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동물들의 모유는 서로 종이 달라도 문제 없는건가요?
안녕하세요. 네, 질문해주신 것과 같이 동물의 모유는 기본적으로 새끼의 생리적 특성과 발달 단계에 맞게 진화해 온 맞춤형 영양 공급원이라서 종이 다르면 영양적 불균형이나 소화 문제가 생길 수 있는데요, 하지만 생존 상황에서는 다른 종의 모유로도 일정 부분은 성장할 수 있기 때문에, 자연에서 혹은 가정에서 드물게 종을 넘는 이종 수유 사례가 관찰되기도 합니다. 모유는 단순히 에너지원이 아니라, 단백질, 지방, 당류, 비타민, 미네랄 조성이 각 종의 성장 속도와 신체 발달에 맞게 조절되어 있는데요 예를 들어, 송아지는 빠른 근육과 체중 증가가 필요하기 때문에 단백질과 지방 함량이 매우 높고, 강아지의 모유는 짧은 기간 안에 성장할 수 있도록 고열량에 맞춰져 있습니다. 반면 인간의 모유는 뇌 발달을 중시하기 때문에 상대적으로 단백질과 지방 함량은 낮지만, 유당 함량이 높아 에너지와 뇌 성장에 유리합니다. 따라서 종이 다른 모유를 꾸준히 섭취하면 너무 빠르거나 너무 느린 성장, 영양소 결핍, 소화불량 등이 나타날 수 있습니다.그럼에도 불구하고 방송에서 보신 것처럼 개가 새끼 고양이를, 고양이가 강아지를 젖먹이는 사례가 존재하는데, 이는 새끼가 최소한의 열량과 수분을 공급받는 데는 도움이 되기 때문인데요, 하지만 장기간 지속되면 성장의 질이 달라질 수 있기 때문에 애완동물에서는 보통 종에 맞는 분유나 사료를 별도로 제공하는 것이 좋기는 합니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.09.30
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어떤 특정한 냄새를 맡게 되면 왜 관련된 추억이 생생하게 떠올리게 되는걸까요?
안녕하세요. 네, 질문해주신 것처럼 특정한 냄새를 맡는 순간 잊고 있던 과거의 기억이 아주 선명하게 되살아나는 경험을 할 수 있는데요, 심리학과 신경과학에서는 이를 프루스트 현상이라고 부르는데, 프랑스 작가 마르셀 프루스트가 《잃어버린 시간을 찾아서》에서 홍차에 적신 마들렌 과자의 향을 맡고 어린 시절의 기억이 생생하게 되살아났던 경험을 묘사한 데서 이름이 붙었습니다.냄새 감각은 다른 감각과 달리 뇌에서 기억과 감정을 담당하는 부위와 직접적으로 연결되어 있는데요, 냄새를 맡으면 후각 수용체에서 신호가 후각망울을 거쳐 바로 편도체와 해마로 전달됩니다. 이때 해마는 기억을 담당하고, 편도체는 감정을 담당하는데, 이 두 영역이 후각 경로와 밀접하게 연결되어 있기 때문에 냄새는 기억과 감정을 강하게 자극합니다. 반면 시각·청각 같은 다른 감각들은 대개 대뇌 피질을 한 번 더 거쳐서 처리되므로, 냄새에 비해 과거의 정서적 기억을 직접 불러오는 힘은 상대적으로 약합니다.물론 대부분의 사람들이 크든 작든 이런 경험을 하지만, 민감도와 빈도에는 개인차가 있는데요, 후각에 민감한 사람일수록 특정 냄새에 얽힌 기억을 자주 떠올립니다. 또한, 후각과 관련된 기억은 보통 아주 오래되고 희미하다고 생각했던 기억을 갑자기 강렬하게 불러내는 특징이 있습니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.09.29
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우리나라 자연환경상 사이즈가 큰 도마뱀은 서식하기 힘든 환경인가요?
