안녕하세요. 김지호 전문가입니다.
생물·생명
Q. 유전자 각인은 바소체와 어떻게 다른 것인가요?
네, 말씀해주신 것과 같이 바소체 형성과 유전자 각인은 둘 다 후성유전학적 메커니즘과 관련이 있지만 차이가 있습니다. 우선 바소체는 여성 포유류 세포에서 XX 염색체 중 하나를 거의 완전히 불활성화시켜 핵 주변에 응축된 구조를 형성한 것을 말하는데요, 이는 X염색체 전체 불활성화이며 X염색체 유전자 발현량을 남성과 맞추기 위한 것입니다.반면에 유전자 각인의 경우 특정 유전자가 부계 또는 모계에서 유래한 하나의 대립유전자만 선택적으로 발현되는 현상으로 나머지 유전자는 메틸화 등 후성유전적 기작으로 억제됩니다. 즉 유전자 각인은 부모별 발현 차이를 통해 발달 과정 조절을 말하는 것이며 모계냐 부계냐에 따라서 그 효과가 달라진다는 특징이 있습니다. 감사합니다.
생물·생명
Q. 식물세포 원심분리 시 고장액 처리하는 이유는?
식물세포 내에서 엽록체, 미토콘드리아, 퍼옥시좀 등의 세포소기관을 분리하여 얻기 위해 원심분리를 수행하는데요, 세포벽, 세포막, 소기관 등의 밀도 차이를 이용하여 층별로 분리합니다. 이때 고려해야 할 사항은 식물세포는 두꺼운 세포벽과 높은 삼투압을 가진 큰 vacuole을 가지고 있다는 것인데요 액포가 터지면 소기관이 파손되거나, 세포 내용물이 섞여 원심분리 효율이 떨어집니다. 식물 세포의 vacuole에는 고농도의 용질이 들어있는데요 원심분리 과정에서 세포가 급격히 물리적 압력을 받으면 vacuole이 터져 소기관 손상이 발생할 수 있습니다. 따라서 고장액에 포함된 당류 또는 염은 세포 내부와 외부의 삼투압을 맞춰, 세포와 소기관이 팽창하거나 파열되는 것을 방지합니다. 게다가 세포소기관 효소는 pH와 이온 환경에 민감하기 때문에 고장액에 완충제를 넣어 pH를 일정하게 유지하면, 소기관 기능과 구조를 보존할 수 있습니다. 감사합니다.
생물·생명
Q. 식물세포의 지방산 베타 산화는 왜 퍼옥시좀에서만 하는 것인가요?
식물세포에서 지방산 β-산화가 주로 퍼옥시좀에서 일어나는 이유는 세포의 대사 특성과 효소 분포, 부산물 처리 문제와 밀접하게 관련되어 있는데요, 베타 산화는 지방산을 2탄소 단위의 아세틸-CoA로 분해하는 과정으로 생성된 Acetyl-CoA는 이후 TCA 회로나 기타 대사 경로로 들어가 에너지 생산 또는 탄소 골격 합성에 사용됩니다.이때 동물과는 달리 식물의 β-산화는 주로 씨앗 발아 시 저장 지방을 포도당을 포함한 당류로 전환하기 위해 필요합니다. 이 과정에서 생성된 Acetyl-CoA → 말산경로(glyoxylate cycle) → 포도당(gluconeogenesis)로 전환이 중요하며 퍼옥시좀 내 isocitrate lyase, malate synthase와 같은 효소가 glyoxylate cycle과 연결되어 있어 효율적입니다. 즉 식물은 배아, 씨앗 발아, 잎, 줄기 세포에서 필요에 따라 지방산 분해가 조절되어야 하는데요 퍼옥시좀 내 β-산화는 조절이 용이하며, glyoxylate cycle과 연결되어 탄소 흐름 조절이 가능합니다. 감사합니다.
생물·생명
Q. 초파리에서 결정 방식은 어떤 방식인가요?
네, 말씀하신 것처럼 초파리의 성 결정 방식은 인간과 구조적으로 비슷하게 XY 염색체를 가지고 있지만, 성 결정 메커니즘은 인간과 다른데요, 인간의 경우에는 SRY 유전자가 들어있는 Y염색체가 있는지 없는지에 따라서 남성과 여성으로 구분됩니다. 반면에 초파리의 경우에는 X염색체 수와 상동 염색체 수의 비율로 결정되는데요, 이 비율이 0.5 이하일 때 수컷이고 이 값을 초과하게 되면 암컷이 되는 것입니다. 감사합니다.
