답변 내역

안녕하세요.네, 말씀해주신 것과 같이 동물에서는 오직 간에서만 당 신생 합성 과정이 일어날 수 있는데요, 우선 해당과정의 반대 과정이 당 신생인데, 단순히 해당과정을 역으로 돌리는 것은 불가능합니다. 왜냐하면 헥소키나아제, PFK-1, 피루브산 키나아제 반응가 관여하는 해당과정의 단계는 ΔG가 크게 음수라서 비가역적이기 때문입니다. 따라서 이를 우회할 수 있는 특수 효소가 필요한데요, 피루브산 카복실화효소, 과당-1,6-이인산가수분해효소, 포도당-6-인산가수분해효소라는 특정 효소들이 간에만 존재하기 때문에 간에서만 당 신생이 일어나는 것이며 근육이나 뇌 같은 조직은 이런 효소가 없기 때문에 해당과정은 잘 하지만, 당 신생은 할 수 없습니다. 감사합니다.

안녕하세요. 네, 말씀해주신 것과 같이 세포 내에서 ATP를 합성할 수 있는 기작으로는 크게 기질 수준의 인산화와 화학 삼투적 인산화가 있는데요, 우선 기질수준의 인산화는 해당과정(glycolysis)이나 TCA 회로 일부 반응으로 일어나며 어떤 고에너지 기질(예: 1,3-비스포스포글리세르산, 포스포엔올피루브산)이 직접 ADP에 인산기를 붙여 ATP를 만듭니다. 이 과정은 효소 의존적이고, 한 분자당 ATP 생산량이 제한적인데요 따라서 기질수준 인산화만으로는 ATP 생산량이 매우 적습니다. 반면에 화학 삼투적 인산화는 전자전달계(ETC)를 통해 NADH, FADH₂의 전자를 산소로 전달하면서 막을 사이에 두고 H⁺ 농도 기울기(프로톤 기울기)를 형성하는데요, 이때 만들어진 전기화학적 퍼텐셜을 ATP 합성효소(ATP synthase)가 이용해서 대량의 ATP를 합성합니다. 즉 화학삼투적 인산화는 NADH/FADH₂가 가진 고에너지 전자를 전자전달계에 넘기고, 그 에너지로 수많은 H⁺를 막 건너 펌핑해서 큰 전기화학적 기울기를 만들고, 이 기울기를 이용하면 ATP 합성효소가 반복적으로 다량의 ATP를 만들 수 있는 것입니다. 감사합니다.

안녕하세요.질문해주신 '질산납(Pb(NO₃)₂) + 아이오딘화칼륨(KI) → 노란색 앙금 PbI₂ (아이오딘화납)' 반응에서는 아이오딘화 이온(I⁻)이 존재할 때 일어나는 앙금 반응인 것인데요, 흔히 '아이오딘-아이오딘화칼륨 용액'이라고 부르는 건, 요오드(I₂) 자체는 물에 잘 안 녹지만, 아이오딘화 이온(I⁻)과 함께 있으면 I3− (트리요오드화이온)형태로 안정적으로 녹아 있게 됩니다. 즉, 이 용액에는 I₂ + I⁻ ⇌ I₃⁻ 평형이 성립하고 있고, 실제로는 자유 I⁻ 이온도 함께 존재하는 것인데요, 따라서 아이오딘-아이오딘화칼륨 용액을 사용하면 용액 속의 I⁻ 이온이 여전히 존재하므로 Pb²⁺와 만나 PbI₂ 앙금을 형성할 수 있습니다. 다만 동시에 I₂(혹은 I₃⁻)가 존재하기 때문에, 단순한 KI 용액보다 반응 환경이 더 복잡해지는데요, Pb²⁺와 반응해 앙금이 생기지만, 남아 있는 I₂는 노란색 앙금(PbI₂)의 색과 겹쳐서 색상 관찰이 혼동될 수 있고, 경우에 따라서는 용액이 갈색 또는 진한 색으로 보일 수도 있습니다. 감사합니다.

안녕하세요. 네, 질문해주신 소화제 지방 분해 실험에 대해 답변해드리자면, 우선 실험 상황이 기질은 지방이고 조건은 산성, 염기성, 중성으로 세 가지 pH입니다. 효소 제제로서 베아제, 훼스탈은 소화효소를 함유하고 있으며, 까스활명수는 주로 소화제제(위장관 운동 촉진, 가스 제거)로 효소는 거의 없습니다. 지방(트리글리세리드)은 리파아제에 의해 글리세롤과 지방산으로 분해되는데요, 이때 생성된 지방산은 염기성 조건에서 음이온 형태(R–COO⁻)로 존재하며, 물과 결합해 비누화 현상이 일어날 수 있습니다. 이 과정에서 지방산염이 미세한 고체/액적 상태로 석출되거나 유화되면서 흰색 고리(탁한 띠)가 관찰될 수 있으며, 즉, 염기성 환경에서 효소가 지방을 분해해 자유 지방산을 만들고 지방산이 염기와 반응해 불용성 비누성 물질이 형성되면서 흰 고리로 보이는 것입니다. 감사합니다.

