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세포질 모계 효과는 왜 일어나는 것인가요?
말씀하신 세포질 모계 효과는 유전자 자체가 자손에게 전달되지 않아도, 모체가 제공한 세포질 내 분자 때문에 자손의 표현형에 영향을 주는 현상을 말하는 것입니다. 즉 모체의 세포질에 존재하는 mRNA나 단백질이 난자에 미리 저장되어 수정 이후 초기 배아 발달에 영향을 주는 현상인데요 자손의 유전자형과 무관하게, 모체의 유전자형에 의해 표현형이 결정됩니다. 예를 들자면 초파리 배아에서 bicoid, nanos 단백질은 모체 난자에서 이미 mRNA 형태로 저장되며 이 단백질 농도 기울기가 전후축 형성을 결정합니다. 수정 직후 배아는 자체적으로 전사를 시작하기 전이므로, 필요한 단백질과 신호분자는 모체가 미리 제공한 mRNA와 단백질에 의존하는데요, 세포질 모계 효과 덕분에, 배아는 즉각적인 발달 신호를 받을 수 있습니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.09.05
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메틸화를 통해서 유전자 발현을 촉진하는 경우도 있나요?
네, 일반적으로 DNA 메틸화는 유전자 발현 억제와 연관되어 있지만, 경우에 따라 메틸화가 발현을 촉진하는 상황도 존재하는데요 프로모터에 있는 CpG 서열이 메틸화되면, 전사인자 접근이 방해되고, 메틸-CpG 결합 단백질이 히스톤 탈아세틸화 효소(HDAC)를 불러 염색질 응축을 유발하기 때문에 유전자 전사가 억제됩니다. 이와 같은 후성유전학적 억제의 대표적인 사례로는 X염색체 불활성화, 유전자 각인, 종양 억제 유전자 전사 억제이 있습니다.반면에 프로모터가 아닌 유전자 몸체 또는 인핸서 영역의 CpG 메틸화는 오히려 전사를 촉진할 수 있는데요, 메틸화된 DNA가 억제 인자 결합을 막기 때문에 오히려 전사는 촉진됩니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.09.05
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유전자 각인은 바소체와 어떻게 다른 것인가요?
네, 말씀해주신 것과 같이 바소체 형성과 유전자 각인은 둘 다 후성유전학적 메커니즘과 관련이 있지만 차이가 있습니다. 우선 바소체는 여성 포유류 세포에서 XX 염색체 중 하나를 거의 완전히 불활성화시켜 핵 주변에 응축된 구조를 형성한 것을 말하는데요, 이는 X염색체 전체 불활성화이며 X염색체 유전자 발현량을 남성과 맞추기 위한 것입니다.반면에 유전자 각인의 경우 특정 유전자가 부계 또는 모계에서 유래한 하나의 대립유전자만 선택적으로 발현되는 현상으로 나머지 유전자는 메틸화 등 후성유전적 기작으로 억제됩니다. 즉 유전자 각인은 부모별 발현 차이를 통해 발달 과정 조절을 말하는 것이며 모계냐 부계냐에 따라서 그 효과가 달라진다는 특징이 있습니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.09.05
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식물세포 원심분리 시 고장액 처리하는 이유는?
식물세포 내에서 엽록체, 미토콘드리아, 퍼옥시좀 등의 세포소기관을 분리하여 얻기 위해 원심분리를 수행하는데요, 세포벽, 세포막, 소기관 등의 밀도 차이를 이용하여 층별로 분리합니다. 이때 고려해야 할 사항은 식물세포는 두꺼운 세포벽과 높은 삼투압을 가진 큰 vacuole을 가지고 있다는 것인데요 액포가 터지면 소기관이 파손되거나, 세포 내용물이 섞여 원심분리 효율이 떨어집니다. 식물 세포의 vacuole에는 고농도의 용질이 들어있는데요 원심분리 과정에서 세포가 급격히 물리적 압력을 받으면 vacuole이 터져 소기관 손상이 발생할 수 있습니다. 따라서 고장액에 포함된 당류 또는 염은 세포 내부와 외부의 삼투압을 맞춰, 세포와 소기관이 팽창하거나 파열되는 것을 방지합니다. 게다가 세포소기관 효소는 pH와 이온 환경에 민감하기 때문에 고장액에 완충제를 넣어 pH를 일정하게 유지하면, 소기관 기능과 구조를 보존할 수 있습니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.09.05
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식물세포의 지방산 베타 산화는 왜 퍼옥시좀에서만 하는 것인가요?
식물세포에서 지방산 β-산화가 주로 퍼옥시좀에서 일어나는 이유는 세포의 대사 특성과 효소 분포, 부산물 처리 문제와 밀접하게 관련되어 있는데요, 베타 산화는 지방산을 2탄소 단위의 아세틸-CoA로 분해하는 과정으로 생성된 Acetyl-CoA는 이후 TCA 회로나 기타 대사 경로로 들어가 에너지 생산 또는 탄소 골격 합성에 사용됩니다.이때 동물과는 달리 식물의 β-산화는 주로 씨앗 발아 시 저장 지방을 포도당을 포함한 당류로 전환하기 위해 필요합니다. 이 과정에서 생성된 Acetyl-CoA → 말산경로(glyoxylate cycle) → 포도당(gluconeogenesis)로 전환이 중요하며 퍼옥시좀 내 isocitrate lyase, malate synthase와 같은 효소가 glyoxylate cycle과 연결되어 있어 효율적입니다. 즉 식물은 배아, 씨앗 발아, 잎, 줄기 세포에서 필요에 따라 지방산 분해가 조절되어야 하는데요 퍼옥시좀 내 β-산화는 조절이 용이하며, glyoxylate cycle과 연결되어 탄소 흐름 조절이 가능합니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.09.05
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초파리에서 결정 방식은 어떤 방식인가요?
