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생물·생명
Q. 식물의 PRR의 역할은 무엇이며 동물과의 차이는 무엇인가요?
식물의 패턴인식수용체(PRR)는 병원체와 관련된 분자 패턴을 인식하여 초기 방어 면역을 유도하는 역할을 합니다.이런 인식이 활성산소종(ROS) 생성이나 유전자 발현 변화와 같은 방어 기작을 촉발해 병원균의 침입을 막는 시작이 되는 것이죠.그리고 식물과 동물 면역 수용체의 가장 큰 차이는 적응 면역의 유무입니다.동물은 특정 병원체를 기억하고 상당히 정확한 공격하는 적응 면역 시스템을 갖추고 있지만, 식물은 오직 선천 면역에만 의존합니다.또한, 동물은 혈액을 순환하는 전문적인 면역 세포가 감염 부위로 이동해 병원체를 처리하는 반면, 식물은 각 세포가 스스로 방어하거나 주변 세포로 신호를 전달하여 방어 체계를 구축하죠.
생물·생명
Q. 식물의 전신 획득 저항성이 동물의 면역기억과 비슷하다고 할 수 있는 이유는 무엇인가요?
가장 큰 이유는 이전의 감염 경험을 바탕으로 나중에 있을 위협에 더 효율적으로 대응하기 때문입니다.동물의 면역계는 병원균에 노출된 후 기억 세포를 생성하여, 같은 병원균이 재침입했을 때 더 빠르고 강한 항체 반응을 유도합니다.이와 비슷하게 식물은 특정 부위가 병원균에 감염되면 살리실산과 같은 화학 신호를 만들어내어 전신에 퍼뜨립니다. 이 신호를 받은 다른 부위들은 미리 방어 시스템을 활성화하여, 나중에 동일하거나 유사한 병원균이 다시 침입했을 때 신속하게 방어하는 것이죠.이러한 기능적 유사성 때문에 식물의 SAR은 동물의 면역 기억과 비슷하다고 할 수 있습니다.
생물·생명
Q. 특정한 식물 종이 어떠한 병원체에 대해 강한 저항성을 나타내는 것은 유전적 차이로 인한 것인가요?
특정 식물이 어떤 병원체에 대해 강한 저항성을 보이는 것은 유전적 차이가 가장 큰 요인입니다.식물은 병원체를 인식하고 방어하는 데 필요한 특정 유전자, 즉 R 유전자를 가지고 있습니다. 이 유전자가 병원체의 침입을 감지하면 식물의 면역 체계를 활성화시켜 감염 부위 세포를 죽이는 등 방어 반응을 일으키는 것이죠.물론 환경적 요인도 무시할 수 없는 영향을 미칩니다. 가뭄이나 영양분 부족, 고온 등의 환경 스트레스는 식물의 면역 시스템을 약화시켜 저항성을 떨어뜨릴 수 있고 반대로 적절한 영양분과 수분, 햇빛은 식물의 저항성을 높이게 합니다. 또한, 식물 주변에 서식하는 유익한 미생물들도 병원체를 억제하거나, 식물의 면역 반응을 돕는 역할을 하기도 하죠.
생물·생명
Q. 식물이 살리실산, 자스몬산, 에틸렌과 같은 호르몬을 이용하여 면역 반응을 조절하는 방식은 각각 어떻게 다른가요?
말씀하신 살리실산이나 자스몬산, 에틸렌은 각각 다른 종류의 자극에 특화된 면역 반응을 조절합니다.'살리실산'은 주로 병원균과 같은 생물적 위협에 대응하는 호르몬입니다. 병원균이 침입하면 신호 물질로 작용해 감염 부위의 세포를 의도적으로 괴사시키고, 식물 전체에 저항성을 주며 전신획득저항성(SAR)을 유도하는 것이죠.'자스몬산'은 주로 곤충과 같은 포식자나 물리적 손상에 반응하게 합니다. 곤충이 식물을 갉아먹으면 활성화되어 독성 물질이나 소화를 방해하는 단백질을 생성함으로써 포식자를 쫒아내는 것이죠.마지막으로 '에틸렌'은 자스몬산과 함께 작용하여 주로 괴사성 병원균에 대한 방어에 관하합니다. 상처와 같은 스트레스 상황에서 분비되어 세포벽을 강화하고 방어 유전자의 발현을 촉진해 감염 확산을 막는 것이죠.
생물·생명
Q. 식물이 곰팡이나 세균과 같은 병원체가 분비하는 단백질의 인식하고 방어하는 기작은 어떻게 이루어지나요?
말씀하신대로 곰팡이나 세균 같은 병원체는 효과기 단백질을 분비하여 식물의 면역 체계를 무력화합니다.이때 식물은 R 단백질, 즉 저항성 단백질을 이용하여 병원체의 침입을 인식하고 방어하게 됩니다.이 방어 기작은 '유전자 대 유전자' 가설이 가장 대표적인데, 병원체가 특정 효과기 유전자를 가지고 있고, 식물이 이에 대응하는 특정 R 단백질 유전자를 가지고 있을 때만 성공적인 방어 반응이 일어나는 것이죠.좀 더 자세히 말씀드리면 R 단백질이 효과기 단백질을 인식하면, 인식과 동시에 방어 신호를 활성화하여 과민 반응을 유도합니다. 이 반응은 감염된 세포를 죽여 병원체가 더 이상 확산되지 못하게 하고, 동시에 항균 물질인 피토알렉신을 생성하고, 병원체 세포벽을 분해하는 효소를 분비하여 방어를 강화하는 것입니다.