안녕하세요. 네, 질문해주신 것처럼 우리나라의 자연환경은 기본적으로 소형 도마뱀이 살아가는 데는 적합하지만, 대형 도마뱀이 안정적으로 정착하기에는 여러 제약이 존재한다고 보시면 됩니다.우리나라에 서식하는 도마뱀은 주로 도마뱀과와 장지뱀과에 속하는 종들로, 보통 몸길이가 10~25cm 정도로 비교적 작은 크기인데요, 대표적으로 한국도마뱀, 줄장지뱀, 관박쥐장지뱀 등이 있으며, 모두 곤충이나 거미 같은 소형 무척추동물을 주로 먹고 삽니다. 우리나라에서 대형 도마뱀이 서식하기 어려운 이유는 기후적 제약 때문인데요, 도마뱀은 변온동물이므로 체온 조절을 햇빛과 주변 환경에 의존합니다. 우리나라는 여름에는 덥지만, 겨울에는 긴 기간 동안 영하로 떨어지는데요, 소형 도마뱀은 땅속이나 낙엽 밑에서 동면하며 버틸 수 있지만, 체구가 큰 도마뱀은 대사량이 크고 동면 중에도 많은 에너지가 필요하여 이런 혹독한 겨울 환경에서 생존하기 어려운 것입니다. 또한 먹이 자원의 한계가 있는데요, 대형 도마뱀은 작은 곤충만으로는 에너지를 충당하기 어려워, 작은 포유류, 조류, 또는 풍부한 식물자원을 필요로 하지만, 우리나라 자연 생태계에서는 이 정도 크기의 먹이 자원을 안정적으로 확보하기 어렵습니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.09.29
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현대 생물학에서 DNA의 이중 나선 구조를 발견한 과학자는 누구일까요?
안녕하세요. 질문해주신 현대 생물학에서 DNA의 이중 나선 구조를 밝혀낸 과학자는 제임스 왓슨과 프랜시스 크릭인데요, 1953년에 두 사람은 DNA가 두 가닥의 폴리뉴클레오타이드가 서로 상보적인 염기쌍(A–T, G–C)을 이루며 이중 나선의 형태로 꼬여있다는 사실을 제안했습니다. 이 발견은 영국의 킹스 칼리지에서 로절린드 프랭클린과 모리스 윌킨스가 X선 회절 실험으로 얻은 데이터를 기반으로 가능했으며, 특히 프랭클린이 얻은 DNA X선 회절 사진은 구조 규명에 결정적인 역할을 했는데요, 이중 나선 구조의 발견은 유전 정보가 어떻게 저장되고 복제되는지에 대한 분자적 원리를 이해하는 데 핵심적인 전환점이 되었고, 이후 분자생물학이라는 학문 분야가 본격적으로 발전하는 계기가 되었다고 보시면 됩니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.09.29
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단백질의 2차 구조(α-나선, β-병풍 구조)가 수소 결합에 의해 안정화된다고 하는데, 그 원리는 무엇인가요?
안녕하세요. 네, 질문해주신 것과 같이 단백질의 2차 구조인 α-나선과 β-병풍 구조는 펩타이드 골격에서 형성되는 수소 결합에 의해 안정화됩니다. 이때 단백질은 아미노산이 펩타이드 결합으로 연결된 선형 고분자로, 펩타이드 결합은 부분적인 이중결합 성격을 가지기 때문에 C=O와 N–H가 같은 평면 위에 고정됩니다. 이로 인해 단백질의 주사슬은 –N–Cα–C–가 반복되는 형태를 가지며, 이 과정에서 카보닐기의 C=O와 아마이드기의 N–H는 모두 수소 결합을 형성할 수 있는 중요한 요소라고 볼 수 있습니다.먼저 α-나선 구조에서는 아미노산들이 오른손 나선 형태로 배열되며, 각 잔기의 C=O는 네 개 뒤에 위치한 잔기의 N–H와 수소 결합을 형성하는데요, 이렇게 규칙적인 결합이 나선 전체에 반복적으로 형성되면서 나선 구조가 단단히 고정됩니다. 다음으로 β-병풍 구조에서는 사슬이 일직선으로 펴진 후 서로 나란히 배열되며, 인접한 가닥 사이에서 한쪽의 C=O와 다른 쪽의 N–H가 수소 결합을 이루게 됩니다. 이때 평행 배열과 역평행 배열이 가능하며, 특히 역평행 배열은 결합이 더 직선적이어서 안정성이 높습니다. 즉, 수소 결합은 C=O 산소의 부분 음전하와 N–H 수소의 부분 양전하 간의 전기적 인력에 기반하며, 방향성이 있어 특정한 각도에서 가장 안정하게 형성되는 것인데요, 개별 결합의 힘은 약하지만 다수의 수소 결합이 규칙적으로 누적되면서 단백질의 2차 구조 전체가 매우 안정해집니다. 감사합니다.
