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생물·생명
Q. 단순 단백질 효소와 복합 효소의 차이는 무엇인가요?
복합효소는 단순 단백질과 달리 단백질 부분과 비단백질 부분으로 구성되어 있다는 점이 가장 큰 특징입니다.단순 단백질 효소는 단백질 자체만으로 온전한 기능을 하는 반면, 복합효소는 이 두 부분이 모두 결합해야만 효소로서의 역할을 수행할 수 있습니다.그리고 복합효소에서 보조 인자는 효소의 기능을 보조하거나 촉진하는 중요한 역할을 합니다.앞서도 말씀드렸지만, 단순 단백질 효소와 달리 복합효소는 이 보조 인자가 없다면 제 기능을 할 수 없는데, 이 보조 인자는 특정 화학 반응을 유도하거나, 기질과 효소 사이의 결합을 돕는 등 다양한 기능을 수행하며 효소 반응의 특이성을 결정하게 됩니다. 예를 들어, 산화-환원 반응에 관여하는 효소들은 비타민 B12와 같은 보조 인자를 필요로 하는 것이죠.
생물·생명
Q. 곤충은 지구상에서 가장 많은 종을 차지하고 있는데
곤충은 생태계의 기초를 이루는 매우 중요한 역할을 합니다.만일 곤충이 없다면 식물과 동물의 생존은 물론이고 지구의 생태 순환 자체가 위태로워질 수 있습니다.곤충은 식물의 수분 매개자는 물론, 분해자, 먹이 사슬의 연결고리 등의 역할을 합니다.또한 다른 곤충의 수를 조절하는 피식자 겸 포식자인 천적의 역할을 하고 있습니다.그리고 곤충은 몸의 형태, 날개의 유무, 변태 방식 등에 따라 여러 목으로 나뉘는데, 현재 알려진 곤충의 목은 약 32개이며, 이 중 가장 많은 종을 포함하는 주요 목은 딱정벌레목, 나비목, 파리목, 벌목, 노린재목, 메뚜기목, 잠자리목 등입니다.
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Q. 하늘을 나는 새들 중에 여행알바트로스와 안데스콘도르 중 누가 더 클까요?
결론부터 말씀드리면 평균적으로 날개 길이는 나그네알바트로스(말씀하신 여행알바트로스입니다.)가 더 길고, 몸무게는 안데스콘도르가 더 무겁습니다.나그네알바트로스의 날개 길이는 3~3.7m로, 현존하는 새 중에서 가장 긴 날개 길이를 자랑하며 몸무게늠 6~11kg 정도로, 날개 길이에 비해 몸무게는 가벼운 편입니다.반면 안데스콘도르의 날개 길이는 2.7~3.2m로, 알바트로스보다는 짧지만, 맹금류 중에서는 가장 길고 몸무게는 7.7~15kg 정도로, 나그네알바트로스보다 무겁습니다.나그네알바트로스는 긴 날개를 이용해 바람을 타고 활강하며 장거리 비행에 특화되어 있고, 안데스콘도르는 무거운 몸으로도 높은 고도에서 효율적으로 비행할 수 있도록 넓고 큰 날개를 가진 것입니다.
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Q. 단백질 분리 정제시 초기 단계 수행하는 염석의 원리는 무엇인가요?
염석은 고농도의 염을 단백질 용액에 첨가하여 단백질이 물에 녹아 있는 상태를 방해하고 침전시키는 과정입니다.그리고 가장 중요한 원리는 수화수의 제거와 단백질의 응집입니다.단백질은 물 분자로 둘러싸여 용액 내에 안정적으로 존재합니다. 그 때 이 물 분자층을 수화수라고 합니다. 용액에 고농도의 염을 넣으면, 염 이온들은 단백질보다 더 강하게 물 분자와 결합하려는 경향이 있습니다. 따라서 염 이온들이 단백질 주변의 수화수를 빼앗아가게 되고, 단백질은 물 분자와의 친수성 상호작용을 잃게 되는 것이니다.그리고 수화수를 잃은 단백질 분자들은 노출된 소수성 부위끼리 서로 뭉쳐 응집하게 됩니다. 이 응집체는 물에 대한 용해도가 급격히 낮아져 침전됩니다.그런데, 서로 다른 단백질은 각각의 아미노산 서열과 구조에 따라 소수성 정도가 다릅니다.이 때문에 단백질마다 침전되는 염의 농도가 다릅니다. 이 성질을 이용해 염의 농도를 단계적으로 높여가면서 특정 단백질만을 선택적으로 침전시켜 분리할 수 있는 것입니다.
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Q. 단백질 분리 정제시에 친화성 크로마토그래피의 단점은 무엇인가요?
말씀하신대로 높은 친화도가 역설적으로 몇 가지 단점을 만들었는데, 그 중 가장 큰 단점은 결합된 단백질을 컬럼에서 분리하기 어렵다는 점입니다.다시 말해 단백질이 칼럼에 너무 강하게 결합하면서, 단순히 pH나 염 농도를 조절하는 일반적인 용출 방법으로는 단백질을 분리해내기 어렵습니다.결국 단백질을 분리하기 위해 고농도의 염이나 극단적인 pH, 또는 경쟁 리간드와 같은 강한 용출 버퍼를 사용해야 할 수 있습니다. 이러한 버퍼는 비용이 많이 들고, 실험 과정이 복잡해지며, 시간이 오래 걸릴 수 있습니다.또한 강한 조건에서 용출하는 과정에서 목표 단백질의 활성을 잃거나 구조가 변성될 위험도 있습니다. 특히 효소나 다른 기능성 단백질의 경우 이는 치명적인 단점이 됩니다.게다가 강한 용출 버퍼는 칼럼에 부착된 리간드나 지지체 자체를 손상시킬 수 있어, 칼럼의 재사용율이 떨어집니다.그 외에도 리간드 누출, 비특이적 결합 등의 문제가 발생할 수도 있고, 무엇보다 높은 비용도 큰 단점이겠죠.