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생물·생명
Q. 연소보다 세포 호흡이 더 많은 에너지를 얻을 수 있는 이유는 무엇인가요?
세포 호흡이 연소보다 더 많은 에너지를 얻는 것처럼 보일 수 있지만, 사실 동일한 양의 에너지를 방출합니다.다만, 이 두 과정은 에너지를 방출하고 이용하는 방식에서 큰 차이가 있습니다. 세포 호흡이 효율적이라고 여겨지는 이유는 에너지를 열로 낭비하지 않고 생명 활동에 필요한 화학 에너지(ATP)로 효과적으로 전환하기 때문이죠.좀 더 자세히 말씀드리면 세포 호흡과 연소 모두 포도당을 산화시켜 최종적으로 이산화탄소와 물을 만들고 동일한 총에너지를 방출합니다. 하지만 세포 호흡은 그 에너지를 단계적으로 ATP라는 유용한 형태로 전환하여 생명 활동에 이용하는 반면, 연소는 대부분의 에너지를 열로 낭비하기 때문에 결과적으로 세포 호흡이 훨씬 효율적인 에너지 시스템이라고 할 수 있는 것입니다.
생물·생명
Q. 카디오 리핀이 수소이온에 막 투과성을 억제할 수 있는 원리는 무엇인가요?
이중 인지질 덕분입니다. 이 분자는 수소 이온의 투과를 억제하는 데 싱당히 중요한 역할을 합니다.카디오리핀은 인산 머리 그룹을 두 개 가지고 있어 강한 음전하를 띱니다.이 음전하 때문에 카디오리핀은 양전하를 띠는 수소 이온을 정전기적으로 끌어당겨 분자 내에 가두는 역할을 하는데, 이는 수소 이온이 막을 자유롭게 통과하지 못하게 만들죠.그리고 카디오리핀은 특이하게 네 개의 지방산 사슬을 가지고 있습니다. 일반적인 인지질이 두 개의 사슬을 가지는 것과 달리, 카디오리핀의 이 복잡한 구조는 막의 유동성을 낮춰 막을 더 단단하고 촘촘하게 만드는데, 이로 인해 수소 이온을 포함한 작은 분자들이 막을 통과하기 더 어렵게 되는 것입니다.또한 카디오리핀은 막의 특정 단백질들과 결합하여 단백질 복합체를 형성합니다. 이러한 복합체는 특히 전자 전달 사슬에 관여하는 효소들 주변에 집중되어 막의 특정 부위에서 수소 이온의 누출을 막는 역할을 하게 됩니다.
생물·생명
Q. 기질수준의 인산화보다 화학 삼투적 인산화를 통해 더 많은 ATP를 얻을 수 있는 이유는 무엇인가요?
결론부터 말씀드리면 에너지 효율성의 차이 때문입니다.즉, 화학 삼투적 인산화는 전자 전달계를 통해 방출되는 에너지를 효율적으로 활용하여 ATP를 대량으로 생산하기 때문입니다.기질 수준의 인산화는 특정 효소가 기질 분자에 붙어 있는 고에너지 인산기를 직접 ADP로 전달하여 ATP를 생성하는 방식입니다. 이는 빠르지만 한정된 양의 ATP만 생산할 수 있는 것이죠.반면 화학 삼투적 인산화는 전자 전달계와 ATP 합성효소를 이용하여 ATP를 대량으로 생산하는 방식입니다. 이는 에너지를 효율적으로 저장했다가 발전하는 것과 유사합니다.다시 말해 화학 삼투적 인산화는 전자 전달계에서 전자의 연속적인 이동으로 막을 가로지르는 수소 이온의 거대한 농도 기울기를 형성하고, 이 기울기에 저장된 에너지를 ATP 합성효소를 통해 ATP 생산에 지속적으로 이용합니다. 반면, 기질 수준의 인산화는 한정된 특정 반응에서만 ATP를 생성하므로, 대량 생산에 매우 유리한 화학 삼투적 인산화보다 적은 양의 ATP를 만들 수밖에 없는 것입니다.
생물·생명
Q. 실제 완벽히 사망한 상태의 사람이 되살아나는 라자루스 증후군의 이력은 보고된 바 있는가?
결론부터 말씀드리면 라자루스 증후군의 공식적인 이력은 1982년에 처음으로 의학 문헌에 보고되었으며, 이후 2024년까지 전 세계적으로 약 76건이 문서화되었습니다. 하지만 이는 문서화된 건수이며 실제 발생 건수는 이보다 훨씬 많을 것으로 추정하고 있습니다.실제로 프랑스 응급의학과 의사들을 대상으로 한 한 연구에서는 거의 절반이 자가 소생 사례를 목격했다고 응답했으며, 캐나다 중환자실 의사들을 대상으로 한 설문조사에서도 3분의 1가량이 경력 중 최소 한 번은 이 현상을 보았다고 답하기도 했습니다.
생물·생명
Q. 만약에 세상이 망해서 사람을 포함한 모든 생명을 방주같은곳에 피신시킨다면 몇쌍의 생명을 태워야 할까요?
사실 상당히 산술적이긴 하지만, 인간과 다른 생명체를 포함하여 모든 생명을 방주에 태운다면, 유전적 다양성과 종의 생존을 위해 최소 50쌍 이상의 개체가 필요합니다.이는 제가 계산한 것이 아니라 학계의 논문의 내용이기도 하죠.학계에서는 종의 장기적인 생존을 위해 필요한 최소 개체 수를 '유효 개체군 크기'라 하는데, 이 크기는 실제 개체군 수와 다를 수는 있지만, 유전적 다양성을 유지하는 데 필요한 최소 개체 수를 의미합니다.많은 연구에 따르면, 유전적 다양성을 유지하여 단기적인 멸종을 피하려면 최소 50쌍, 즉 100마리의 개체가, 그리고 장기적으로 새로운 유전적 변이를 확보하여 환경 변화에 적응하려면 최소 500쌍, 즉 1,000마리의 개체가 필요하다고 알려져 있습니다.