청소년을 위한 교양 생명과학: 막 수송

루미너리북스 교육출판 에디팅 팀 지음

루미너리북스 2025년 10월 23일 출간

작품소개

책소개

세포막을 통한 물질의 이동은 모든 생명 현상의 기초가 되는 핵심 과정이다. 산소와 영양소가 세포 안으로 들어가고 노폐물이 밖으로 나가는 과정, 신경 세포에서 전기 신호가 전달되는 과정, 호르몬이 표적 세포에 작용하는 과정 모두 막 수송 없이는 불가능하다. 이 책은 세포막의 기본 구조인 인지질 이중층부터 시작하여 유동 모자이크 모델의 역사적 발전 과정을 추적하며, 세포막이 어떻게 선택적으로 물질을 통과시키는지 그 정교한 메커니즘을 상세히 설명한다. 25개 챕터를 통해 막 수송의 모든 측면을 체계적으로 다루어 독자들이 생명 현상의 근본 원리를 이해할 수 있도록 구성되었다.

막 수송은 크게 수동 수송과 능동 수송으로 나뉘며, 각각은 고유한 메커니즘을 가지고 있다. 단순 확산은 농도 기울기를 따라 물질이 자연스럽게 이동하는 과정으로, 산소와 이산화탄소의 폐포 교환이 대표적인 예이다. 촉진 확산은 운반체 단백질의 도움을 받아 글루코스와 같은 큰 분자들이 막을 통과하는 과정이며, 당뇨병과 밀접한 관련이 있다. 삼투 현상은 물의 이동을 통해 세포의 부피를 조절하는 중요한 메커니즘이다. 능동 수송에서는 나트륨-칼륨 펌프가 ATP 에너지를 사용하여 이온을 농도 기울기 반대 방향으로 이동시키며, 이온 채널들은 전압이나 리간드에 반응하여 선택적으로 열리고 닫힌다. 각 수송 방식의 작동 원리와 생리학적 의미를 구체적인 사례와 함께 설명한다.

막 수송의 이상은 다양한 질병의 원인이 된다. 낭포성 섬유증은 염화물 채널의 결함으로 발생하며, 근육 병증은 칼슘 수송 장애와 관련이 있다. 당뇨병 환자에서는 글루코스 수송체의 기능 이상이 혈당 조절을 어렵게 만들고, 고혈압은 나트륨 수송 조절 장애와 연결되어 있다. 암세포는 정상 세포와 다른 막 수송 패턴을 보이며, 특히 다약제 내성은 약물 유출 펌프의 과도한 활성화로 인해 발생한다. 노화 과정에서도 막 수송 기능의 저하가 관찰되며, 이는 신경 퇴행성 질환과 혈관 노화의 중요한 요인이다. 이러한 질병들과 막 수송의 관계를 이해하면 새로운 치료법 개발의 실마리를 찾을 수 있다.

막 수송 연구는 패치 클램프 기술, 형광 현미경, 방사성 동위원소 추적 등 다양한 첨단 기법을 활용한다. 이러한 연구 방법들을 통해 단일 채널 수준에서의 이온 이동을 실시간으로 관찰하고, 수송 단백질의 3차원 구조를 밝혀낼 수 있게 되었다. 미래에는 인공 세포막과 합성 수송체 개발, 나노 기술을 이용한 표적 약물 전달 시스템, 유전자 치료를 통한 수송체 복원 등이 주요 연구 분야가 될 것이다. 인공지능을 활용한 수송 예측 모델과 개인 맞춤형 의학에서의 수송체 유전형 분석도 새로운 가능성을 제시한다. 시스템 생물학적 관점에서 막 수송 네트워크를 통합적으로 이해하는 것은 생명 현상의 복잡성을 해독하는 열쇠가 될 것이다.

목차

1. 세포막의 기본 구조
2. 막 수송의 기본 원리
3. 단순 확산의 세계
4. 촉진 확산의 비밀
5. 삼투 현상의 이해
6. 이온 채널의 구조
7. 나트륨-칼륨 펌프
8. 2차 능동 수송
9. 막 전위의 생성
10. 활동 전위의 전파
11. 시냅스 전달 과정
12. 엔도사이토시스 과정
13. 세포 분비 과정
14. 세포 내 소기관 수송
15. 식물 세포의 특수 수송
16. 막 수송 질환
17. 약물과 막 수송
18. 막 수송 연구 방법
19. 진화와 막 수송
20. 대사와 막 수송
21. 면역과 막 수송
22. 암과 막 수송
23. 노화와 막 수송
24. 미래의 막 수송 연구
25. 막 수송의 통합적 이해

인물정보

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.