안녕하세요. 질문해주신 헬륨은 독특하게도 지구가 아니라 태양에서 먼저 발견된 원소인데요, 1868년 8월 18일, 프랑스의 천문학자 피에르 장센이 인도에서 일어난 개기일식을 관측하다가 태양 스펙트럼에서 특이한 노란색 선을 발견했으며, 이후 1895년에 영국 화학자 윌리엄 램지 우라늄 광물인 클리베이트에서 실제로 헬륨 기체를 분리해내면서 이렇게 해서 헬륨이 지구에서도 존재한다는 것이 입증되었습니다. 18족에 속하는 헬륨은 무색, 무미, 무취의 기체인데요, 공기보다 훨씬 가벼우며 비활성기체이기 때문에 화학 반응을 거의 하지 않습니다. 또한 끓는점이 –269℃로, 모든 원소 중 가장 낮은 끓는점을 가지며, 공기보다 가볍지만, 수소처럼 폭발 위험이 없어 풍선이나 비행선에 안전하게 사용됩니다. 또한 초전도 자석을 사용하는 MRI(자기공명영상 장치), 입자가속기 등에서 액체 헬륨을 초저온 냉각제로 사용될 수 있습니다. 감사합니다.

안녕하세요.네, 질문해주신 것과 같이 겉보기에는 연소와 세포 호흡 모두 유기물 + O₂ → CO₂ + H₂O + 에너지”라는 점에서 동일한 화학 반응식을 가지고 있지만, 실제로 세포 호흡이 더 효율적으로 많은 에너지(ATP)를 확보할 수 있는 이유는 바로 에너지 방출 방식의 차이 때문입니다. 우선 연소란 불을 붙여서 한 번에 산화하는 방식으로 매우 급격한 반응이며, 방출된 에너지 대부분이 열로 나가는데요, 생체가 바로 활용할 수 있는 화학 에너지(ATP)로 변환되지 못하며 즉, 반응 총 에너지 양은 크지만 쓸모 있는 형태로 저장이 거의 불가능합니다. 반면에 세포호흡은 말씀해주신 것처럼 수많은 효소 반응을 통해 유기물을 단계적으로 산화하며 전자가 고에너지 분자(NADH, FADH₂)에 차례대로 전달되고 방출 에너지를 작은 단위로 나눠 ATP라는 화학적 에너지 통화로 저장하기 때문에 열 손실이 줄고, 화학 에너지로 전환되는 비율이 훨씬 높은 것입니다. 감사합니다.

안녕하세요. 네, 질문해주신 것처럼 미토콘드리아와 엽록체의 경우 각각 내막과 틸라코이드막에 카디오리핀을 가지고 있습니다. 카디오리핀은 세포의 미토콘드리아 내막 같은 특수 막에 존재하는 인지질로, 막의 수소이온(H⁺) 투과성 억제에 중요한 역할을 하는데요, 우선 카디오리핀은 네 개의 지방산 사슬을 가진 인지질로, 일반적인 인지질보다 훨씬 크고 복잡한 구조를 가지고 있습니다. 머리 부분이 강하게 음전하를 띤 인산기 두 개로 되어 있고, 이러한 독특한 구조가 막에서 더 치밀하고 안정적인 지질 이중층을 형성하게 됩니다. 또한 카디오리핀의 머리 부분은 음전하가 강해 수소이온(H⁺)과 쉽게 결합하며, 이때 수소이온은 단순히 결합-해리되면서 막을 자유롭게 통과하지 못하고 머리 그룹 근처에서 ‘가둬진 상태’가 되는 것입니다. 또한 네 개의 지방산 사슬 덕분에 막 내에서 카디오리핀이 다른 지질과 강한 상호작용을 하며 막 유동성을 줄이고, 더욱 두껍고 치밀한 구조를 형성하게 됩니다. 즉 카디오리핀은 미토콘드리아 내막의 호흡효소 복합체(I, III, IV, ATP 합성효소)에 결합해 안정화시키며, 이로 인해 수소이온은 효소 단백질이 만든 경로(프로톤 펌프)를 통해서만 이동 가능하도록 하여 무분별한 확산 억제됩니다. 감사합니다.

안녕하세요. 네, 말씀해주신 것처럼 보조배터리는 사용에 주의를 해야하는데요, 보조배터리 화재는 최근 몇 년간 뉴스에서 종종 보도될 정도로 개인과 공공장소 모두에서 위험할 수 있는 문제라고 할 수 있습니다. 대부분의 보조배터리는 리튬이온(Li-ion) 또는 리튬폴리머(LiPo) 배터리를 사용하는데요, 에너지 밀도가 높아 작은 크기에서도 많은 전력을 저장할 수 있어서 편리하지만 내부 구조가 복잡하고, 과충전, 과방전, 물리적 손상에 취약하다는 단점이 있습니다. 정품 충전기가 아니거나 충전 전압, 전류를 제대로 제어하지 못하면 배터리 내부에서 열이 발생할 수 있으며, 떨어뜨리거나 눌리면 셀 내부의 단락으로 인해 급격한 발열이 나타나 연쇄 화재가 가능하기 때문에 주의가 필요합니다. 따라서 안전하게 사용하기 위해서는 제조사 권장 전압과 전류 준수하시고 충전할 때는 자리를 비우지 않고, 안전한 표면에 두는 것이 좋습니다. 감사합니다.

안녕하세요. 네, 나노기술에 대해서 질문해주셨는데요, 나노기술은 현재 이미 활발히 연구되고 있고, 향후 20~30년 내에 인간 생활과 산업 전반에 큰 변화를 가져올 가능성이 높습니다. 나노기술의 정의는 이름에서도 알 수 있듯이 1~100nm 수준에서 물질을 설계, 제조, 조작하는 기술을 말하는데요, 나노약물 전달체, 암세포 표적 치료, 초소형 반도체, 나노센서 등으로 활용될 수 있으며, 과거 인터넷, 스마트폰처럼 단일 기술이 폭발적으로 사회 변화를 이끄는 패턴이 나노기술에서도 관찰될 가능성이 높습니다. 즉 나노기술은 이미 여러 분야에서 발전 중이며, 기술 융합과 연구 장비 개선으로 인해 향후 20~30년 내 인간 생활에 큰 변화를 줄 가능성이 큽니다. 감사합니다.