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생물·생명
Q. 리소좀이 낮은 PH를 유지하기 위해 사용하는 분자적 기작은 무엇인가요?
결론부터 말씀드리면 수소 이온 펌프를 이용해 리소좀 내부로 수소 이온을 능동적으로 수송하는 것입니다.리소좀은 세포질의 중성보다 훨씬 낮은 약 4.5~5.0의 산성 환경을 유지합니다. 이런 산성 환경은 리소좀에 있는 가수분해 효소들이 최적으로 기능하기 위해 필수적 환경입니다.그래서 리소좀 막에는 V-ATPase라고 불리는 수소 이온 펌프가 존재하는데, 이 펌프는 세포의 ATP를 가수분해하여 얻은 에너지를 이용해 세포질에 있는 수소 이온을 리소좀 내부로 능동적으로 수송하는 역할을 합니다.이렇게 수소 이온을 지속적으로 리소좀 내부로 운반함으로써, 리소좀은 내부의 수소 이온 농도를 높여 낮은 pH를 유지할 수 있는 것입니다.
생물·생명
Q. 소포체내 단백질 접힘 과정에서 샤페론 단백질의 역할은 무엇인가요?
조면 소포체 내에서 단백질이 합성될 때, 샤페론 단백질은 정상적인 3차원 구조로 접히도록 돕는 역할을 합니다.다시 말해 단백질 응집을 막고, 잘못 접힌 부분을 교정하여 정상적인 기능을 할 수 있도록 하는 것입니다.하지만 접힘이 실패하여 비정상적인 단백질이 쌓이면, 세포는 비접힘 단백질 반응(UPR)을 활성화시킵니다. 이 반응은 샤페론 생산을 늘리고 단백질 합성을 억제하여 소포체 스트레스를 줄이려는 반응입니다. 그럼에도 문제가 해결되지 않으면, 비정상 단백질은 소포체 관련 단백질 분해(ERAD) 경로를 통해 소포체 밖으로 보내져 프로테아좀에 의해 분해됩니다. 여기까지 했는데도 문제가 해결되지 않으면 세포는 세포자연사를 통해 스스로를 파괴해버립니다.
생물·생명
Q. 오리너구리는 포유류에 속하는데 어떻게 알을 낳나요?
오리너구리가 알을 낳고, 외형도 일반적인 포유류와 다른 이유는 진화과정에서 일찍 갈려져 나간 단공류라는 매우 원시적인 포유류에 속하기 때문입니다.말씀하신대로 대부분의 포유류는 태반을 통해 새끼를 낳는 태생이지만, 오리너구리는 포유류의 공통 조상이 가졌던 난생 번식 방식을 그대로 유지하고 있습니다. 즉, 앞서 말씀드린대로 다른 포유류들과 일찍 분리되어 독자적인 진화 경로를 걸어왔기 때문에 알을 낳는 것입니다.
생물·생명
Q. 스트레스수치를 검사하는방법있는지궁금합니다
먼저 결론부터 말씀드리면 현재 혈액검사나 다른 검사만으로 스트레스 수치를 정확하게 측정하는 단일 검사 방법은 없습니다.왜냐하면 스트레스는 매우 복잡한 심리적, 생리적 반응이기 때문입니다. 그래서 스트레스와 관련된 여러 생체 지표들을 통해 스트레스 수준을 간접적으로 파악하는 것입니다.대표적으로 스트레스 호르몬인 코르티솔이나 아드레날린 수치를 혈액이나 타액으로 검사하거나, 심장 박동 간 간격의 변화를 측정하는 심박 변이도(HRV)를 이용하는 방법입니다.하지만, 미래에는 유전자 발현이나 대사 물질 등 여러 복합적인 생체 지표를 분석하여 스트레스의 총체적인 상태를 파악하는 기술이 개발될 가능성은 있습니다. 이미 이런 기술들에 대한 꾸준한 연구는 계속되고 있기 때문이죠.
생물·생명
Q. 수면 기술에대해궁금해서질문합니다.
10~15년 뒤에는 수면제가 아닌 뇌파 자극과 같은 비침습적 기술로 불면증을 치료하는 것이 충분히 가능할 것으로 생각됩니다. 현재 이와 관련된 다양한 기술들이 활발히 연구되고 개발되고 있기 때문이죠.실제 뇌파 동조 기술은 특정 주파수의 소리나 빛으로 뇌파를 수면에 적합한 상태로 유도하는 기술로, 이미 상용화된 웨어러블 기기들이 있습니다. 그리고 경두개 자기 자극(TMS)은 자기장으로 뇌를 자극해 불면증을 개선하는 연구도 진행 중에 있죠.또한, 스마트폰 앱이나 기기를 통해 불면증 인지행동치료(CBT-I)를 제공하는 디지털 치료제도 이미 개발되어 처방되고 있습니다.이러한 기술들은 약물 의존성이나 부작용 우려가 없어, 노인이나 예민한 사람들에게 상당히 유용한 기술이죠.그렇기에 이러한 기술 발전 속도를 고려할 때, 미래에는 수면제 대신 비침습적 치료가 불면증 치료의 가장 큰 부분이 되지 않을까 생각되기도 합니다.
