책 제목 - 극지과학자가 들려주는 결빙방지단백질 이야기
지은이 - 김학준, 강성호
출판사 - 지식노마드
목차 - 1장 추운 곳에서만 살 수 있는 생물들 / 1. 얼음 왕국에는 수많은 생명이 살고 있다 / 2. 추위를 견디는 것은 얼음과의 싸움 / 2장 생명에 꼭 필요한 물, 물은 왜 그렇게 중요할까 /1. 물은 얼음보다 무겁다 / 2. 생명 활동의 모든 것을 담을 수 있는 용매 / 3. 물의 특성은 수소결합에서 나온다 / 4. 어는점 내림과 삼투압 / 5. 극지 해빙은 미소생물의 서식처 / 박스1. 해빙에 사는 미소생물들 / 3장 극지에서 생물은 추위를 어떻게 견딜까 / 1. 세포막이 딱딱하게 굳지 않도록 한다 / 박스1 극지생물에서 찾아낸 자외선 차단물질 / 2. 물이 빠져나가는 것을 막는다 / 3. 추울 때는 몸에서 물을 빼버린다 / 4. 세포 바깥에 보호막을 만든다 / 5. 갑작스런 추위에 의한 단백질 변성을 막는다 / 박스2 단백질의 구조가 기능을 결정한다 / 6. 극지생물은 얼음도 이겨낸다: 얼음이 생기지 않게 하거나, 얼음이 생겨도 참거나 / 4장 얼음이 생기지 않게 하는 결빙방지단백질 / 1. 물고기 피에는 얼음이 생기지 않게 하는 물질이 있다 / 2. 얼음에 붙어 얼음의 성장을 막는 결빙방지단백질 / 박스1 결빙방지단백질은 얼음의 재결정화도 막는다 / 3. 얼음과의 결합 구조에 따라 어는점이 달라진다 / 4. 얼어붙은 호수와 해빙에서 결빙방지단백질을 찾다 / 5. 혈액과 장기를 보존하는 무독성의 동결보호제
이 책에서는 극지생물이 추운 환경에서 살아가는 데 큰 장애가 되는 물과 얼음이 왜 그렇게 생명체에 필요한지 알아보고, 추위를 이겨내기 위해 극지생물들은 어떤 삶의 전략을 펼치고 있는지 찾아본다. 그리고 그런 전략 중의 하나인 결빙방지단백질의 발견 과정과 구조를 살펴보고, 얼음이 더 커지지 않게 하는 단백질의 놀라운 메커니즘은 물론 앞으로 다양하게 활용될 응용까지 들여다본다.
- [교보문고 책 소개]
이번에 소개할 책은
그림으로 보는 극지과학 시리즈 중 하나인
<극지과학자가 들려주는 결빙방지단백질 이야기> 입니다.
그림으로 보는 극지과학 시리즈는
평소에는 잘 접하기 힘든 남극과 북극에 대해
각각의 연구분야별로 잘 설명해 놓은 책인데요.
이번에는 결빙방지단백질에 관한 내용을 선택해 보았습니다.
지구상에서 생물의 75퍼센트가 섭씨 5도 이하의 추운 지역에 살고 있다고 합니다.
극지와 같은 추운 환경에도 박테리아를 포함하여 수많은 극지 생물이 서식하고 있죠.
극지 생물들은 극한의 추위 환경에서 어떻게 견딜 수 있을까요?
극지 생물들의 추위를 견디는 방법을 간단히 소개하려고 합니다.
1. 극지 생물은 세포막이 딱딱하게 굳지 않도록 한다.
온도가 떨어지게 되면 생체막의 유동성이 떨어져서 단단히 굳게 되는데,
이렇게 유동성이 떨어진 세포막은 기능이 마비되어 생물이 살 수 없게 됩니다.
세포막이 굳는다는 표현은 버터에 열을 가하면 녹지만, 상온에 두면 고체인 것을
생각해보면 쉽게 이해할 수 있어요.
저온에서 적응하기 위해 극지 생물들은 온도 변화에 따라
인지질 막의 조성을 바꿔 막의 유동성을 유지합니다.
인지질의 꼬리 부분인 지방산의 불포화도를 증가시키고,
지방산의 평균 길이를 줄이며, 지방산에 가지를 만드는 등의 전략을 취해
지방산의 녹는점을 낮춰 낮은 온도에서도 집아산이 액체 상태로 존재할 수 있도록 합니다.
2. 극지 생물은 물이 빠져나가는 것을 막는다.
온도가 영하로 내려가게 되면 세포 주위의 물이 먼저 얼기 시작하면서
세포 안보다 밖 용액의 농도가 높아지게 됩니다.
그러면 삼투압 현상으로 인해서 농도가 낮은 세포 안의 용매인 물이 농도가 상대적으로 높은 세포 바깥으로 빠져나갑니다.
물분자가 세포에서 빠져나가고 온도가 낮아지면 세포 내에도 얼음이 생기게 되고,
세포 내 물 분자가 줄어들면 단백질과 핵산이 서로 억기고 침전되는 등
아예 세포가 제 기능을 할 수 없게 됩니다.
극지 생물은 물이 빠져나가는 것을 막기 위해
세포질 내 수용성 용질의 양을 늘려 용액의 농도를 높이는 전략을 취합니다.
이때 만들어 내는 용질은 분자량이 작으면서 물에 잘 녹는
글리신, 프롤린, 베타인, 글리신베타인, 글리세롤, 트레할로스, 마니톨, 소비톨과 같은
아미노산이나 당류입니다. 이 물질들이 세포 내 축적이 되면 삼투현상을 막을 수 있고
동시에 어는점을 낮춰 세포가 어는 것을 막아줍니다.
3. 어떤 극지 생물은 몸에서 아예 물을 빼버린다.
체내에 얼음이 생긴 상태로 월동하면 결국 세포가 파괴되기 때문에
북극 톡토기는 겨울이면 아예 몸 안의 물을 빼버립니다.
스스로 탈수하는 전략을 이용하여 저온에서 생존할 수 있는 것입니다.
4. 극지 생물은 세포 바깥에 보호막을 만든다.
극지 미세조류와 미생물은 세포외 다당류를 합성하여 세포 밖으로 분비하는 전략을 취합니다.
세포외 다당류는 미생물이 항체, 독성물질, 중금속, 원생동물 및 박테리오파지 등으로부터
세포를 보호하는 역할을 하고, 수분 증발을 막으며, 영양분과 유기물을 흡수하고 확보합니다.
5. 극지 생물은 갑작스런 추위에 의한 단백질 변성을 막는다.
온도가 급격히 떨어지면 저온충격을 받아 세포막의 유동성이 감소하고,
탈수 현상, 단백질 저온 변성 등이 일어나게 되는데,
이런 충격을 완하하기 위해 극지 생물은 저온충격단백질을 만들어 냅니다.
저온충격단백질은 온도가 내려가 안정적인 구조를 형성해 유전정보를 제대로
읽어낼 수 없는 tRNA가 2차 구조를 형성하지 못하게 만들고,
온도가 내려가 소수성 아미노기 사이에 물분자가 끼어드는 단백질 변성을 막습니다.
책에 전문적인 용어들이 많이 나와 읽기 쉽지는 않지만,
극지 생물에 관심이 있는 분들이라면
한번 쯤 재밌게 읽어볼 수 있을 것 같습니다.
다음에는 시리즈의 다른 책도 읽어보도록 하겠습니다 :-)
개인적인 책 평가
★★★☆☆
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