생물·생명
Q. 바소체를 만드는 이유는 무엇인가요?
바소체 형성과 관련된 X염색체 불활성화는 여성 세포가 X염색체의 유전자 발현 균형을 맞추기 위해 진화한 기작으로, 기본적으로 유전자의 양적 균형을 맞추기 위한 메커니즘입니다. 여성은 XX, 남성은 XY로 X염색체 수가 다른데요 X염색체에는 수백~천여 개의 유전자가 존재하는데, 이를 그대로 발현하면 여성은 남성보다 X 유전자 발현량이 두 배가 됩니다. 이를 방지하기 위해 여성 세포는 두 X염색체 중 하나를 거의 완전히 불활성화시키는데요, 이렇게 응축되어 핵 주변에 나타나는 것이 바소체입니다. 이러한 X 염색체 불활성화 덕분에 남성과 여성은 X염색체 유전자 발현량이 대략 같아지며 이는 정상적인 세포 기능과 발달을 위해 필수적입니다.또한 이러한 바소체는 대부분의 체세포에서는 풀리지 않는데요, X 염색체 불활성화는 영구적이며, DNA 메틸화와 히스톤 변형을 통해 유지됩니다. 반면에 난자 형성 과정에서 여성 생식세포가 만들어질 때, 불활성화된 X염색체는 다시 활성화되어야 하는데요 이 과정이 없으면, 새로운 배아에서 X염색체 균형이 깨집니다. 감사합니다.
생물·생명
Q. 자라가 움직이지 못해요 이유가 뭘까요?
동물병원에 데려가보시는 것이 좋을 것 같습니다. 말씀하신 손 양쪽의 하얀색 상처가 생겼다는 것을 보니 껍질이나 피부가 손상되면 통증과 염증으로 자라의 움직임이 제한될 수 있습니다. 또한 과산화수소수는 상처 조직을 자극할 수 있어, 민감한 자라 피부에는 오히려 독성이 될 수 있습니다. 상처 부위가 세균이나 곰팡이에 감염되면 전신 컨디션 저하가 나타나는데요, 또한 감염되면 식욕은 일부 유지할 수 있어도, 움직임이 현저히 줄고 체력이 급격히 떨어집니다.우선은 과산화수소수 사용은 중단하시고 상처를 세척할 때는 멸균 생리식염수를 사용하고, 상처가 심하면 수의사용 항생제 연고가 필요할 수 있을 것 같습니다. 감사합니다.
생물·생명
Q. 진짜 장기이식으로 150살까지 살수 있나요?
말씀하신 장기이식만으로 150살까지 산다는 주장은 현실적으로 과학적 근거가 매우 부족한 이야기인데요, 장기이식은 현재 의학에서 심부전, 신부전, 간부전 등 특정 장기 기능 상실을 치료하는 중요한 수단입니다. 하지만 장기이식만으로 무병 장수나 극단적 장수를 보장할 수는 없습니다. 우선 새로운 장기를 받아들이기 위해 평생 면역억제제를 복용해야 하는데요 면역억제제는 감염, 암 발생 위험을 높여 장수에 제한이 됩니다. 또한 성공적으로 장기 자체를 교체해도 세포, 조직, 혈관, 뇌 등 몸 전체의 노화는 계속 진행되기 때문에 노화로 인한 심혈관 질환, 뇌신경 퇴행, 근육 감소 등은 장기 교체만으로 막을 수 없습니다.게다가 말씀하신 십이지장, 췌장, 간, 폐 등 장기 내부나 주변에서 악성 종양이 발생하면 단순 장기 교체만으로 생명을 연장하기 어려운데요 종양은 이미 전신으로 퍼질 수 있고, 면역억제 상태에서는 치료가 더욱 어렵습니다. 따라서 장기이식 기술이 아무리 발달해도 노화, 면역 문제, 감염, 암 등 복합적 요인 때문에 150세까지 생존하는 것은 현실적으로 어렵습니다. 감사합니다.
