 몸과 일상, 환경을 함께 이해하는 사고의 틀임을 깨닫게 된다.

〉〉 살아 있는 세계를 이해하는 방식

AI 시대의 생화학 - 생명은 어떻게 연결되고 유지되는가

왜 음식은 익을 때 더 깊은 맛을 낼까? 왜 어떤 물질은 몸속에서 에너지가 되고, 어떤 것은 독으로 작용할까? 그 답은 눈에 보이지 않는 분자와 세포의 반응 속에 있다. 『생각하는 청소년을 위한 생화학의 역사』는 생화학을 공식과 용어의 학문이 아니라, 세포 안에서 끊임없이 일어나는 반응의 흐름으로 다시 묻는다.

생화학은 물질이 ‘무엇인가’를 설명하는 학문이 아니라, 그 물질이 세포 안에서 ‘어떻게 작동하는가’를 이해하는 방식이다. 이 책은 조리 과정에서 일어나는 반응부터 인체 대사, 효소 작용과 신호 전달에 이르기까지, 서로 다른 현상들이 하나의 연결된 시스템으로 작동하는 모습을 보여 준다. 그래서 이 책에서 생화학은 결과가 아니라 과정이며, 정보의 나열이 아니라 변화의 흐름을 읽는 언어가 된다.

지은이 : 정완상

과학에 대한 호기심으로 서울대학교 무기재료공학과에 다녔고, 물리를 향한 마음이 더 커져 한국과학기술원(에서 이론물리학을 전공하며 석·박사 학위를 받았다. 30세에 경상국립대학교 물리학과 교수가 되어 학생들에게 물리 사랑을 전파하고 있다. 초심을 잃지 않기 위해 꾸준히 연구하며 현재까지 국제 학술지(저널)에 300여 편의 논문을 게재했다. 직접 만나는 학생뿐만 아니라 더 많은 학생에게 과학과 수학의 즐거움을 알려주고자 책을 통해 독자를 만나고 있다. 과학자가 들려주는 과학 이야기 시리즈] 중 《아인슈타인이 들려주는 상대성 이론 이야기》를 비롯한 31권과 [과학공화국 법정 시리즈] 50권을 집필했다.최근에는 [중학교에서도 통하는 초등수학 개념 잡는 수학툰] 전20권을 출간했고, [노벨상 수상자들의 오리지널 논문으로 배우는 과학 시리즈] 전30권과 AI 시대를 살아갈 청소년들을 위한 교양 과학서 [AI 시대를 여는 Classic Insight 시리즈] 전20권을 집필 중이다. 수학과 과학의 다양한 이론부터 직접 집필한 책과 소설까지, 폭넓은 콘텐츠를 함께 나누는 네이버 카페 [정완상 교수의 수학ㆍ과학 창작 콘텐츠]를 운영하고 있다.

