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실제 용액의 거동을 용해열의 측면에서는 어떻게 설명할 수 있나요?
안녕하세요. 네, 질문해주신 것과 같이 이상 용액은 용질-용매 분자 간 상호작용의 세기가 용질-용질, 용매-용매 간의 상호작용과 동일하다고 가정하고 있는데요, 따라서 혼합 과정에서 추가적인 에너지 변화가 없고, 용해열은 0이 되며, 이 경우 라울의 법칙이 그대로 적용되어, 부분 증기압이 단순히 몰분율에 비례하게 됩니다.반면에 실제 용액에서는 용질-용매 상호작용이 원래의 분자 간 힘과 같지 않기 때문에 용해열은 0이 아닌데요, 양의 편차는 용질-용매 상호작용이 상대적으로 약한 경우이며, 따라서 서로 잘 끌어당기지 못하므로 분자들이 쉽게 기상으로 도망가 증기압이 상승합니다. 이때 혼합 과정에서 기존의 강한 용질-용질, 용매-용매 인력이 끊어지고 약한 상호작용으로 대체되므로 흡열 반응이 됩니다. 반면에 음의 편차는 용질-용매 상호작용이 매우 강하기 때문에 서로 강하게 잡아당기므로 분자가 증발하기 어려워 증기압이 낮아지며 이때 혼합 과정에서 기존의 인력보다 더 강한 인력이 새로 생겨나므로 발열 반응이 됩니다. 감사합니다.
학문 / 화학
25.09.20
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바이러스라는 존재는 언제 나오게 된걸까요
안녕하세요. 네, 질문해주신 것과 같이 바이러스는 스스로 살아갈 수 없고 반드시 숙주 세포가 필요하기 때문에, 바이러스가 언제, 어떻게 지구 생명사에 등장했는가의 문제는 생명 기원 연구에서 가장 논쟁적인 주제 중 하나인데요, 이에 관한 가설로는 '세포 퇴화설'이 있습니다. 이는 원래 독립적으로 살아가던 세포성 생물이 점점 퇴화하여 숙주 의존적인 기생자로 변했다는 가설인데요, 예를 들어 일부 세포 기생 세균이 숙주 없이는 생존하지 못하는 것처럼, 바이러스도 이런 과정에서 탄생했을 수 있다는 생각입니다. 하지만 바이러스는 리보솜이나 세포막 등의 세포구조가 전혀 없어 단순 퇴화로만 설명하기는 어렵습니다.또는 '바이러스 선행설'이 있는데요, 생명이 세포 형태로 진화하기 전, 원시적인 자기 복제 분자 집합 속에서 바이러스 유사 존재가 먼저 생겨났다는 가설입니다. 즉, 세포 이전 단계에서 이미 원시적 바이러스 같은 존재가 있었고, 이후 세포와 함께 공진화했다는 설명인데요, RNA 바이러스의 단순한 게놈 구조와 리보자임과 같은 자기 촉매 RNA의 발견이 이 가설을 지지합니다. 현 시점에서 볼 때 바이러스가 지구에서 최초의 세포 생명이 등장한 것은 약 35~40억 년 전으로 추정되고 있는데요, 즉 바이러스는 세포에 의존하므로 세포 생명 이후에 반드시 나타났습니다. 따라서 바이러스는 세포 생명과 함께 초기부터 존재하며 함께 진화해온 존재라고 보는 것이 타당합니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.09.20
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바다에도 세균이 많이 서식하는지 궁금합니다
안녕하세요. 네, 질문해주신 것과 같이 바다는 겉으로 보기에는 염도가 높고 자원이 부족해 세균이 살기 어려울 것 같지만, 실제로는 지구에서 가장 많은 미생물이 서식하는 거대한 공간이라고 할 수 있는데요, 우선 해수 1mL 안에는 평균적으로 약 10⁵~10⁶개의 세균이 들어 있다고 알려져 있는데요, 이는 바다 전체로 환산하면 세균 수는 약 10²⁹개로, 지구상의 어떤 환경보다도 압도적으로 많은 개체 수를 자랑합니다. 또한 세균보다도 더 많은 존재가 해양 바이러스인데요, 해수 1mL 안에는 10⁷개 이상의 바이러스 입자가 있으며, 바다 전체를 합치면 10³⁰개 이상으로 추정됩니다. 이들은 주로 박테리오파지로, 세균의 개체 수를 조절하고 해양 생태계에서 물질 순환을 이끄는 역할을 담당하고 있습니다. 바다 표면에는 시아노박테리아같은 광합성 세균이 풍부하게 살아 광합성을 통해 유기물을 만들며, 빛이 없는 깊은 바다에도, 심해 열수구 주변이나 침강한 유기물 덩어리를 분해하는 세균이 존재합니다. 게다가 해양 세균은 염분에 맞는 삼투 조절 능력을 발달시켰기 때문에 바닷물 환경에서도 잘 살아남습니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.09.20
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고세균은 어떤 존재이며 주로 어디에 있나요
안녕하세요. 네, 질문해주신 고세균(Archaea)은 진정세균, 진핵생물과 나란히 생명의 3영역을 이루는 독립적인 미생물 집단을 의미하는데요, 전에는 단순히 세균의 한 종류로 여겨졌지만, 분자생물학적 연구 결과 세균과는 근본적으로 다른 계통의 생명체임이 밝혀졌습니다. 우선 고세균은 세균과 마찬가지로 원핵생물에 속하지만, 분자 수준에서는 진핵생물과 더 유사한 점이 많습니다. 세균이나 진핵생물은 에스터 결합된 인지질을 쓰지만, 고세균은 에테르 결합된 인지질을 사용하고 가지가 갈라진 사슬 탄화수소를 가지며, 이 때문에 극한 환경에서도 안정적이고 세균처럼 펩티도글리칸을 가지지 않고, 대신 슈도펩티도글리칸을 갖는다는 특징이 있습니다. 고세균은 주로 극한 환경에서 서식하고 있는 것으로 알려져 있는데요, 온천, 심해 열수구 등에 서식하는 극호열균, 산성 광산 배수에 서식하는 호산성균, 염전과 같은 고염 환경에서 서식하는 극호염균 등이 있습니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.09.20
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지베렐린이 줄기 신장을 촉진할 수 있는 이유는?
