안녕하세요
Q. 세포내 단백질 합성에 관해 알고싶습니다.
먼저 '전사 후 조절'은 DNA로부터 mRNA가 합성된 이후, 즉 RNA 수준에서 유전자 발현을 조절하는 메커니즘입니다. 이는 주로 핵에서 일어나는 과정이며, 번역이 일어나기 전 mRNA의 운명을 결정합니다.그리고 '번역 후 조절'은 mRNA로부터 단백질이 합성된 이후, 즉 단백질 수준에서 기능과 안정성을 조절하는 메커니즘입니다. 이는 단백질의 활성, 위치, 안정성 등을 조절하여 세포의 빠르고 정교한 반응을 가능하게 합니다.'전사 후 조절'과 '번역 후 조절'은 세포의 다양한 생리적 기능에 필수적인 역할을 합니다.먼저 환경 변화나 세포 내 신호에 대한 빠른 반응을 가능하게 합니다. 전사 조절은 시간이 오래 걸릴 수 있지만, 이미 합성된 mRNA나 단백질의 안정성이나 활성을 조절하는 것은 훨씬 빠르게 세포의 상태를 변화시킬 수 있는 것이죠.또한 특정 단백질의 발현과 활성을 정교하게 조절하여 세포가 특정한 형태로 분화하고 기능할 수 있도록 합니다. 그리고 효소 단백질의 활성이나 양을 조절하여 세포 내 물질대사 경로의 효율성을 제어하기도 합니다.
Q. DNA와 RNA는 구조와 기능 면에서 어떤 주요 차이점을 가지며, 이로 인해 수행하는 역할은 어떻게 달라지나요?
DNA와 RNA는 가장 먼저 구성하는 당에서 부터 차이가 있습니다.DNA는 '디옥시리보스'라는 5탄당을 가집니다. 디옥시리보스는 리보스에 비해 2가 탄소에 하이드록실기(-OH) 대신 수소(-H)를 가지고 있습니다.반면 RNA는 '리보스'라는 5탄당을 가집니다. 리보스는 2가 탄소에 하이드록실기(-OH)를 가지고 있습니다. 이 하이드록실기는 RNA를 DNA보다 화학적으로 더 불안정하게 만드는 요인이 됩니다.그리고 염기에서 차이가 있습니다.DNA는 아데닌(A), 구아닌(G), 사이토신(C), 티민(T)의 네 가지 염기를 가지는 반면 RNA: 아데닌(A), 구아닌(G), 사이토신(C), 유라실(U)의 네 가지 염기를 가집니다. 즉, 티민(T) 대신 유라실(U)이 존재하는 것이죠.무엇보다 가장 큰 차이는 가닥 구조입니다.DNA는 보통 이중 나선 구조를 가집니다. 두 가닥의 폴리뉴클레오타이드 사슬이 상보적인 염기쌍(A-T, G-C)을 형성하여 안정적인 이중 나선 구조를 이루고 있죠.반면 RNA는 단일 가닥 구조와 리보스의 2가 탄소에 하이드록실기(-OH)가 존재하기 때문에 DNA보다 화학적으로 불안정하며, 쉽게 분해될 수 있습니다.이러한 구조적 차이점으로 인해 DNA의 역할은 주로 유전 정보의 저장 및 보존하는 역할입니다. 반면 RNA는 DNA에 저장된 유전 정보가 실제로 단백질로 만들어지는 과정에서 중간 매개체 및 조절자 역할을 가집니다.간단하게 비유하자면 DNA는 유전 정보를안전하게 저장하고 다음 세대로 전달하는 '원본 설계도' 역할을 하는 반면, RNA는 이 설계도를 복사하여 단백질 합성 과정을 중개하고 조절하는'실행 도구' 및 '조절자' 역할을 하는 것입니다.
Q. 닭살은 왜 돋는 것이고 어떤 원리인가요?
결론부터 말씀드리면 피부에 있는 입모근이라는 작은 근육의 수축 때문입니다.우리가 추위를 느끼거나, 무서운 것을 보거나, 또는 크게 감동을 받을 때 뇌에서는 교감신경을 자극합니다. 교감신경의 자극을 받은 입모근은 자신의 의지와 상관없이 수축하게 됩니다. 입모근은 불수의근으로 우리가 의도적으로 움직일 수 있는는 근육이 아니죠. 그리고 입모근이 수축하면 털이 뿌리째 당겨져 곤두서게 되고, 이 과정에서 주변 피부가 위로 끌어당겨지면서 작은 돌기처럼 솟아오르게 되며 닭살이 돋는 것입니다.
Q. 야생 겨자에서 품종개량으로 나온 식물에는 어떤 것들이 있나요?
실제 우리가 흔히 먹는 양배추나 브로골리 등은 모두 야생 겨자, 좀 더 정확히는 '브라시카 올레라케아'라는 단일 야생종에서 품종 개량을 통해 나온 식물들입니다.대표적으로 말씀하신 양배추와 콜리플라워, 브로콜리, 케일, 방울양배추, 콜라비 등이 있으며, 이 외에도 카이란, 콜라드 그린스, 라키나토 케일 등 다양한 품종들이 있습니다.이렇게 유독 야생 겨자에서 품종 개량이 활발한 이유는 높은 유전적 다양성과, 인위적인 선택이 용이하기 때문입니다.즉, 야생 겨자는 원래부터 유전적으로 다양한 변이를 가지고 있었던 것으로 추정됩니다. 식물의 특정 부위에 대한 변이가 많았고, 이것이 인간의 선택적 육종을 통해 다양한 형태로 발현될 수 있는 기반이 된 것입니다.또한 야생 겨자는 재배가 비교적 쉽고, 각 개체 간의 형태적 차이가 뚜렷했습니다. 따라서 인간은 원하는 특정 부위를 가진 개체들을 선택하여 반복적으로 교배하고 재배함으로써, 몇 세대에 걸쳐 특정 형질을 강조하는 방식으로 품종 개량을 진행할 수 있었던 것입니다.
Q. 단세포 생물 중 일부가 광합성을 할 수 있는 원리가 무엇인지 궁금합니다.
사실 단세포 생물이 광합성을 하는 것은 식물의 그것과 크게 다르지 않습니다.즉, 남세균(시아노박테리아)이나 유글레나 같은 일부 단세포 생물은 식물처럼 세포 내에 엽록체를 가지고 있어 광합성을 할 수 있는 것입니다.물론 이런 단세포 생물과 식물의 차이점이 없는 것은 아니지만, 이산화탄소와 물, 빛에너지를 이용하여 포도당과 산소를 만들어내는 기본적인 구조는 동일합니다.