1장 생화학의 뿌리 13

생명을 물질로 이해하기까지 14

몸을 나누어 이해한 고대 이집트와 메소포타미아 15

몸을 하나의 시스템으로 본, 고대 중국 16

생명을 균형과 흐름으로 본 인도 아유르베다 17

물질의 근원을 찾다, 그리스 자연 철학과 연금술 19

살아 있는 것에서만 나올 수 있다는 믿음 20

뵐러의 요소 합성 22

생각의 가지 25

2장 영양소의 발견과 생명의 이해 27

음식은 어떻게 과학이 되었을까 28

단맛의 정체를 밝히다, 탄수화물 29

생명을 짓는 벽돌, 단백질 34

지방의 화학 35

비타민의 발견 36

무기 염류와 소금의 연대기 41

혈액을 붉게 만드는 금속, 철과 헤모글로빈 43

생명을 흐르게 하는 보이지 않는 이온, 전해질 46

생명을 지킨 아이오딘 47

장내 미생물과 새로운 영양학 48

건강한 대체품의 역설, 마가린과 트랜스 지방 49

생각의 가지 51

3장 보이지 않는 변화, 발효와 효소 53

생명을 움직이는 작은 일꾼들 54

고대 인류가 먼저 알아본 발효의 힘 55

된장의 역사 57

김치의 역사 59

발효는 화학 반응이다 60

리비히와 촉매 61

효소의 등장 62

아밀레이스의 발견 65

단백질 분해 효소, 펩신 66

지방이 분해되는 까닭 67

효소의 실체를 확인한 제임스 섬너 68

열쇠와 자물쇠, 효소와 기질 69

수식으로 나타낸 효소 반응 속도 71

생각의 가지 73

4장 호흡, 생명의 불꽃을 지키는 회로 75

숨에서 에너지까지, 생명을 잇는 흐름 76

생명은 공기와 함께한다, 알크메온의 통찰 77

숨은 불을 식히는 바람, 아리스토텔레스의 호흡 개념 79

숨은 영혼의 기운이다, 갈레노스의 호흡 이론 80

순환의 완성, 하비에서 말피기까지 81

불꽃과 생명의 공통분모, 존 메이요의 실험 84

혈액의 색이 알려준 산소 운반의 비밀 86

파스퇴르가 발견한 두 가지 호흡 87

카를 루트비히와 조직 호흡 89

오토 바르부르크와 세포의 숨 90

한스 크렙스와 세포 속의 순환 92

전자 전달계와 ATP 생성 94

산소 부족을 감지하는 안테나, HIF 단백질 95

진화가 선택한 호흡의 전략 97

호흡을 위한 임시 다리, 인공 폐와 에크모(ECMO) 98

생각의 가지 101

5장 빛으로 살아가는 존재, 식물의 과학 103

빛과 공기에서 생명을 만들다 104

약초에서 생명체로, 고대의 식물 이해 105

식물은 어떻게 ‘화학’이 되었나 106

공기와 빛을 찾아낸 선구자들 107

광합성과 탄수화물 112

빛에서 탄수화물까지의 여정, 멜빈 캘빈 115

흙에 생명을 불어넣는 비료의 역사 117

식물 호르몬, 옥신의 발견 119

하버란트와 식물 조직 배양의 탄생 121

인공 광합성과 인공 잎 123

생각의 가지 125

6장 생명의 조율자, 호르몬 127

몸을 움직이는 화학 신호 128

샘의 발견, 몸속 화학 공장의 문이 열리다 129

단맛의 비밀을 맛본 의사, 토머스 윌리스 131

베르톨트의 수탉, 내분비학의 첫 장면 133

사라진 물질이 만든 병, 애디슨병과 갑상샘 치료 134

인류가 처음으로 손에 쥔 호르몬, 아드레날린과 세크레틴 137

몸을 지휘하는 보이지 않는 신호, 내분비학의 탄생 140

기적의 약이 된 호르몬, 인슐린 141

성호르몬, 몸의 차이를 화학으로 읽다 144

실험실 밖으로 나온 호르몬, 스테로이드와 코르티손 146

피임약의 발명과 호르몬 147

마음과 행동을 지배하는 뇌 속 메신저들 148

생각의 가지 155

7장 멘델의 유전 법칙 157

세대를 잇는 보이지 않는 실 158

고대 그리스, 생명의 씨앗을 상상하다 159

형질은 여러 요인이 함께 만든다, 고대 인도의 관점 160

가족을 따라 반복되는 병, 알 자흐라위의 기록 162

현미경 너머로 본 생명의 시작 165

전성설과 후성설, 생명은 처음부터 완성되어 있을까 166

완두콩 신부님, 유전의 규칙을 찾다 168

완두콩이 들려준 규칙 170

잊혔던 이름, 멘델의 부활 171

중간 유전 175

생각의 가지 177

8장 염색체 유전학 179

생명의 설계도가 머무는 곳 180

생명의 두 열쇠, 정자와 난자의 발견 181

세포 분열의 비밀을 향한 여정 182

발터 플레밍, 염색질과 세포 분열을 기록하다 184

감수 분열, 세대가 이어질 수 있는 이유 187

유전과 염색체를 연결한 보베리와 서턴 189

X와 Y는 어떻게 등장했을까 191

모건의 초파리 실험, 염색체 위의 유전자를 보다 194

스터티번트, 눈에 보이지 않는 유전자의 지도를 그리다 197

생각의 가지 201

9장 혈액, 생명을 잇는 과학 203

수혈, 혈액형, 헌혈 시스템까지 204

리처드 로워의 대담한 실험 205

장 바티스트 드니의 위험한 도박 206

제임스 블런델, "사람에게는 사람의 피를" 207

현미경 속에 드러난 피의 정체 209

헤모글로빈, 붉은빛과 산소 운반의 비밀 212

혈액형이라는 숨은 규칙을 발견한 란트슈타이너 214

