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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.
생물·생명
Q. 동물세포에서 당 신생 과정은 왜 간에서만 일어날 수 있는 것인가요?
말씀하신대로 동물 세포에서 당 신생합성은 주로 간에서 이루어지는데, 이는 특정 효소의 존재와 생리학적 기능의 차이 때문입니다.물론 다른 기관들도 당 신생합성 경로의 일부를 가지고 있지만, 혈당 조절이라는 역할을 수행하는 데 필요한 핵심 효소는 오직 간과 신장에만 존재하기 때문에 간이 주된 장소가 되는 것이죠.좀 더 자세히 말씀드리면 당 신생합성은 해당 과정의 역반응과 비슷하지만, 해당 과정에서 비가역적인 세 단계 반응을 우회하기 위해 다른 효소들을 필요로 합니다. 이 우회 반응을 가능하게 하는 핵심 효소 중 하나가 바로 포도당 6-인산가수분해효소입니다.포도당 6-인산가수분해효소는 최종적으로 만들어진 포도당 6-인산에서 인산기를 제거하여 자유 포도당을 생성합니다. 이렇게 인산기가 제거되어야만 포도당이 세포 밖으로 나와 혈액을 통해 다른 기관으로 공급될 수 있습니다.그런데 앞서 말씀드렸 듯 근육세포를 포함한 대부분의 다른 조직 세포에는 이 효소가 없습니다. 따라서 근육은 당 신생합성 경로를 통해 포도당 6-인산을 만들 수는 있지만, 이를 자유 포도당으로 전환하여 혈액으로 방출할 수 없는 것입니다. 그래서 근육이 합성한 포도당은 근육 내에서 글리코겐 형태로 저장되거나 에너지원으로 즉시 소모되는 것입니다.
생물·생명
Q. 새들은 하루중 어느 때에 가장 활발히 먹이활동과 짝짓기를 할까
결론부터 말씀드리면 새들은 주로 새벽과 해질녘에 가장 활발하게 먹이 활동과 짝짓기를 합니다.대부분의 새들은 시각을 이용해 먹이를 찾기 때문에 낮에 많이 활동합니다.물론 새의 종에 따라 차이가 있겠지만, 먹이를 구하고 짝짓기가 가장 활발한 시간대는 포식자를 피하고, 또 에너지를 효율적으로 사용하기 위해 일출 직후인 새벽이나 일몰 직전인 해질녘입니다.또한 계절 변화는 새들의 생존과 번식에 직접적인 영향을 미칩니다.봄은 낮의 길이가 길어지고 기온이 올라가면서 번식과 관련된 호르몬 분비가 촉진되는데, 이때 수컷들은 다양한 방법으로 구애를 하는 경우가 많습니다. 즉, 이 시기는 짝짓기가 가장 활발한 때입니다.또한 새끼를 낳아 기르기 위해서는 풍부한 먹이가 필요한데, 봄은 식물 성장이 활발해지고 곤충이 많아지는 시기라 새들이 먹이를 구하기에 가장 좋은 계절입니다.가을은 번식기는 이미 끝이 나고 겨울을 준비하며 먹이 활동을 늘려 체지방을 축적하고, 겨울을 나기 위해 남쪽으로 이동하는 철새들은 장거리 비행에 필요한 에너지를 비축하는 시기입니다.