학문 / 화학
25.09.29
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반데르발스 힘이 분자의 분자량에 따라 커지는 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 네, 질문해주신 것처럼 '반데르발스 힘'은 모든 분자 사이에 존재하며, 특히 분자량이 커질수록 강해지는 경향이 있습니다. 반데르발스 힘 중에서 분자량과 가장 관련이 깊은 것은 London 분산력인데요, 이때 분자 내 전자들은 항상 움직이고 있기 때문에 순간적으로 전하 분포가 불균등해질 수 있으며 순간 쌍극자가 형성됩니다. 이 순간 쌍극자가 인접한 분자의 전자 분포를 유도하여 또 다른 쌍극자를 만들고, 두 분자는 약한 인력으로 끌어당기게 됩니다.분자량이 커질 수록 힘이 커지는 이유는 전자수가 증가하기 때문입니다. 분자량이 커진다는 것은 보통 원자핵에 더 많은 양성자·중성자가 있고, 전자 수가 많다는 뜻인데요, 전자가 많으면 순간적인 전하 불균형로 인해 순간 쌍극자을 만들 가능성이 커지고, 쌍극자의 크기도 더 커지며 결과적으로 분산력의 세기가 증가하는 것입니다. 또한 분자가 커지면 다른 분자와의 접촉 면적도 증가하는데요, 이때 분산력은 분자 간 면적 접촉에 비례하므로, 분자가 클수록 분자 간 상호작용이 더 강해지게 되는 것입니다. 감사합니다.
학문 / 화학
25.09.29
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배위 공유 결합이 생성될 때, 공여자 원자와 수용자 원자의 오비탈은 어떻게 상호작용하나요?
안녕하세요. 네, 질문해주신 것과 같이 배위 결합은 공유결합의 일종으로 일반적인 공유 결합과 본질적으로는 동일하게 오비탈의 겹침으로 이루어지지만, 전자쌍의 출처가 한쪽 원자인 리간드에 치우쳐 있다는 점이 특징인데요, 우선 배위 결합에서 전자의 공여자는 비공유 전자쌍을 가지고 있는 원자이며, 전자의 수여자는 전자를 받을 수 있는 빈 오비탈을 가지고 있는 원자나 이온입니다. 따라서, 결합 형성 과정은 공여자의 충만된 오비탈로부터 수용자의 비어 있는 오비탈 로 전자쌍이 이동하여 두 오비탈이 겹쳐짐으로 볼 수 있습니다.이때 공여자의 오비탈은 보통 s 오비탈, p 오비탈, 혹은 혼성 오비탈(sp³ 등) 에 있는 비공유 전자쌍이 사용되는데요, 예를 들어서 NH₃의 질소는 sp³ 혼성 오비탈 중 하나에 비공유 전자쌍을 가지고 있으며, 이 오비탈이 결합에 사용됩니다.다음으로 수여자의 원자 오비탈과 같은 경우에는 금속 이온의 경우, 일반적으로 빈 d 오비탈, 빈 p 오비탈, 혹은 빈 hybrid orbital 이 수용자로 작용하는데요, 예를 들어서 Al³⁺ 같은 경우 3p, 3d 오비탈이 비어 있어서 전자를 받아들일 수 있습니다. 이때 공여자 오비탈과 수용자 오비탈이 위상을 맞추어 겹치게 되면 새로운 분자 오비탈 형성되고, 전자쌍은 이제 두 원자 사이에 공유되며, 전자는 여전히 공여자가 제공했지만, 결합 자체는 일반 공유 결합과 구별되지 않게 되는 것입니다. 감사합니다.
학문 / 화학
25.09.29
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전자쌍 반발 이론에서 비공유 전자가 결합각에 어떤 영향을 주나요?
안녕하세요. 질문해주신 것처럼 전자쌍 반발 이론(VSEPR)에서는 중심 원자를 둘러싸고 있는 전자쌍들 간의 반발력을 고려하여 분자의 입체 구조를 설명하는데요, 우선 결합전자쌍은 원자와 원자 사이에서 공유되는 전자쌍으로, 두 원자핵 사이에 위치하여 전자 구름이 비교적 좁게 퍼져 있기 때문에 따라서 다른 전자쌍과의 반발력이 상대적으로 작습니다. 반면에 비공유 전자쌍은 한 원자에만 속해 있으며, 결합에 사용되지 않기 때문에 원자핵 한쪽에 집중된 전자 구름을 형성하는데요, 이때 전자 밀도가 크고 넓게 퍼져 있어서 결합 전자쌍보다 더 강한 반발력을 주변 전자쌍에 미칩니다. 마지막으로 홀전자는 자유 라디칼 등에 존재하는데, 짝을 이루지 않으므로 전자 구름이 한 쪽에 상대적으로 작게 분포하며 이때 반발력은 결합 전자쌍보다는 크지만, 완전한 비공유 전자쌍보다는 작다고 볼 수 있습니다. 따라서 반발 영향력은 결합 전자쌍 < 홀전자 < 비공유 전자쌍 순서라고 보시면 되겠습니다. 감사합니다.