오텐버그, 혈액형 지식으로 환자를 치료하다 217

혈액형은 유전된다, 루드비크 히르슈펠트 219

Rh 인자와 수혈 사고 222

희귀한 혈액형, ‘시스-AB’ 224

혈액은행의 탄생, 즉석 수혈에서 저장과 공급의 시대로 226

생각의 가지 229

10장 핵산의 발견 231

가장 오래된 몸속의 신분증, 핵산 232

셸레와 유기산의 분리 233

고름 속에서 발견한 보물, 프리드리히 미셔와 핵산 237

핵산의 알파벳을 해독하다, 코셀과 알트만 240

핵산은 무엇으로 이루어져 있을까 242

DNA가 유전 물질임을 증명한 결정적 실험들 245

샤가프의 법칙, 구조를 풀 열쇠가 되다 248

생각의 가지 249

11장 DNA 구조 전쟁 251

생명의 나선을 향한 치열한 레이스 252

X선의 발견, 보이지 않는 구조를 드러내는 빛 253

브래그 부자, 회절 무늬를 구조의 언어로 바꾸다 255

프랜시스 크릭, 물리학에서 생명의 구조로 257

모리스 윌킨스, DNA를 X선으로 바라본 첫 세대 258

타협하지 않는 과학자, 로절린드 프랭클린 260

왓슨, 생명의 질서를 향해 가다 263

DNA 구조 발견 전쟁 267

생각의 가지 275

12장 제2의 DNA 혁명, 조작과 합성 277

유전자 재조합부터 알파폴드까지 278

세포 속의 전령, 메신저 RNA의 발견 279

유전 암호의 해석 280

분자 가위, 제한 효소의 발견 284

재조합 DNA 기술의 첫 성공 285

유전자 변형 생물, GMO 시대의 문이 열리다 287

생명의 문장을 읽는 법, 프레더릭 생어 288

멀리스와 PCR, DNA 복사기의 발명 291

인간 게놈 프로젝트(HGP), 인류의 거대한 성찰 294

인공 게놈으로 움직인 세포 297

CRISPR-Cas9, 유전체를 직접 고치다 298

알파폴드, AI가 풀어낸 50년의 난제 300

생각의 가지 303

13장 몸을 지키는 방어 시스템, 면역 305

전염병과 맞서며 면역을 배우다 306

두려움 속에서 태어난 지혜, 면역의 기원 307

에드워드 제너와 종두, 소에게서 얻은 선물 309

콜레라와 면역을 보는 새로운 눈 316

메치니코프와 식세포 작용의 발견 318

파스퇴르와 백신의 과학 319

소아마비 퇴치, 솔크와 사빈의 위대한 경쟁 321

코로나19와 mRNA 백신 324

생각의 가지 327

14장 복제, 생명을 베끼고 설계하다 329

설계도를 다시 쓰는 유전체 혁명 330

인류가 처음 발견한 복제 기술, 꺾꽂이 331

스팔란차니, 생명은 조합될 수 있다 332

드리슈와 바다 성게, 세포 하나에도 ‘전체’가 있다 334

핵의 중요성을 밝힌 슈페만의 머리카락 실험 335

메셀슨-스탈, DNA는 어떻게 복제되는가 337

체세포 핵도 다시 시작할 수 있다, 존 거든 340

세계 최초의 성체 체세포 복제 포유류, 돌리의 탄생 341

복제 기술의 확장 342

시험관 아기, 생명의 시작을 실험실로 옮기다 344

치료 목적 복제의 문이 열리다, 인간 배아 줄기세포 346

멸종을 거스르는 기술, 디-익스팅션 347

쥐라기 공원, 상상력과 과학의 경계 350

생각의 가지 353

15장 유전자 공학과 농업 355

씨앗, 생명의 설계도가 되다 356

농업의 탄생, 선택의 시작 357

중세 농업과 실험할 여유 359

식물 교배학의 확립과 종자 산업의 등장 360

둘이 만나 하나 이상의 힘이 되다, 잡종 강세 361

최초의 상업용 GMO 작물, 플레이버 세이버 토마토 362

녹색 혁명, 농업의 설계 364

무엇을 담을 것인가? 기능성 식품 작물 366

탈토양 농업과 수직 농장, 흙 대신 시스템으로 368

질소 비료의 시대를 바꾸는 자기 비료 식물 370

음식도 개인화되는 시대, 맞춤형 작물 372

달과 화성에서도 식물을 키울 수 있을까? 373

식물과 균류, 뿌리가 만드는 탄소 순환 네트워크 376

생각의 가지 379

16장 생명을 설계하는 언어, 바이오 공학 381

프로그래밍되는 생명의 시대 382

DNA 합성 및 조립 기술 383

유전자 회로, 세포 속의 논리 게이트 384

최소 유전자만 남긴다, 합성 최소 세포 385

미니 장기, 오가노이드 387

빛으로 세포 활동을 직접 조절하는 광유전학 388

미생물에서 만드는 항생제와 항암제 390

지속 가능한 바이오산업, 에너지와 환경의 구원자 392

생각의 가지 399

17장 생활 속의 생화학 401

미각부터 피부까지, 일상의 생화학 402

마이야르 반응, 갈색이 부여하는 풍미의 마법 403

캐러멜화, 당이 보여주는 화려한 변신 405

효소 활성, 고기를 해체하는 보이지 않는 가위 408

글루텐, 쫄깃함을 설계하는 단백질 망 409

라이코펜, 항산화 물질의 변화 411

우유에서 치즈로, 단백질의 변신 412

세제와 치약, 표적을 저격하는 분자 도구 415

소독제와 화장품, 세포와 나누는 화학적 대화 417

생각의 가지 421