단백질이 없으면 생명도 없다

●분자생물학·생명과학에서도 항상 최첨단 분야인 단백질을 '영양학·생화학적 관점'에서 풀이한 새로운 단백질 이야기다.



●단백질이 체내에서 어떻게 만들어지고 어떻게 작용하는지 단백질의 기초 지식에 근거를 두고 그보다 한 단계 높은 수준의 내용까지 우리가 꼭 알아야 할 내용만 모아서 실었다. 다양한 삽화를 곁들여 쉽고 재미있게 풀어 써 전공자는 물론 일반인들도 흥미롭게 읽을 수 있다.



●단백질이 없으면 생명도 없다! 단백질은 우리 몸에 약 10만 종이 있으며, 인체 구성 및 생명활동 지탱 등 생명현상과 직결되는 물질이다. 음식물로부터 섭취한 단백질이 체내에서 어떻게 분해되어 어떻게 신체로 변화되는지의 과정은 물론 단백질의 구조, 성질, 유전에 대해, 단백질의 이상으로 어떤 질병이 발생하는지도 알기 쉽게 해설했다.



●지은이 다케무라 마사하루(武村政春)는 영양화학을 전공하고 DNA 복제 및 단백질 연구에 매진해온 전문가로, "단백질을 아는 것은 우리 자신을 알아보는 일과도 직결되는 지극히 중요한 지적 활동"이라고 말하며 단백질의 생명활동에 대한 중요성을 다양한 방식으로 알리고 있다.



단백질이 없으면 생명도 없다!

생명의 근원인 단백질, 그 비밀은 무엇일까?



'단백질'이라는 말을 들으면 어떤 생각이 드는가? 많은 사람들이 알고 있듯이 단백질은 탄수화물, 지방과 함께 동물체에 중요한 3대 영양소의 하나다. 그런 단백질이 몸속에 흡수되어 만드는 물질이 바로 근육이다. 그러고 보면 단백질 보급원은 소, 돼지, 닭 등의 고기이면서 동시에 동물의 근육인 셈이다. 하지만 단백질이 풍부한 식품은 동물의 근육 외에도 우유, 치즈, 달걀, 콩(대두), 간, 물고기, 곤충 등 예를 들자면 끝이 없다. 이런 식품을 먹고 적당히 운동하면 적절한 근육이 만들어져서 우리 몸은 근육질로 변한다.

그러나 단백질은 결코 근육만을 만들지 않는다. 손발톱, 머리털, 침, 피부는 물론이고 인플루엔자바이러스를 해치우고 음식물을 소화하는 물질도 만든다. 우리 몸을 구성하는 물질 역시 단백질이 대부분이라고 해도 지나친 말은 아니다. 그런데 단백질은 우리 몸속에 들어오면 그 형태 그대로 쓰이지 않는다. 아미노산으로 분해되었다가 다시금 단백질 성분으로 변해 비로소 생명활동에 쓰인다.

우리 몸에는 대략 10만 종의 다양한 단백질을 가지고 있다. 그 단백질은 뇌와 근육, 뼈와 털 등 인체를 구성하며, 서로 협조해서 생명활동을 지탱한다. ●우리가 숨을 쉬는 것도 ●몸을 움직이는 것도 ●눈으로 사물을 인식할 수 있는 것도 모두 단백질 덕분이다. 그리고 단백질 자신을 만들어내고 분해하는 일 역시 단백질이 하고 있다. 결국 단백질이 없으면 생명도 없다!

한마디로, 단백질은 우리 인간을 비롯한 지구상의 모든 생물에게 가장 중요한 물질이다. 어떤 고성능 기계도 모방할 수 없는 생물의 능력을 만들어내는 나노(Nano) 규모의 만능 장치이다. 그래서 우리는 매일 단백질을 먹어야 한다. 그런데 단백질은 체내에서 어떻게 분해되어 어떻게 신체로 변화되는 것일까?



단백질은 어떻게 만들어지고, 어떻게 작용할까?

단백질을 통해 이해하는 우리 몸속의 생명현상



단백질을 알게 되면 인간을 비롯한 생물이 얼마나 화학적인지를 알게 된다. 이 책은 다양한 삽화를 곁들여서 눈에 보이지 않는 단백질의 작용을 흥미롭게 설명하는 단백질 입문서다. 아직도 밝혀지지 않은 것이 많은 신비한 물질 '단백질'에 대해 합성에서부터 구조, 성질, 유전에 이르기까지, 그리고 단백질의 이상으로 어떤 질병이 발생하는지를 알기 쉽게 설명한다. 책의 처음부터 읽다 보면 ●단백질이 생물의 몸에 얼마나 중요한지 ●인체의 생명현상이 얼마나 신비로운 과정으로 이루어지는지 ●왜 우리가 단백질을 꼭 섭취해야 하는지를 깨닫게 될 것이다.



