청소년을 위한 교양 생명과학: ATP와 에너지

루미너리북스 교육출판 에디팅 팀 지음

루미너리북스 2025년 07월 05일 출간

작품소개

책소개

모든 생명체는 살아가기 위해 끊임없이 에너지를 필요로 한다. 우리가 음식을 먹고 숨을 쉬며 활동하는 모든 과정에는 정교한 에너지 변환 시스템이 작동하고 있다. 이 책은 생명현상의 핵심인 ATP와 에너지 대사를 중학생도 이해할 수 있도록 체계적으로 설명한다. 열역학 법칙부터 시작하여 세포 속 에너지 공장인 미토콘드리아와 엽록체의 작동 원리까지, 복잡한 생화학 과정을 일상생활의 사례와 함께 풀어낸다. 23개 챕터를 통해 에너지 화폐인 ATP가 어떻게 만들어지고 사용되는지, 그리고 이것이 우리 삶과 어떤 관련이 있는지 명확하게 보여준다.

ATP 분자 하나에는 생명의 놀라운 비밀이 숨어있다. 아데노신과 3개의 인산기로 구성된 이 작은 분자는 고에너지 결합을 통해 엄청난 양의 에너지를 저장한다. 책은 ATP 합성효소가 회전 모터처럼 작동하며 ADP와 무기인산으로부터 ATP를 만드는 과정을 상세히 다룬다. 미토콘드리아 내막에서 일어나는 화학삼투 과정과 양성자 구배를 이용한 에너지 생산 메커니즘을 통해 독자들은 세포 수준에서 일어나는 정교한 에너지 변환 과정을 이해하게 된다. 또한 엽록체에서 햇빛 에너지가 화학에너지로 바뀌는 광합성 과정도 단계별로 설명하여 생명체의 에너지 획득 방법을 완전히 파악할 수 있다.

포도당 한 분자가 완전히 분해되어 최대 38개의 ATP를 만드는 과정은 생명체의 효율성을 보여주는 대표적 사례다. 해당과정에서 시작되어 시트르산 회로를 거쳐 전자전달계에서 끝나는 세포호흡 과정을 통해 우리는 어떻게 음식물의 화학에너지가 우리 몸에서 사용 가능한 형태로 변환되는지 알 수 있다. 산소가 없는 환경에서 일어나는 발효 과정부터 지방산 베타산화를 통한 에너지 생산까지, 다양한 영양소가 에너지원으로 활용되는 방법을 자세히 살펴본다. 단백질과 핵산 대사에서도 ATP가 중심적 역할을 하며, 이러한 대사 경로들이 어떻게 정교하게 조절되는지도 함께 다룬다.

근육이 수축할 때 ATP가 소모되고, 세포막을 통한 물질 이동에도 에너지가 필요하며, 체온을 유지하기 위해서도 지속적인 에너지 소모가 일어난다. 이 책은 ATP와 에너지 대사가 우리 일상생활과 얼마나 밀접하게 연결되어 있는지 보여준다. 당뇨병과 미토콘드리아 질환 같은 대사 관련 질병들을 통해 에너지 대사 이상이 인체에 미치는 영향을 설명하고, 원시 지구에서 현재까지 에너지 획득 방법이 어떻게 진화해왔는지도 살펴본다. 미래 생명공학 기술에서 ATP와 에너지 시스템을 어떻게 활용할 수 있을지에 대한 전망까지 제시하여, 독자들이 생명과학의 현재와 미래를 동시에 이해할 수 있도록 돕는다.

목차

1. 생명과 에너지의 만남
2. 세포 속 에너지 공장
3. ATP 분자의 비밀
4. ATP 합성의 놀라운 과정
5. 포도당 분해의 첫걸음
6. 시트르산 회로의 순환
7. 전자의 에너지 여행
8. 산화적 인산화 메커니즘
9. 햇빛을 포착하는 광합성
10. 빛반응의 에너지 변환
11. 탄소 고정과 칼빈회로
12. 산소 없는 에너지 생산
13. 지방의 에너지 저장고
14. 단백질 분해와 에너지
15. 핵산 대사와 에너지
16. 대사경로의 조절 시스템
17. 글리코겐과 에너지 저장
18. 근육 수축의 에너지학
19. 능동수송과 ATP 소모
20. 생체막의 에너지 장벽
21. 체온조절과 에너지 소모
22. 에너지 대사의 질병
23. 생명진화와 에너지 혁명

작가정보

저자(글) 루미너리북스 교육출판 에디팅 팀

루미너리북스 교육 출판 에디팅 팀은 전문 교육 콘텐츠 기획자와 편집자들로 구성되어, 학생들의 눈높이에 맞춘 양질의 교육 도서를 제작하는 데 전념하고 있다. 각 분야별 전문가들과의 긴밀한 협업을 통해 정확하고 이해하기 쉬운 교육 콘텐츠를 개발하며, 특히 고등학생을 위한 대학 과목 선행학습 시리즈와 같은 혁신적인 교육 도서를 기획하고 있다.