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백반증의 원인은 무엇이며 왜 햇빛을 받을경우 문제가 되나요?
안녕하세요.백반증은 피부의 색을 결정하는 멜라닌 색소가 소실되어 하얗게 변하는 만성 피부질환입니다.단순한 미용상의 문제라기보다는 자가면역학적, 유전학적 요인이 복합적으로 작용하는 것으로 알려져 있고 말씀하신 것처럼 최근에는 한국을 포함한 여러 나라에서 환자 수가 점차 늘어나고 있으며, 성인 이후에도 발병할 수 있습니다.현재까지 정확히 하나의 원인으로 규명된 것은 없지만, 가장 유력한 이유는 자가면역학적 인식 때문입니다. 면역계가 멜라닌 색소를 외부물질로 인식하고 공격하면서 파괴시키는 것이 주된 원인으로 추정되며 실제로 백반증 환자에게서는 자가항체나 T세포의 과활성화가 자주 관찰됩니다. 이 때문에 갑상선 질환, 제1형 당뇨병, 류머티즘 등 다른 자가면역 질환과 동반되는 경우도 있습니다.또한 백반증은 가족 내 발생률이 약 5~10% 정도로, 특정 유전자인 HLA 관련 유전자, TYR, NLRP1 등이 관여한다고 알려져 있습니다. 그러나 단일 유전병은 아니며, 여러 유전적 취약성이 환경적 요인과 함께 작용합니다.성인 이후에도 발병할 수 있는 이유는 멜라닌 세포는 평생 유지되는 세포이지만, 면역계의 이상이나 스트레스, 호르몬 변화, 감염 등으로 인해 후천적으로 파괴될 수도 있기 때문인데요 따라서 어린 시절이 아니라도, 성인이 된 뒤에도 갑자기 얼굴, 손, 팔, 입가 등에서 흰 반점이 나타날 수 있습니다. 감사합니다.
학문 / 화학
25.10.12
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핫플레이트에서 비커 사용해도 될까요?
안녕하세요.네, 실험실에서 핫플레이트 위에 비커를 올려놓고 가열하는 것은 흔히 하는 일이며, 내열 유리 비커라면 핫플레이트 사용은 안전하고 다만 온도 상승 속도와 교반 조건을 조절하시는 것이 좋습니다.보로실리케이트 유리로 된 비커는 열팽창이 작아 직접 가열 가능하며 다만 일반 유리, 표시 없는 저가형의 경우에는 급격한 온도 변화에 깨질 수 있으므로 사용 금지입니다.또한 비커를 차가운 상태에서 바로 고온으로 가열하거나 가열된 비커를 찬 물에 담그는 행위는 바람직하지 않은데요, 처음엔 낮은 온도에서 천천히 가열하시고, 용액이 녹기 시작하면 조금씩 온도를 높이는 것이 좋습니다. 감사합니다.
학문 / 화학
25.10.12
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오존층이 파괴되는 화학적 과정은 어떻게 일어나나요?
안녕하세요.오존층은 약 15~30 km 높이의 지구 성층권에 존재하며, 태양 자외선을 흡수하여 생명체를 보호하는 자연의 자외선 차단막인데요 하지만 인공적으로 배출된 특정 화합물인 프레온가스가 대기 중에서 광분해되면서 염소 라디칼을 생성하고, 이 라디칼이 연쇄적으로 오존을 산소로 분해함으로써 파괴됩니다.즉 오존층 파괴는 CFCs와 같은 인공 화합물이 자외선에 의해 염소 라디칼을 방출하고, 그 라디칼이 촉매적으로 오존을 연속 분해함으로써 일어나는데요, 이 과정을 통해 성층권의 오존 농도가 감소하면 자외선 B(UVB)가 지표에 더 많이 도달하여, 피부암, 백내장, 식물 성장 저해, 해양 생태계 교란 등 다양한 생물학적 피해가 발생하게 되는 것입니다. 감사합니다.
학문 / 화학
25.10.11
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산성비는 어떤 반응을 통해 생기나요?
