안녕하세요. 김지호 전문가입니다.
Q. 쌍둥이 같은 경우는 유전자도 거의 비슷하나요?
안녕하세요.쌍둥이는 크게 일란성 쌍둥이와 이란성 쌍둥이로 나뉘며, 유전자의 유사성은 이 두 유형에 따라 크게 달라지게 됩니다. 먼저, 일란성 쌍둥이는 하나의 수정란이 둘로 나뉘어 각각 독립된 개체로 자라는 경우로, 유전자가 100% 동일합니다. 이들은 동일한 DNA를 가지기 때문에 유전자 수준에서는 완전히 같은 사람이라고 할 수 있습니다. 다만, 환경적 요인이나 후천적 돌연변이, 후생유전학적 변화(예: DNA 메틸화) 등에 의해 외모나 성격에 약간의 차이가 생길 수는 있습니다. 반면, 이란성 쌍둥이는 동시에 두 개의 난자가 수정되어 발생한 형제로, 유전적 유사성은 일반적인 형제자매와 동일하게 약 50% 정도입니다. 즉, 같은 시기에 태어난 형제일 뿐 유전적으로는 일반적인 남매나 형제와 다르지 않습니다. 따라서 쌍둥이 중에서도 일란성 쌍둥이는 유전자가 거의 완전히 같고, 이란성 쌍둥이는 일반 형제자매만큼 비슷한 수준입니다. 질문에 대한 결론은, 쌍둥이의 경우 일란성이면 형제보다 훨씬 유전자가 비슷하고, 이란성이면 형제와 비슷한 수준이라고 할 수 있습니다.
Q. 개체 수가 그리 많지않은 호랑이 같은 개체는 어떤식으로 생식대상을 찾나요?
안녕하세요.호랑이처럼 단독 생활을 하고 개체 수가 적은 동물은 번식 대상, 즉 짝을 찾는 것이 쉽지 않지만, 진화 과정에서 이를 극복하기 위한 다양한 행동적·생리적 전략을 발달시켜 왔습니다. 먼저, 호랑이는 매우 넓은 활동 반경을 갖고 있으며, 특히 수컷은 수백 제곱킬로미터에 달하는 영역을 혼자 차지하고 활동합니다. 이 영역은 보통 암컷들의 활동 영역을 일부 포함하는 식으로 겹쳐 있기 때문에, 수컷은 자신의 영역 내에서 암컷과 마주칠 가능성이 있습니다. 또한, 호랑이는 번식기를 전후로 특정한 행동과 신호를 통해 상대를 찾습니다. 예를 들어, 암컷은 발정기가 되면 오줌을 통한 화학 신호(페로몬)를 남기거나 짧은 울음소리로 수컷에게 자신의 상태를 알립니다. 수컷은 이러한 흔적을 추적해 짝짓기 가능한 암컷의 위치를 파악합니다. 이처럼 냄새와 소리는 서로 먼 거리에 떨어져 있는 호랑이들이 생식 대상을 찾는 데 중요한 역할을 합니다.현대에 와서 개체 수가 크게 줄어든 시베리아호랑이처럼 멸종 위기종의 경우, 짝을 찾기가 점점 더 어려워지고 있습니다. 이 때문에 일부 지역에서는 자연보호구역을 설정해 개체 간 접촉 가능성을 높이거나, 인공수정이나 개체 이주 같은 보전 생물학적 방법을 활용해 번식을 유도하기도 합니다. 정리해보자면, 호랑이는 넓은 활동 반경과 뛰어난 감각 기관, 그리고 번식기 특유의 신호 시스템을 통해 짝을 찾지만, 개체 수가 너무 적어지면 이 과정 자체가 큰 도전을 안게 됩니다. 따라서 그들의 생식 활동이 유지되도록 도와주는 인간의 보존 노력이 매우 중요합니다.