안녕하세요. 질문해주신 지베렐린은 식물의 대표적인 생장 촉진 호르몬으로 특히 줄기 신장을 강하게 유도하는 역할을 하는데요, 먼저 지베렐린은 줄기 세포에서 세포벽을 느슨하게 풀어주는 단백질 발현을 유도하는데 이때 세포벽이 유연해지면 삼투압에 의해 물이 더 쉽게 유입되어 세포 크기가 커지고, 결과적으로 줄기가 길게 자랍니다. 즉, 세포 수보다는 개별 세포의 신장이 크게 늘어나는 효과입니다. 또한 줄기 생장점인 분열조직에서 지베렐린은 세포 주기 관련 유전자 발현을 증가시켜 세포 분열을 촉진하는데요, 따라서 신장과 더불어 줄기 조직 자체의 분량이 늘어나게 됩니다. 이외에도 식물에는 원래 줄기 신장을 억제하는 DELLA 단백질이 존재하고 있는데요, 지베렐린은 수용체(GID1)에 결합해 DELLA 단백질의 분해를 촉진하고, 그 결과 줄기 신장을 막던 브레이크가 해제됩니다. 왜성 식물은 보통 GA 합성이 잘 안 되거나 DELLA 단백질의 활성이 높아 줄기가 짧은 경우가 많은데, 외부에서 지베렐린을 공급하면 억제가 풀리면서 급격히 줄기가 길어지게 되는 것입니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.09.20
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자신의 죽음을 사전에 예측하고 행동하는 동물들이 있나요
안녕하세요. 질문해주신 것처럼 죽음을 예측한다라는 개념은 자신의 생명이 곧 끝날 것임을 의식적으로 이해하고 그에 맞는 행동을 하는가?라는 것이라고 생각해볼 수 있는데요, 흔히 코끼리 무덤이라는 이야기가 전해지지만, 실제로 코끼리들이 일정한 장소로 모여 죽음을 맞이한다는 증거는 없습니다. 다만 코끼리들은 죽음을 직감한 듯 무리를 떠나 조용한 장소에서 최후를 맞는 사례가 자주 보고되지만 이는 무리 속에서 이동이 어렵고, 기력이 다해 뒤처지기보다는 스스로 물가나 그늘진 곳에 머무르는 행동으로 해석할 수 있습니다. 또한 끼리는 동료의 죽음 앞에서 몇 번이고 방문하는 등 죽음을 인지하고 애도하는 듯한 행동을 보이는 대표적인 동물입니다.코끼리 이외에도 많은 새들은 몸이 쇠약해지면 번식지나 둥지를 벗어나 숨어 죽는 습성을 보이는데요, 이는 포식자로부터 무리를 보호하거나 자신을 숨기려는 본능적 행동으로 해석됩니다. 또한 늑대나 사자 무리에서 늙거나 병든 개체가 스스로 무리에서 떨어져 나가 조용히 죽는 경우가 있는데요, 이는 무리의 이동 속도를 늦추지 않기 위한 본능적 회피 행동으로 보입니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.09.20
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맹금류는 정말 맹수에 약한 새인가요?