안녕하세요.산성비는 대기 중의 산화성 기체 오염물질이 물과 반응하여 생성된 산성 물질이 빗물에 녹아 pH가 5.6 이하로 낮아진 비인데요, 이는 인위적 대기오염과 화학 반응이 결합되어 생기는 대기 화학 현상입니다.우선 산성비는 주로 이산화황과 질소산화물이 대기 중에서 산화되어 산으로 변하는 과정을 수반합니다.순수한 빗물도 이산화탄소가 녹아 탄산을 만들어 pH 약 5.6을 가지며 이런 수준의 산성비는 토양, 식물, 건축물에 심각한 영향을 미칩니다.질문하신 것처럼 산성비가 대리석을 부식시키는 이유는 대리석이나 석회암의 주성분은 탄산칼슘(CaCO₃)으로 산과의 반응에 매우 민감하기 때문입니다. 산성비 속의 황산 또는 질산이 대리석 표면과 접촉하면 중화 반응이 일어나는데요 이러한 반응으로 인해 조각상, 고대 건축물의 세부 문양이 점차 마모되고 표면이 거칠어지는 현상이 나타납니다. 감사합니다.
학문 / 화학
25.10.11
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이온 교환 반응이 정수 처리 및 반도체 세정 공정에 활용되는 주요 원리는?
안녕하세요.이온 교환 반응은 용액 속의 불순물 이온을 고체 상태의 이온 교환 수지 내부의 이온과 교환하여 제거하는 화학적 정화 과정인데요, 질문하신 것처럼 이 기술은 정수 처리, 반도체 세정 공정, 제약 및 식품 산업 등에서 고순도 물을 확보하기 위해 필수적으로 사용됩니다. 우선 이온 교환 수지는 일반적으로 고분자 매트릭스에 음전하 혹은 양전하를 가진 작용기가 결합되어 있는 구조로, 이 작용기가 전하를 유지하기 위해 교환 가능한 반대 전하의 이온을 가지고 있는데, 용액 속의 이온과 전하적 평형을 이루기 위해 서로 이온 교환 반응이 일어납니다.정수 처리에서는 주로 연수화, 즉 경도 제거와 탈염에 이온 교환 반응이 사용되는데요 경도 제거란 물 속의 Ca²⁺, Mg²⁺ 이온은 석회질의 원인이 되므로 이를 Na⁺형 양이온 교환 수지가 흡착하여 Ca²⁺, Mg²⁺를 제거합니다. 또한 양이온 교환 수지와 음이온 교환 수지를 연속적으로 배치하면, 모든 이온이 제거되어 H⁺와 OH⁻만 남게 되고, 이들이 결합하여 순수한 H₂O가 됩니다.반도체 제조는 나노 단위의 오염도가 성능에 큰 영향을 주기 때문에, 사용되는 물은 불순물 농도가 1억분의 1 이하의 ppb 수준으로 관리되며 이때 이온 교환 반응은 금속 이온, 염류 제거에 사용됩니다. 즉 반도체 공정에서 금속 이온인 Cu²⁺, Fe³⁺ 등은 회로 오염을 유발하므로, 이온 교환 수지를 통해 완전히 제거합니다. 감사합니다.
학문 / 화학
25.10.11
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방향제나 탈취제는 냄새 분자를 어떻게 없애는 건가요?
안녕하세요. 김지호 전문가입니다.방향제는 말 그대로 좋은 향을 퍼뜨려서 불쾌한 냄새를 덮는 역할을 하는데요, 따라서 이 경우 화학 반응이 일어나는 것은 아니며, 후각 수용체에 대한 경쟁 효과가 작용합니다. 냄새 분자는 후각세포의 수용체 단백질에 결합하여 냄새로 인식되는데 방향제의 향 분자가 훨씬 강하거나 더 잘 결합할 경우, 후각이 그 향을 우선적으로 감지하게 되어 원래의 불쾌한 냄새는 감각적으로 억제되는 것입니다.반면에 탈취제는 냄새의 근원이 되는 냄새 분자 자체를 화학적으로 변화시키거나 분해하여 냄새를 없애는데요, 암모니아(NH₃)처럼 염기성 냄새는 구연산이나 아세트산과 같은 산성 물질로 중화시키고 반대로 아세트산처럼 산성 냄새는 탄산수소나트륨과 같은 염기성 물질로 중화합니다. 감사합니다.
학문 / 화학
25.10.11
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고기를 구울 때 갈색이 되는 것은 어떤 화학 반응 때문인가요?