학문 / 화학
25.09.29
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전자쌍이 홀수인 분자는 루이스 구조로 완전히 설명하기 어려운데, 이 경우 결합을 어떻게 이해할 수 있나요?
안녕하세요. 네, 질문해주신 것과 같이 전자 수가 짝수가 아닌 홀수개의 전자를 가진 화학종인 라디칼은 전자쌍을 모두 채워 그려내는 일반적인 루이스 구조만으로는 안정적인 전자 배치를 설명하기 어려운데요, 대표적인 예로 일산화질소(NO)가 있는데, 이 분자는 총 11개의 원자가 전자를 가지므로 전자쌍만으로는 모든 전자를 채울 수 없습니다.이러한 경우에는 루이스 구조의 확장 개념을 사용하는 방식으로 이해해볼 수 있는데요, 우선 NO의 경우 질소와 산소 사이에 이중 결합을 배치한 뒤, 남는 홀전자 하나를 질소 원자에 두어 설명할 수 있습니다. 이는 완벽하게 안정적인 구조는 아니지만, 최소한의 전자 배치를 통해 분자의 성질을 나타낼 수 있으며 이런 방식은 흔히 자유 라디칼 상태로 표시되며, 반응성이 큰 이유도 이 홀전자가 다른 원자나 분자와 쉽게 상호작용하기 때문입니다. 또한 보다 정밀하게는 분자 궤도함수 이론을 통한 이해가 필요한데요, 루이스 구조는 전자쌍을 국소화된 형태로 생각하는데 반해, MO 이론은 전자를 분자 전체에 걸쳐 비국소화된 상태로 설명합니다. 이때 NO의 경우 결합 차수는 2.5로 계산되는데, 이는 단순한 이중 결합이나 삼중결합으로 표현되지 않는 중간 성질을 가짐을 보여주며 다시 말해, 홀전자가 결합 궤도와 반결합 궤도의 에너지 상태에 영향을 주어 결합이 부분적으로 강화된 형태로 존재한다고 이해할 수 있겠습니다. 감사합니다.
학문 / 화학
25.09.29
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얼음이 물보다 밀도가 작은 이유를 화학 결합의 측면에서 설명하면 무엇인가요?
안녕하세요. 네, 말씀해주신 것과 같이 물은 일반적인 물질과 달리 고체 상태인 얼음일 때 밀도가 더 낮아 물 위에 뜨는 독특한 성질을 보이는데요, 이 현상은 바로 분자 간의 힘인 수소 결합이라고 보시면 되겠습니다.물 분자는 극성을 띠고 있으며, 산소가 부분적으로 음전하를, 수소가 부분적으로 양전하를 가져 서로 강하게 끌어당기는데요, 이때 물 분자 사이에는 수소 결합이 형성되는데, 얼음이 형성될 때는 이 수소 결합이 가장 안정한 배치를 취하면서 규칙적인 격자 구조를 만듭니다. 이 격자 구조는 각 물 분자가 사면체 모양으로 네 개의 이웃과 수소 결합을 이루도록 배치된 형태인데요, 그런데 이 구조는 분자들이 서로 일정한 간격을 두고 배열되도록 강제하기 때문에 빈 공간이 많이 생기게 되며, 그 결과 얼음은 분자 배열이 덜 빽빽하여 부피가 커지고, 따라서 밀도는 액체 물보다 작아집니다.반대로 액체 상태의 물에서는 수소 결합이 끊어졌다 다시 형성되는 과정을 반복하면서, 분자들이 보다 가까이 접근할 수 있는데요, 이 때문에 물은 같은 질량일 때 얼음보다 부피가 작고, 결과적으로 밀도가 더 큰 상태가 되는 것입니다. 감사합니다.
학문 / 화학
25.09.29
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