Q. 세포의 수명주기는 몇번인지 궁금 합니다.
안녕하세요. 세포는 무한히 분열하지 않고, 분열할 수 있는 횟수에 한계가 있습니다. 이를 ‘헤이플릭 한계(Hayflick limit)’라고 합니다. 일반적인 체세포는 약 40~60회 정도 분열하면 더 이상 분열하지 않고 노화하거나 세포사멸(apoptosis)을 겪게 됩니다. 이 현상은 세포 분열이 반복될수록 염색체 끝부분의 텔로미어(telomere)가 점점 짧아지기 때문입니다. 텔로미어는 유전 정보를 보호하는 역할을 하지만, 분열할 때마다 조금씩 손실되면서 결국 세포의 기능에도 영향을 주게 됩니다. 다만 줄기세포나 암세포 같은 일부 특수한 세포들은 텔로머레이스(telomerase)라는 효소를 통해 텔로미어를 복원하면서 훨씬 더 많은 분열을 지속할 수 있습니다. 따라서 대부분의 체세포는 약 50회 내외의 수명을 가지고 있으며, 이 수명이 지나면 노화하거나 기능을 멈추게 됩니다.
Q. 생명과학2능동수송 관련문제 아시는분
안녕하세요.사진 속 문제는 미토콘드리아의 전자 전달계(ETC, Electron Transport Chain) 와 관련된 세포 호흡 과정을 묻고 있습니다. 우선 그림에 대해 설명해보자면 다음과 같습니다. 그림은 미토콘드리아의 내막에서 전자 전달계가 일어나는 모습을 나타내는데요, ○는 NADH와 FADH₂가 각각 전달하는 전자를 따라 전자전달계를 구성하는 막단백질 복합체를 의미합니다. 이때 (가)는 ATP 합성효소, (나)는 막단백질 복합체 중 하나이며, H⁺는 막을 따라 농도 기울기 형성에 관여하며, ATP 생성에 필수적입니다. (가)는 ATP 합성효소 (ATP synthase)로, H⁺가 농도 기울기에 따라 막을 따라 내부로 확산되며 ATP 생성도비니다. (나)는 전자전달계 단백질 복합체 (예: 복합체 I, III, IV)로, H⁺를 능동수송(펌프)으로 막 바깥(막사이공간)으로 내보내는데요, 이는 NADH나 FADH₂로부터 받은 전자의 에너지를 이용합니다. H⁺의 이동방식에 대해 정리해보자면, (가)는 확산(수동수송), (나)는 능동수송입니다. 또한 포도당 1분자는 NADH 10개, FADH₂ 2개 생성하게 됩니다.
Q. 알레르기 체질도 유전성이 강하나요?
안녕하세요. 알레르기 체질은 유전적인 영향이 매우 강한 것으로 알려져 있습니다. 부모 중 한 명이 알레르기 질환을 가지고 있다면 자녀가 알레르기를 가질 확률은 30~50%에 달하며, 부모 모두가 알레르기 체질일 경우에는 그 확률이 60~80%까지 높아질 수 있습니다. 이는 알레르기 자체가 아니라 알레르기 반응을 잘 일으키는 체질, 즉 면역 체계가 특정 물질에 과민하게 반응하는 경향이 유전될 수 있기 때문입니다. 대표적으로 유전성과 관련이 깊은 알레르기 질환에는 알레르기성 비염, 아토피 피부염, 천식이 있습니다. 알레르기성 비염은 꽃가루나 집먼지 진드기 등에 과도하게 반응하는 것이며, 가족 중에 같은 증상이 있다면 자녀에게도 발현될 가능성이 큽니다. 아토피 피부염은 특히 유아기나 소아기에 흔히 나타나며, 피부 장벽 기능의 이상도 유전적인 요소와 밀접한 관련이 있습니다. 천식 역시 대표적인 호흡기 알레르기 질환으로, 유전적 소인이 강하게 작용하며 환경 요인과 함께 영향을 줍니다. 음식 알레르기는 상대적으로 후천적인 요인이 더 큰 것으로 보이지만, 가족력이 있는 경우 발생 위험이 높아집니다. 햇빛 알레르기(광과민증)는 유전 요인이 일부 관여할 수 있으나, 자가면역 이상이나 특정 약물 반응에 의한 경우가 많습니다. 결국 알레르기 체질은 유전적인 소인이 크지만, 발현 여부와 정도는 환경적 요인과 생활습관에 따라 달라질 수 있습니다. 따라서 가족 중에 알레르기 병력이 있다면, 어릴 때부터 적절한 환경 관리와 면역 체계 조절을 통해 알레르기 질환의 발생을 줄이거나 증상을 완화할 수 있습니다.