《단백질이 없으면 생명도 없다》는 총 5장으로 구성되어 있다.

1장에서는 영양소로서의 단백질에 대해 이야기한다. 거의 대부분의 식품에 단백질이 들어 있으며, 단백질을 섭취하면 기본 단위인 아미노산으로 분해되었다가 다시 단백질이 되기까지의 과정을 설명한다. 또한 단백질 식품을 불에 익혔을 때 일어나는 단백질 변성에 대해 이야기함으로써 영양소로 섭취되었지만 몸속에 들어가는 순간 화학작용을 거친다는 사실을 흥미롭게 설명한다.



2장에서는 단백질이 근육이 되기까지의 과정을 자세히 설명한다. 영양소로 섭취되어 소화 과정을 거치고, 소화 과정에서 아미노산으로 잘게 부서졌다가 다시 단백질로 합성되는 과정은 신비하기까지 하다. 그 과정에서 벌어지는 아미노산 배열, 암호화, 전사와 번역, 폴리펩티드의 완성에 대해서는 그림을 통해 설명하기 때문에 일반 독자들도 이해하기 쉽다.



3장에서는 단백질의 다양한 기능을 설명한다. ▲단백질의 소화 과정을 돕는 단백질 ▲영양소를 운반하고 저장하는 단백질 ▲정보 전달로 세포의 작용을 돕는 단백질 ▲유전자의 발현을 돕는 단백질 ▲외부에서 들어오는 적을 물리치는 단백질 ▲다양한 온도에서 작용하는 단백질 등 그 기능은 실로 방대하다. 수명이 다한 단백질을 알아내고 죽음으로 유도하는 과정에 대해서도 다룬다. 그 내용을 읽다 보면 마치 인간의 일생을 단백질을 통해 보는 기분이 느껴진다.

4장에서는 단백질에 이상이 생겼을 때 우리 몸에 어떤 반응이 나타나는지를 설명한다. 가장 대표적인 것이 암이며, 그 외에 겸상적혈구 빈혈증, 생활습관병, 인플루엔자바이러스 등 다양한 질병이 단백질의 이상에서 비롯된다고 설명한다.



5장에서는 유전자, 식품, 인체와 관련된 단백질 이야기를 Q&A 형식으로 구성했다. 술에 강한 유전자가 있는지, 운동 실력과 관련 있는 유전자가 있는지, 장수와 유전자는 관련이 있는지, 바람기도 유전되는지, 콩이 밭에서 나는 고기로 불리는 이유는 무엇인지, 밀가루에도 단백질이 들어 있는지 등 우리 생활 속에서 생길법한 의문들에 대해 간단명료하게 설명한다.

머리말

제1장. 단백질의 성질: 날달걀을 프라이팬에 구우면 왜 달걀부침이 될까?

제1절 _ 영양소로서의 단백질
아침밥엔 단백질이 얼마나 들어 있을까?
단백질이라는 이름의 유래
식품별 생물가
제2절 _ 고기를 먹는다는 것의 의미
단백질의 기본 단위, 아미노산
20종의 아미노산과 단백질의 기능
고기를 먹는다는 건 어떤 의미일까?
제3절 _ 단백질을 구우면 어떻게 될까?
달걀부침, 불고기, 오징어구이
2차 구조
3차 구조
4차 구조와 서브유닛
단백질의 변성
불을 사용하는 것의 이점
column 1 _ '모터'와 같은 단백질

제2장. 단백질의 합성 : 보디빌더의 생활은 단백질을 생산하는 활동과 같다

제1절 _ 우리 몸을 만드는 단백질
근육 속의 단백질
단백질 종류
제2절 _ 영양소에서 몸을 만드는 단백질로
소화 과정에서 잘게 분해된다
흡수된 아미노산의 운명
아미노산 집합소
다시 단백질로 합성되는 아미노산
제3절 _ 유전암호로 단백질이 만들어진다
유전자의 본체는 DNA
아미노산 배열과 유전암호
염기 4종류로 아미노산 20종을 암호화한 체계
유전자, DNA, RNA
전사와 번역
폴리펩티드의 완성
제4절 _ 폴리펩티드는 어떻게 단백질이 될까?
폴리펩티드의 접힘
분자 샤프롱
열충격단백질
column 2 _ '제등'과 비슷한 단백질