생물·생명
Q. 화분 잎이 하나만 색이 죽었어요ㅠ 어떤문제일까요?
먼저 사진을 보니 식물의 종류는 '자미오쿨카스'가 아닌가 생각됩니다.'자미오쿨카스'는 기르는 난이도가 그다지 높지 않은 편이지만, 주의해야 할 점이 있다면 과습입니다.과습의 가장 큰 특징이 잎이 노랗게 변하는 것인데, 특히 잎의 가장자리부터 노랗게 변하는 경우가 많습니다.우선 화분에 물이 고여있는지를 확인하시고 물은 바로 버려 주시고, 화분 흙이 아직도 축축하다면 물 주는 주기를 훨씬 길게 가져가야 합니다. 보통 보통 겉흙이 마르고 2-3일 정도 더 지난 후에 흠뻑 주는 것이 좋습니다.
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Q. 식충식물이 벌레를 잡아먹는 기작을 택한 이유는 무엇인가요?
결론부 말씀드리면 부족한 영양분, 그 중에서도 특히 질소를 얻기 위해서입니다.대부분의 식물은 뿌리를 통해 토양에서 질소를 흡수하여 단백질티카 핵산, 엽록소 등 생장에 필수적인 물질을 만듭니다. 하지만 늪지나 습지와 같은 식충식물의 서식지는 토양에 질소가 거의 없습니다. 이러한 환경에서 살아남기 위해 식충식물들은 질소를 포함한 영양분이 풍부한 곤충을 사냥하는 방향으로 진화한 것입니다.
생물·생명
Q. 세포 연접에서 간극연접과 원형질 연락사는 어떤 차이가 있나요?
말씀하신 대로 동물세포의 간극연접과 식물세포의 원형질 연락사는 인접한 세포 간 물질 및 신호 교환 통로라는 공통점이 있기는 하지만, 구조와 기능에서 분명 차이가 있습니다.간극연접은 세포막에 있는 커넥신 단백질들이 모여 형성되며, 세포벽이 없는 동물세포에서 두 세포막을 직접 연결합니다. 반면, 원형질 연락사는 두꺼운 세포벽을 관통하는 통로로, 통로 내부에 세포막이 연속적으로 이어져 있고, 중심에는 데스모튜불이라는 내형질막 구조물이 있습니다.기능적으로 본다면 간극연접은 이온이나 작은 분자만 통과시키는 반면, 원형질 연락사는 더 큰 분자들인 특정 단백질과 RNA까지 이동시킬 수 있습니다. 따라서 간극연접은 주로 신속한 신호 전달에 관여하고, 원형질 연락사는 식물체 내 장거리 물질 수송과 발달 과정 조절에 중요한 역할을 한다고 볼 수 있습니다.
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Q. 식물의 원형질 연락사를 통해서는 거대 분자도 이동할 수 있는 이유가 무엇인가요?
결론부터 말씀드리면 구조적 차이 때문입니다.원형질 연락사는 식물 세포벽에 뚫린 통로로, 인접한 두 세포의 세포질과 세포막을 직접 연결하는 구조입니다.특히, 이 통로의 중심에는 인접한 두 세포의 소포체가 연결되어 형성된 소관이 위치하고 있는데, 이 소관은 세포 간 물질 이동의 통로 역할을 하며, 이 소관 주변의 세포질 공간을 통해 이온이나 작은 분자는 물론, 특정 단백질과 RNA와 같은 거대 분자도 통과할 수 있죠.반면, 동물 세포의 간극 연접은 세포막에 박혀 있는 커넥손이라는 단백질 복합체가 서로 맞물려 형성하는 채널입니다. 이 커넥손은 6개의 커넥신 단백질로 이루어져 있으며, 수문처럼 열리고 닫히며 이온이나 1,000달톤 미만의 작은 분자만 통과시키는 역할을 합니다. 즉, 통로 자체가 단백질로 구성되어 있고 그 크기가 매우 작기 때문에 단백질과 같은 거대 분자는 통과할 수 없는 것입니다.다시 말해 원형질 연락사는 소포체가 통과하는 비교적 넓은 통로를 가지고 있어 세포질을 통해 거대 분자의 이동이 가능하지만, 간극 연접은 커넥손이라는 작은 단백질 채널로 구성되어 있어 작은 분자만 통과시킬 수 있는 것입니다.
생물·생명
Q. 삼투압에 따른 수액의 종류와 투여 목적!
먼저 저장액은 혈액보다 농도가 낮아 세포 안으로 수분을 넣어줄 때 사용합니다.주로 탈수 상태이거나 고나트륨혈증 환자에게 투여합니다.등장액은 혈액과 농도가 같아 수분이동이 거의 없습니다. 출혈이나 화상으로 체액이 부족할 때 혈액량을 빠르게 보충하거나, 수술 전후 환자에게 가장 흔하게 사용됩니다.고장액은 혈액보다 농도가 높아 세포의 수분을 혈관으로 끌어들입니다. 뇌부종처럼 세포가 부어있거나 심각한 저나트륨혈증 환자에게 투여하여 부종을 줄이는 데 사용됩니다.