안녕하세요. 네, 말씀해주신 것과 같이 맹금류는 하늘의 강력한 사냥꾼이지만, 지상에서 활동하는 대형 맹수나 파충류에 대해서는 상대적으로 약한 편이라고 볼 수 있겠습니다. 우선 맹금류는 날 수 있다는 점에서 지상 맹수들과 본질적으로 다른 차별성을 지니는데요, 날개를 통해 빠르게 상승하거나 급강하할 수 있고, 이를 통해 사냥감을 기습할 수 있습니다. 따라서 토끼, 뱀, 작은 새, 심지어 어린 여우 같은 중소형 동물을 잡아죽일 수 있을 정도로 강력합니다. 하지만 대형 맹수와 직접적으로 맞붙게 되면 맹금류는 불리한데요, 검독수리 같은 대형 맹금류도 날개를 펼치면 2m가 넘지만, 체중은 4~6kg 정도에 불과하기 때문에 사자, 호랑이는 수백 kg, 곰은 300kg 이상, 악어나 대형 비단뱀도 수백 kg이므로 한 번 덮치면 버틸 수 없습니다.또한 맹금류는 날기 위해 체중을 줄이고 뼈가 가볍고 속이 빈 구조를 가지고 있는데요, 이로 인해 민첩성에는 유리하지만, 강력한 물리적 충돌이나 공격에는 매우 취약합니다. 게다가 맹금류의 공격은 단번에 급강하해 발톱으로 찍거나 움켜쥐는 방식인데, 대형 맹수나 파충류는 두꺼운 피부, 근육, 털로 보호되어 효과적이지 않으며 오히려 땅에 붙잡히면 순식간에 역공을 당할 위험이 크다고 볼 수 있겠습니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.09.20
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산속에 가면 모기가 더 많은 이유가 있나요??
안녕하세요. 모기는 알과 유충 시기에 물이 반드시 필요한데요, 이때 산속에는 작은 웅덩이나 빗물이 고인 바위 틈, 나무 구멍 속의 고인 물, 풀숲 주변의 습한 환경 등이 많기 때문에 도시보다 산에서 번식하기 좋은 장소가 풍부합니다. 또한 모기는 건조하고 햇볕이 강한 곳을 싫어하고, 그늘지고 습한 환경을 좋아하는데요, 산속은 숲이 울창하여 직사광선이 차단되고, 토양과 낙엽층에서 습기가 오래 유지되어 모기가 활동하기 좋은 조건이 만들어집니다.게다가 말씀해주신 것과 같이 선선한 날씨에도 모기가 많은 이유는, 모기는 일반적으로 20~30℃에서 활발히 활동하기 때문인데요, 가을철 산속은 낮에는 여전히 따뜻하고 밤에도 도시보다 크게 춥지 않으므로, 활동하기 적절한 환경이 유지됩니다. 게다가 여름에 번식한 모기들이 여전히 많이 살아남아 있기 때문에 사람에게 더 자주 노출될 수 있습니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.09.20
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대체당에대해궁금해서 질문합니다.
안녕하세요. 네, 질문주신 사항에 대해 답변해드리자면 우선 현재 시중에 쓰이는 대체당은 크게 두 가지 계열인데요, 첫번째는 아스파탐, 수크랄로스 등의 합성 감미료입니다. 이는 칼로리는 거의 없지만, 일부 연구에서 장내 미생물 균형에 영향을 주거나, 특정 사람에게 혈당 조절 이상 반응을 보일 수 있다고 알려져 있습니다. 두번째는 스테비아나 알룰로스와 같은 천연 유래 감미료인데요, 비교적 안전성이 높다고 평가되지만, 장내 미생물에 장기적으로 어떤 영향을 주는지에 대한 데이터는 아직 부족하기 때문에 혈당 반응과 장내 환경에 완전히 무해하다고 확정하기엔 아직 과학적 증거가 불충분합니다.물론 앞으로는 개인 유전체, 장내 미생물 구성을 고려해 개인 맞춤형 대체당을 설계할 수 있을 가능성이 있으며, 같은 대체당이라도 어떤 사람에겐 문제를 일으키고, 어떤 사람에겐 괜찮을 수 있는데, 이를 맞춤형으로 조절하는 연구가 진행될 수 있습니다. 또한 합성보다는 미생물 발효나 식물에서 얻은 신소재 감미료가 주도할 가능성이 큰데요, 예를 들어 알룰로스 같은 희소당은 실제로 혈당에 거의 영향을 주지 않으면서도 장내 미생물에 긍정적인 작용을 할 가능성이 연구되고 있습니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.09.20
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재분극 시 na+는 아예 안 들어오는 건가요?
안녕하세요. 우선 탈분극 단계에서는 전압 개폐성 나트륨 채널이 열리면서 Na⁺가 대량으로 세포 안으로 들어오고, 세포막 전위가 급격하게 + 방향으로 이동하는데요, 이후 재분극 단계에 들어서면, 나트륨 채널은 빠르게 불활성화되어 닫히고, 동시에 전압 개폐성 칼륨 채널이 열려 K⁺가 세포 밖으로 빠져나갑니다. 이때 세포 안의 전위가 다시 음전하 쪽으로 돌아가면서 재분극이 진행됩니다. 따라서 이 시기에는 Na⁺의 유입은 사실상 거의 차단된 것이라고 보시면 되며, 재분극의 주된 원인은 K⁺의 유출입니다. 물론 아주 미세한 수준에서 소듐 누출 통로나 불완전한 차단으로 극소량의 Na⁺ 이동이 있을 수는 있으나, 전위 변화에 의미 있는 기여를 하는 정도는 아닙니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.09.20
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