안녕하세요. 황정웅 전문가입니다.
Q. 세포막을 통해 물질이 이동하는 방식이 세포마다 다른 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 황정웅 전문가입니다.삼투현상이나 단순확산의 경우 모든 세포에서 공통적으로 일어납니다.하지만 세포에 따라 속도가 다를 수 있고, 어떤 세포는 말씀하신 것처럼 능동수송을 하기도 합니다.세포들은 세포막에 여러가지 단백질을 가지고 있습니다.이 단백질의 양과 종류에 따라 세포막을 통한 물질 수송 양상이 달라집니다.세포 막에 특정 이온 채널이 있다면 해당 이온은 세포막을 빠르게 통과할 수 있습니다.해당 이온이 쉽게 통과할 수 있는 일종의 터널 역할을 합니다.능동수송의 경우도 세포막 단백질이 관여합니다.이 단백질은 에너지를 소모하여 세포막 사이로 물질을 능동적으로 이동시킵니다.세포마다 세포막 단백질의 양이나 종류가 다른 이유는 세포의 역할이 다르기 때문입니다. 예를들어 신경세포는 전기적 신호를 전잘하기 위해 세포 안과 밖의 이온 농도가 평형이 되지 않게 유지해야 합니다.이온 농도가 평형이 되면 전위가 사라져 신호를 전달할 수 없습니다. 시간이 지나면 확산과 삼투에 의해 세포막 안과 밖의 이온 농도는 평형이 되므로,신경세포 막에 있는 나트륨-칼륨 펌프 라는 단백질이 에너지를 사용하여 세포막 밖으로 나트륨 이온을, 세포막 안쪽으로 칼륨 이온을 이동시켜 농도를 일정하게 유지합니다.결국 세포마다 역할이 다르며, 맡은 역할을 수행하기 위한 세포막 단백질의 종류와 양이 달라 물질이 이동하는 방식에 차이가 난다고 할 수 있습니다.
Q. 의학 관련 실험 탐구를 하고자 하는 고등학생입니다
안녕하세요. 황정웅 전문가입니다.생리식염수의 경우 멸균된 물에 염화나트륨을 녹인 용액입니다.염화나트륨을 혈액과 같은 농도로 만든 것인데요.0.9%의 농도로 물(증류수) 100ml에 염화나트륨0.9g 의 비율로 용액을 제조한다면 비슷한 환경의 용액을 만들 수 있을 것으로 보입니다.정확한 상황은 알 수 없기에 떠오르는 것 몇 가지만 언급해보겠습니다.실험에서 실제 혈액을 사용할 수 있는 상황은 아니기 때문에 이 차이는 감안하고, 나머지 요소를 정확하게 하는 것이 좋을 것 같습니다. 계획하신 실험에서 달라야 하는 것은 물엿의 농도로 보입니다.실험에서는 변인 통제가 중요한데, 수돗물을 사용한다면 여러 성분이 특정되지 않아서 변인통제가 불가능 할 수 있습니다. 그래서 증류수에 염화나트륨을 녹여 식염수를 제조하는 것이 좋을 것으로 생각됩니다.또한 실험에서 온도에 따라 점성이 달라질 수 있으므로 온도를 일정하게 유지하는 방법을 추가한다면 더 좋은 실험이 될 것 같습니다. (액체는 일반적으로 온도가 높아질수록 점성이 낮아집니다. 또한 찬물이라면 물엿이 잘 녹지 않을 수 있습니다.)그리고 호스의 관 굵기를 특정 수치로 정한 이유와, 물엿의 농도를 정한 이유가 실험 계획에 추가된다면 더 좋을 것 같습니다.
Q. 현재 벌을 대신 할만한 꽃 수정을 해주는 곤충은 없나요?
안녕하세요. 황정웅 전문가입니다.꿀벌 외에도 다양한 곤충들이 꽃의 수분에 관여합니다. 나비나 딱정벌레 등도 꽃의 꿀을 먹으며 그 과정에서 꽃가루를 옮기며 나방 또한 밤에 피는 꽃들에서 꽃가루를 옮기는 역할을 합니다.파리나 모기 역시 특정 꽃들의 수분을 돕는 역할을 합니다. 다만 꿀벌들이 수분에서 가장 중요하게 여겨지는 이유는 꿀벌만큼 수분에 특화된 곤충이 없기 때문입니다. 다른 곤충들이 단순히 꿀을 먹기위해 꽃을 방문하는 반면 꿀벌들은 집단 단위로 꿀을 축적하기 위해 활동합니다.꿀벌들은 많은 개체들이 조직적으로 꿀을 모으기 때문에 수분의 빈도도 높고 과정도 체계적이라고 할 수 있습니다. 일벌들이 계속해서 꿀을 모으므로 다른 곤충들에 비해 꽃가루를 더 많이 더 빠르게 그리고 더 안정적으로 옮긴다고 볼 수 있습니다.
Q. 안구의 속은 어떻게 구성되어 있나요?
안녕하세요. 황정웅 전문가입니다.말씀하신 것처럼 안구는 카메라와 매우 유사한 구조를 가지고 있습니다.밖으로 보이는 흰부분인 공막 그리고 빛이 통과하는 각막과 수정체 들어가는 빛의 양을 조절하는 홍채를 지나 안쪽의 구조를 살펴본다면 우선 안구 안쪽에는 유리체라는 투명한 젤리 같은 물질이 채워져 있습니다.유리체가 적절한 압력을 유지하며 내부를 채우고 있기 때문에 안구의 모양이 유지됩니다. 투명하기 때문에 동공으로 들어온 빛이 망막까지 도달할 수 있습니다.안구를 이루는 막들 중 가장 안쪽에 있는 막은 망막입니다.망막은 잘 알려져 있듯이 들어온 빛을 받아들이는 수용체가 있습니다. 망막과 공막 사이에는 맥락막으로 불리는 검은 막이 위치합니다.검정색의 막이기 때문에 안구 내부에서 빛이 반사되는 것을 막아주어 선명한 상이 형성되도록 도와주며많은 혈관이 있어 망막에 산소와 영양분을 공급하는 역할을 합니다.
Q. 우리지구에 이산화 탄소가 없어도 살아 갈수 있나요?
안녕하세요. 황정웅 전문가입니다.호흡만의 관점으로 보았을 때 이산화탄소는 노폐물로 볼 수 있습니다.실제로 숨을 쉬는 것만은 이산화탄소가 없어도 큰 영향을 받지 않습니다.하지만 이산화탄소는 생물학적으로도 환경적으로도 매우 중요합니다.이산화탄소는 지구의 온실가스 중 하나로 적당한 비율로 존재하면 지구의 온도를 일정하게 유지하는데 기여합니다.이산화탄소가 아예 없다면 지구의 평균 온도가 영하로 내려갈 것입니다.또한 이산화탄소는 식물이 광합성을 할 때 사용하는 주 원료입니다.식물은 이산화탄소와 물을 원료로 이들을 빛에너지를 이용해 포도당과 같은 영양소로 합성합니다.그리고 식물이 광합성으로 합성한 물질들을 지구의 생물들 먹으면서 에너지가 순환합니다. 결국 이산화탄소가 없다면 지구상의 생물이 생존하는 것은 매우 힘들 것 입니다.