생물·생명
Q. 아기들이 우는걸 연구한다는 뉴스를 본적이 있습니다.
말씀하신대로 과학자들이 동물 소리와 아기 울음를 해석하는 것은 인공지능의 도움을 많이 받고 또 그 덕분에 상당히 많은 것을 밝혀내고 있습니다.즉, AI는 사람의 귀보다 훨씬 더 정교하게 소리의 주파수나 진폭, 음색 등 미세한 특성들을 분석하고, 대량의 데이터를 학습해 특정 소리가 어떤 감정이나 상황을 나타내는지 정확하게 파악할 수 있는 것입니다.이미 아기 울음을 분석해 배고픔이나 졸림, 통증 등을 구분하는 앱이 개발되었고, 돼지나 코끼리 등 동물의 감정 상태를 파악하는 연구도 활발히 진행 중입니다.그래서 미래에는 이런 기술을 통해 동물들의 의사소통 체계를 이해하고, 많은 수수께끼를 풀 수 있을 것입니다.
생물·생명
Q. 세포소기관 관찰 시 세포를 초음파 처리하여 터트리는 이유는 무엇인가요?
세포막만 파괴하여 세포소기관을 손상시키지 않고 분리하기 위해서입니다.초음파는 액체 속에서 미세한 기포를 발생시켜 터뜨리는 캐비테이션 현상을 유도하는데, 이 충격파와 전단력은 세포막을 물리적으로 찢는 데는 효과적이지만, 세포소기관의 구조는 손상이 가지 않도록 강도 조절이 가능합니다.반면, 말씀하신 SDS와 같은 계면활성제는 세포막의 지질뿐만 아니라, 세포소기관을 구성하는 단백질의 3차 구조까지 변성시킵니다. 그래서 결국 세포소기관의 기능과 형태를 파괴하여 순수한 상태로 분리하거나 관찰하는 것을 불가능하게 만듭니다.
생물·생명
Q. 글리옥시좀은 퍼옥시좀으로부터 유래한 것이라고 알고 있는데 어떠한 기능적 차이가 있나요?
퍼옥시좀은 모든 진핵생물에 존재하는데, 주로 지방산 분해와 해독 작용을 통해 생성된 과산화수소를 분해하는 역할을 합니다.반면, 글리옥시좀은 주로 식물의 씨앗이나 일부 균류와 같이 지방을 저장하는 세포에만 존재하는데, 이 소기관의 기능은 글리옥실산 회로를 통해 지방을 탄수화물으로 전환하는 것입니다.이러한 기능적 차이로 인해, 씨앗이 발아할 때 글리옥시좀은 저장된 지방을 분해하여 새싹이 자라는 데 필요한 에너지를 공급하는 것이죠.
생물·생명
Q. 유전자 변형 작물(GMO)이 농업에 주는 장단점은 무엇인가요?
결론적으로 GMO는 식량 생산을 늘리는 데에는 장점을 가질 수 있지만, 환경과 건강에 대한 잠재적 위험성이 가장 큰 단점입니다.즉, 가뭄이나 병충해에 강해 더 많은 수확량을 얻을 수 있고, 해충에 대한 저항성을 갖도록 만들어 살충제 사용을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 비타민 등 특정 영양소를 강화해 영양실조 문제를 해결하는 데 도움이 됩니다.그러나 변형된 유전자가 자연 생태계로 퍼져나가 생물 다양성을 해칠 수 있고, 소수 기업이 종자를 독점해 농민들이 매년 비싼 값에 종자를 사는 경우가 많아 식량 가격이 오를 수 있으며, 무엇보다 장기적으로 인체에 미치는 영향을 알 수 없다는 점이 가장 큰 단점이죠.
생물·생명
Q. 식물은 어떤 방식으로 면역 체계를 발달시켰나요?
동물과 달리 식물은 선천 면역 체계를 통해 방어하는 형태입니다.이 체계는 크게 두 가지 방식으로 작동하는데, 첫 번째는 패턴 인식 면역입니다. 식물은 병원균에 공통적으로 있는 분자 패턴을 세포 표면의 수용체로 인식하여 세포벽 강화나 항균 물질 생산 등 초기 방어 반응을 유도합니다.하지만 일부 병원균은 이펙터라는 단백질을 이용해 이 방어를 무력화시키는데, 그 때문에 식물은 두 번째 방어 체계인 이펙터 인식 면역을 발달시켰습니다. 즉, 식물 세포 내 저항성 단백질이 이 이펙터를 감지하면, 감염된 부위의 세포를 스스로 죽이는 과민성 반응을 일으켜 병원균의 확산을 막는 것이죠.