안녕하세요.고기를 구울 때 표면이 갈색으로 변하고 고소한 향과 맛이 생기는 현상은 말씀하신 것처럼 마이야르 반응 때문인데요, 이 반응은 단백질 속 아미노산과 탄수화물 속 환원당이 열에 의해 반응하면서 새로운 색소와 향미 성분이 생기는 비효소적 갈변 반응을 말합니다.아미노기(-NH₂)를 가진 아미노산과 알데하이드기(-CHO) 또는 케톤기(C=O)를 가진 환원당이 가열 시 서로 반응하면 먼저 글리코실아민을 형성하고, 이어서 여러 단계를 거쳐 암도리 화합물로 전환됩니다. 이후 복잡한 탈수, 분해, 중합 반응이 연속적으로 일어나면서 수백 가지의 중간 생성물이 만들어지고, 그중 일부가 다시 반응하여 최종적으로 멜라노이딘이라 불리는 갈색 고분자 색소가 형성됩니다.즉 단백질의 아미노산이 아미노기를 제공하고 탄수화물의 환원당이 알데하이드기 제공하며 열이 가해지면 반응 속도가 급격히 증가합니다.결과적으로, 갈색 색소가 생기고 향기로운 화합물이 다량 생성되어 구운 고기의 고소하고 깊은 향이 만들어지는 것입니다. 감사합니다.
학문 / 화학
25.10.11
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모노카르픽 식물에 대해서 알려주세요.
안녕하세요.질문해주신 모노카르픽 식물은 일생에 단 한 번 개화하고 종자를 남긴 뒤 죽는 식물로 진화적으로 보면 생식 성공률을 극대화하기 위한 집중형 생식 전략의 결과라고 볼 수 있습니다.생애 동안 단 한 번 개화 및 결실 후 사멸한다는 것이 특징인데요, 꽃을 피우기 전까지 오랜 기간 동안 광합성을 통해 영양분을 축적했다가 개화 시점에 그 모든 자원을 한꺼번에 소모하여 엄청난 양의 꽃과 종자를 생산하며 대표적으로 대나무, 용설란, 그리고 몇몇 두해살이풀이 속합니다. 식물은 유한한 자원을 생장과 생식 사이에 배분해야 하는데요 모노카르픽 식물은 장기간 자원 축적했다가 한 번의 대규모 번식으로 방출하는 방식으로 많은 종자는 동시에 발아해 경쟁보다 안정성으로 생존 확률을 높이는 것입니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.10.11
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세균에대해궁금해서질문합니다..
안녕하세요.세균의 0.01% 정도가 남아 있는 상태는 일반적인 생활 환경에서는 건강에 거의 영향을 주지 않습니다.폴리에스터나 쿠션류의 합성섬유 표면은 흡수성이 낮고 수분이 쉽게 증발하기 때문에, 대부분의 세균은 오래 생존하지 못하는데요 대장균, 포도상구균, 녹농균 등 일반 환경세균은 건조 표면에서 수 시간~수일 내 90% 이상 사멸합니다.일부 포자 형성균은 상대적으로 오래 버티지만, 감염성을 유지하기 어려우므로 따라서 세탁, 건조, 환기 등의 과정을 거치면 감염 가능성이 사실상 0에 가까워집니다.물론 세탁이나 소독을 해도 미세한 세균 흔적은 현미경적 수준에서 남을 수 있습니다. 그러나 인체 면역계는 매일 수십억 단위의 외부 세균과 접촉하며 이를 무해하게 처리하고 있습니다. 남은 0.01%의 세균은 대부분 비병원성 또는 비활성 상태이므로, 감염이나 질병을 일으킬 가능성은 극히 낮고 이 정도의 잔존 세균은 면역력이 정상인 사람에게 아무런 건강상 영향도 주지 않습니다. 즉, 청결도 99.99%라는 것은 사실상 무균 상태에 가까운 생활 청결 수준으로 간주할 수 있겠습니다.
학문 / 생물·생명
25.10.11
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구피와 몰리는 교잡이 안되는 종이라고 할 수 있나요?
안녕하세요.질문해주신 두 종은 모두 송사리과에 속하고, 같은 Poecilia 속에 포함되지만, 구피와 몰리는 유전적으로 서로 다른 아종군으로, 염색체 수나 염색체 구조, 생식세포 단백질 등이 다릅니다.우선 구피는 염색체 수 23쌍으로 46개이지만 몰리는 염색체 수 24쌍으로 48개이며, 이처럼 염색체 수 차이는 교잡 시 배아 발달을 방해하거나, 생식능력을 가진 자손 형성을 어렵게 만듭니다. 몰리 수컷이 구피 암컷을 따라다니는 것은 성적 행동의 유사성 때문인데요, 몰리 수컷은 구피와 마찬가지로 고노포디움이라 불리는 변형된 꼬리지느러미를 이용해 암컷에게 정자를 전달하려고 시도합니다. 하지만 어항 내에서 동종 암컷이 부족하거나 구피 암컷이 크기나 냄새 면에서 유사하게 인식될 경우, 몰리 수컷은 이종 교미 행동을 시도할 수 있습니다. 이는 본능적 교미 행동이지, 실제로 수정이 가능한 상태를 의미하지는 않습니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.10.11
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