네, 말씀하신 것처럼 초파리의 성 결정 방식은 인간과 구조적으로 비슷하게 XY 염색체를 가지고 있지만, 성 결정 메커니즘은 인간과 다른데요, 인간의 경우에는 SRY 유전자가 들어있는 Y염색체가 있는지 없는지에 따라서 남성과 여성으로 구분됩니다. 반면에 초파리의 경우에는 X염색체 수와 상동 염색체 수의 비율로 결정되는데요, 이 비율이 0.5 이하일 때 수컷이고 이 값을 초과하게 되면 암컷이 되는 것입니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.09.05
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바소체를 만드는 이유는 무엇인가요?
바소체 형성과 관련된 X염색체 불활성화는 여성 세포가 X염색체의 유전자 발현 균형을 맞추기 위해 진화한 기작으로, 기본적으로 유전자의 양적 균형을 맞추기 위한 메커니즘입니다. 여성은 XX, 남성은 XY로 X염색체 수가 다른데요 X염색체에는 수백~천여 개의 유전자가 존재하는데, 이를 그대로 발현하면 여성은 남성보다 X 유전자 발현량이 두 배가 됩니다. 이를 방지하기 위해 여성 세포는 두 X염색체 중 하나를 거의 완전히 불활성화시키는데요, 이렇게 응축되어 핵 주변에 나타나는 것이 바소체입니다. 이러한 X 염색체 불활성화 덕분에 남성과 여성은 X염색체 유전자 발현량이 대략 같아지며 이는 정상적인 세포 기능과 발달을 위해 필수적입니다.또한 이러한 바소체는 대부분의 체세포에서는 풀리지 않는데요, X 염색체 불활성화는 영구적이며, DNA 메틸화와 히스톤 변형을 통해 유지됩니다. 반면에 난자 형성 과정에서 여성 생식세포가 만들어질 때, 불활성화된 X염색체는 다시 활성화되어야 하는데요 이 과정이 없으면, 새로운 배아에서 X염색체 균형이 깨집니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.09.05
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자라가 움직이지 못해요 이유가 뭘까요?
동물병원에 데려가보시는 것이 좋을 것 같습니다. 말씀하신 손 양쪽의 하얀색 상처가 생겼다는 것을 보니 껍질이나 피부가 손상되면 통증과 염증으로 자라의 움직임이 제한될 수 있습니다. 또한 과산화수소수는 상처 조직을 자극할 수 있어, 민감한 자라 피부에는 오히려 독성이 될 수 있습니다. 상처 부위가 세균이나 곰팡이에 감염되면 전신 컨디션 저하가 나타나는데요, 또한 감염되면 식욕은 일부 유지할 수 있어도, 움직임이 현저히 줄고 체력이 급격히 떨어집니다.우선은 과산화수소수 사용은 중단하시고 상처를 세척할 때는 멸균 생리식염수를 사용하고, 상처가 심하면 수의사용 항생제 연고가 필요할 수 있을 것 같습니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.09.05
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진짜 장기이식으로 150살까지 살수 있나요?
말씀하신 장기이식만으로 150살까지 산다는 주장은 현실적으로 과학적 근거가 매우 부족한 이야기인데요, 장기이식은 현재 의학에서 심부전, 신부전, 간부전 등 특정 장기 기능 상실을 치료하는 중요한 수단입니다. 하지만 장기이식만으로 무병 장수나 극단적 장수를 보장할 수는 없습니다. 우선 새로운 장기를 받아들이기 위해 평생 면역억제제를 복용해야 하는데요 면역억제제는 감염, 암 발생 위험을 높여 장수에 제한이 됩니다. 또한 성공적으로 장기 자체를 교체해도 세포, 조직, 혈관, 뇌 등 몸 전체의 노화는 계속 진행되기 때문에 노화로 인한 심혈관 질환, 뇌신경 퇴행, 근육 감소 등은 장기 교체만으로 막을 수 없습니다.게다가 말씀하신 십이지장, 췌장, 간, 폐 등 장기 내부나 주변에서 악성 종양이 발생하면 단순 장기 교체만으로 생명을 연장하기 어려운데요 종양은 이미 전신으로 퍼질 수 있고, 면역억제 상태에서는 치료가 더욱 어렵습니다. 따라서 장기이식 기술이 아무리 발달해도 노화, 면역 문제, 감염, 암 등 복합적 요인 때문에 150세까지 생존하는 것은 현실적으로 어렵습니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.09.05
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DNA와 RNA의 차이점은 무엇이며 각각의 기능은 무엇인가요
DNA와 RNA는 둘 다 생명체를 구성하는 거대분자인 '핵산'을 지칭하는 것입니다. DNA는 장기 저장용으로 안정적이고 이중 나선 구조를 이루고 있으며 RNA는 불안정하지만 다양한 형태로 단백질 합성 등 즉각적 기능 수행 가능합니다. 이 두 핵산을 구성하는 기본단위체는 둘 다 뉴클레오타이드인데요, 하지만 DNA를 구성하는 오탄당은 2번 탄소에 H만 붙어있는 디옥시리보오스이며, RNA를 구성하는 오탄당은 2번 탄소에 OH가 붙어있는 디옥시리보오스입니다. 또한 염기 역시 DNA는 A, T, G, C를 사용하지만 RNA는 A, U, G, C를 사용합니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.09.05
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