생물·생명
Q. DNA와 RNA의 차이점은 무엇이며 각각의 기능은 무엇인가요
DNA와 RNA는 둘 다 생명체를 구성하는 거대분자인 '핵산'을 지칭하는 것입니다. DNA는 장기 저장용으로 안정적이고 이중 나선 구조를 이루고 있으며 RNA는 불안정하지만 다양한 형태로 단백질 합성 등 즉각적 기능 수행 가능합니다. 이 두 핵산을 구성하는 기본단위체는 둘 다 뉴클레오타이드인데요, 하지만 DNA를 구성하는 오탄당은 2번 탄소에 H만 붙어있는 디옥시리보오스이며, RNA를 구성하는 오탄당은 2번 탄소에 OH가 붙어있는 디옥시리보오스입니다. 또한 염기 역시 DNA는 A, T, G, C를 사용하지만 RNA는 A, U, G, C를 사용합니다. 감사합니다.
생물·생명
Q. 아버지는 당뇨가 있고 저는 공황장애가 있는데 매일 아침, 저녁으로 걷기 운동을 하고 있습니다.
걷기 운동을 매일 아침, 저녁으로 하시는 것은 매우 긍정적인 습관이라고 볼 수 있습니다. 근육 활동은 포도당 흡수를 돕고 인슐린 민감성을 높여 당뇨 예방 및 관리에도 좋은데요 혈당이 급격히 오르는 것을 완화하고, 혈액 속 지방 농도인 LDL이나 트리글리세라이드 조절에도 도움을 줍니다.또한 걷기와 같은 유산소 운동은 심장과 혈관을 강화하고 혈압을 안정시키는 데 도움이 되는데요 심장병, 뇌졸중 위험을 낮추는 과학적 근거가 많습니다. 게다가 공황장애나 불안증상과 관련해, 운동은 세로토닌, 도파민, 엔도르핀 분비를 증가시켜 불안이나 우울을 완화하는 효과가 있으며 규칙적인 유산소 운동은 호흡 조절과 신체 감각 안정에도 도움을 줍니다.물론 운동 없이 건강하다는 것이 이론적으로 가능할 수는 있겠습니다. 다만, 확률적으로 운동과 건강한 생활습관이 없는 경우에는 질병 발생 위험이 높아지며, 장수나 무병 장수를 기대하기 어렵습니다. 쉽게 말하면, 운동은 질병 발생 위험을 낮추는 투자이고, 일부 사람은 유전자와 환경 덕분에 위험이 자연스럽게 낮은 경우가 있다는 것입니다. 감사합니다.
생물·생명
Q. 미꾸라지가 모기 유충도 먹고 수질 개선에도 도움이 된다는데 수질 개선은 어떤 식으로 도움이 되는 건지요?
미꾸라지는 단순히 모기 유충을 먹는 포식자 역할만 하는 것이 아니라, 그 생활 방식 자체가 수질 개선에도 일정한 기여를 할 수 있는데요, 우선 미꾸라지는 주로 하천, 논, 연못의 바닥 흙 속에서 먹이를 찾습니다. 이 과정에서 바닥의 진흙과 퇴적물을 파헤치고 저어 주는데, 이는 퇴적층에 산소를 공급하고 유기물이 고여 썩는 것을 완화하게 되며 퇴적물이 산화되면 황화수소와 같은 악취 성분이 줄고, 수질이 악화되는 현상이 완화됩니다. 또한 미꾸라지는 바닥에 가라앉은 부패하기 쉬운 먹다 남은 식물 조각, 작은 무척추동물 사체, 퇴적된 먹이 찌꺼기 등의 유기물을 먹는데요 이를 섭취하고 배설하는 과정에서 잘게 분해되며, 미생물이 처리하기 쉬운 형태가 되어 물속에서 유기물 부하를 줄이는 데 기여합니다. 게다가 미꾸라지가 물속의 곤충 유충, 플랑크톤성 작은 생물들을 먹어치움으로써 개체 수 폭발을 막는데요 이는 질소나 인 같은 영양염이 과도하게 순환하여 녹조가 생기는 것을 어느 정도 억제하는 간접 효과를 냅니다. 감사합니다.