제3장. 단백질의 작용: 물고기를 먹는 물고기가 있는가 하면, 단백질을 분해하는 단백질도 있다

제1절 _ 단백질은 단백질을 분해한다
위 속에서 일어나는 일
펩신의 작용
누런색 페인트
트립신의 단백질 분해
화학반응과 효소단백질
효소단백질의 종류와 EC 번호
효소단백질과 기질
기질 특이성
단백질의 pH 의존성
제2절 _ 몸의 기능을 유지하는 단백질
영양소를 운반하고 저장한다
정보 전달로 세포의 작용을 돕는다
유전자의 발현을 조절한다
외부에서 들어오는 적을 물리친다
제3절 _ 다양한 온도에서 작용하는 단백질
단백질의 최적 온도
호열성 세균과 PCR법
호열성 세균의 단백질
부동 단백질
제4절 _ 단백질의 장식품과 그 이용
단순단백질과 복합단백질
당이 결합된 단백질
어떠한 당이 달라붙어 있을까?
렉틴의 작용
인산화하는 단백질
제5절 _ 단백질의 죽음
어디나 존재하는 단백질, 유비퀴틴
분해될 단백질에 달라붙는 유비퀴틴
유비퀴틴과 프로테아좀의 단백질 분해 작용
column 3 _ '실감개'와 닮은 단백질

제4장. 단백질의 이상과 질병: 좋든 나쁘든 단백질은 다양한 부위에서 존재감을 드러낸다

제1절 _ 암세포에서 일어나는 단백질의 이상한 움직임
프로그램이 이상해진다
암 단백질
암 단백질은 어떤 나쁜 짓을 저지를까?
대량으로 만들어지면 큰일이다
세포 증식의 '브레이크' 구실을 하는 단백질
제2절 _ 가벼운 상처가 원인이다
겸상적혈구 빈혈증
SNP와 단백질
생활습관병과 관련있는 단백질 이상(검약 유전자의 예)
제3절 _ 변화하는 단백질과 증식하는 단백질
인플루엔자바이러스
변이하는 헤마글루티닌과 뉴라미니다아제
단백질의 형태가 변해서 생긴 질병
정상형 프라이온과 비정상형(전파형) 프라이온
column 4 _ '직립보행 로봇'과 유사한 단백질

제5장. Q&A! 재미있는 단백질 이야기: 최신 분자생물학·생명과학에서도 단백질은 항상 최첨단 분야다

제1절 _ 유전자와 단백질
Q. 술에 강한 유전자가 있을까?
Q. 운동 실력이 뛰어난 선수는 특수한 유전자를 지녔을까?
Q. 장수와 유전자는 관계가 있을까?
Q. 남자들의 바람기도 유전될까?
제2절 _ 식품의 단백질
Q. 우유와 달걀은 왜 영양가가 높을까?
Q. 인체에서 가장 큰 단백질은 무엇인가?
Q. 콩은 왜 '밭에서 나는 고기'로 불릴까?
Q. 콩을 날로 먹으면 몸에 좋지 않다는 말이 정말인가?
Q. 쌀이나 밀가루는 탄수화물(녹말) 식품인데, 단백질도 들어 있을까?
제3절 _ 우리 몸에 있는 단백질
Q. 인체의 단백질 중에서 가장 많은 단백질은 무엇인가?
Q. 우리 몸에서 가장 단단한 단백질은 무엇일까?
Q. 백내장은 눈의 단백질 때문에 생긴다는데, 사실인가?
Q. 음식물 이외에 우리 주변에서 찾을 수 있는 단백질은 무엇이 있을까?
column 5 _ '주사기'와 흡사한 단백질

맺음말
옮긴이의 말
참고도서

다케무라 마사하루 의학박사. 1969년 미에(三重)현 쓰(津)시에서 태어나 1998년 나고야대학 대학원 의학연구과를 수료, 나고야대학 조교 등을 거쳐서 현재는 도쿄이과대학 대학원 과학교육연구과 준교수로 활동하고 있다. 전문 분야는 중·고등학교 등의 이과 교원 양성을 위한 생물 교육 교재의 개발·연구, DNA 복제를 담당하는 효소인 'DNA 폴리메라아제(polymerase. 중합효소)'의 분자생물학적 연구 및 복제론 등이다.

영양화학을 전공한 그가 단백질을 연구하게 된 계기는 '항영양 인자'를 졸업 연구의 대상으로 선택하면서였다. 그때 깊어지기 시작한 단백질에 대한 관심은 연구를 할수록 더욱 깊어졌으며, "단백질을 아는 것은 우리 자신을 알아보는 일과도 직결되는 지극히 중요한 지적 활동"이라고 말하며 단백질의 생명활동에 대한 중요성을 다양한 방식으로 알리고 있다.

이 책 역시 그런 활동의 연장선이다. 단백질의 기초 지식에 근거를 두고 그보다 한 단계 높은 수준의 내용까지 우리가 꼭 알아야 할 내용만 모아서 실었다. 게다가 영양소라고 하는 보다 친근한 관점에서 접근하고 다양한 삽화를 곁들여 설명했기에 그 어떤 단백질 책보다 쉽고 재미있다.

저서로는 《DNA 복제의 수수께끼를 풀어본다》, 《생명의 중심 원리)》, 《DNA의 복제와 변모》, 《배꼽은 왜 평생 없어지지 않을까》 등이 있다.