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달걀 흰자가 익으면서 흰색으로 변하는 이유는 단백질의 어떤 화학적 변화 때문인가요?
안녕하세요.날달걀의 흰자가 익으면서 투명한 액체에서 불투명한 흰색 고체로 변하는 이유는, 단백질이 열에 의해 변성되고 응고되기 때문입니다.달걀 흰자의 주성분은 약 90%가 물, 10%가 단백질이며, 특히 오발부민, 콘알부민, 리소자임, 오보뮤신 등의 단백질이 주요 구성 성분입니다.이 단백질들은 본래 고유의 3차 구조를 가지고 있는데, 이 구조는 단백질 내의 수소결합, 이황화결합(-S–S-), 그리고 정전기적 인력 등에 의해 안정화되어 있습니다.그러나 달걀을 가열하면 온도의 상승으로 인해 이 결합들이 끊어지고, 단백질의 입체 구조가 풀리게 되는데요, 변성된 단백질은 다시 서로 다른 분자들과 새로운 결합인 주로 수소결합, 이황화결합, 소수성 상호작용 등을 형성하면서 그물망 같은 구조로 응고됩니다.이 그물망 구조는 내부에 물분자를 포획하여 고체처럼 보이게 하며, 빛이 그 구조에서 산란되기 때문에 더 이상 투명하게 통과하지 못하고 흰색으로 보이게 되는 것입니다. 즉, 달걀 흰자가 익을 때의 흰색 변화는 단백질이 열에 의해 구조가 풀리고, 다시 새로운 결합으로 재배열되어 생기는 단백질의 변성 및 응고 반응의 결과라고 보시면 됩니다. 감사합니다.
학문 / 화학
25.10.25
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남자들이 섬세해 지는건 호르몬의 변화인건가요?
안녕하세요.네 말씀하신 것처럼 남성들이 40대 중반 이후 섬세해지고, 감정적 변화나 가사에 대한 관심이 커지는 현상은 단순한 성격 변화가 아니라, 호르몬의 생리적 변화와 관련된 현상으로 볼 수 있습니다.남성의 주요 성호르몬은 테스토스테론인데요,테스토스테론은 청년기 이후 점차 감소하며, 대략 30세 이후 매년 약 1%씩 감소합니다. 40대 중반 이후에는 이 변화가 뚜렷해지면서, 남성 갱년기로 이어질 수 있습니다. 테스토스테론이 줄어드는 동안 상대적으로 에스트로겐, 특히 에스트라디올(E2)의 비율이 조금씩 높아지는데 남성도 미량의 에스트로겐을 가지며, 지방 조직에서 아로마타아제 효소에 의해 테스토스테론이 에스트로겐으로 전환됩니다.이러한 호르몬 변화는 뇌의 신경전달물질 조절에도 영향을 주어 감정 표현, 공감 능력, 성격 변화 등을 유도할 수 있습니다. 우선 테스토스테론은 공격성, 경쟁심, 추진력, 충동성 등과 관련된 호르몬입니다. 수치가 낮아지면 이러한 성향이 줄어들고, 대신 신중함, 감정 인식, 공감이 증가할 수 있고 또한 뇌의 편도체와 전전두엽 간의 조절이 변화하면서, 감정 반응이 보다 완화되고 섬세해지는 경향을 보이기도 합니다.게다가 지방 조직에서 생성되는 에스트로겐은 감정 안정, 친밀감, 돌봄 행동과 관련이 있습니다. 남성에서 에스트로겐 비율이 상대적으로 높아지면, 공감적이고 세심한 행동 패턴이 강화될 수 있습니다. 이는 신경전달물질 세로토닌과 옥시토신의 활성 조절에도 간접적으로 작용하여,타인과의 정서적 교류를 중시하는 성향을 강화하게 됩니다. 감사합니다.
학문 / 화학
25.10.25
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고기를 구울 때 마이야르 반응이 일어나며 색과 향이 변하는 화학적 과정은 어떻게 되나요?
안녕하세요.말씀하신 마이야르 반응은 단백질 속의 아미노산과 탄수화물 속의 환원당이 열에 의해 반응하면서 일어나는 비효소적 갈변 반응입니다.고기에는 아미노산(특히 리신, 글라이신, 알라닌 등)과 포도당, 리보스같은 환원당이 함께 존재하는데요 이 두 물질이 약 140~160°C 이상의 온도에서 만나면, 복잡한 일련의 화학 반응을 거쳐 갈색색소와 향미 성분이 만들어집니다.이때 마이야르 반응은 여러 단계의 연속적인 변화를 통해 진행됩니다. 초기 단계는 축합 반응인데요, 환원당의 카보닐기(-C=O)와 아미노산의 아미노기(-NH₂)가 반응하여 글라이코실 아마을 형성합니다. 이후 생성된 글리코실아민은 불안정하여 아마도리 화합물로 전환되며 이 화합물은 마이야르 반응의 핵심 중간체로, 이후 다양한 방향족 화합물의 전구체가 됩니다.마지막으로 아마도리 화합물은 열에 의해 분해되면서 유기산, 알데하이드, 케톤 등 여러 물질을 만듭니다. 이 과정에서 디카보닐 화합물이 생성되어 다시 다른 아미노산과 반응하면서 스트레커 분해를 일으킵니다. 이 반응을 통해 피라진, 피롤, 퓨란 같은 향기 화합물이 생성되고 이 화합물들이 바로 고기를 구울 때 나는 구수하고 고소한 향의 주성분입니다. 마지막으로, 여러 중간 산물들이 중합되어 고분자 갈색 물질인 멜라노이딘이 형성됩니다. 이 물질이 고기의 표면을 갈색 또는 짙은 황갈색으로 변화시키는 주된 원인입니다. 감사합니다.
학문 / 화학
25.10.25
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튀김 요리를 여러 번 하면 식용유가 산패되는 화학적 이유는 무엇인가요?
안녕하세요.튀김 요리를 여러 번 하면 식용유의 색이 짙어지고 냄새가 변하며 맛이 나빠지는 이유는 기름이 산패되기 때문입니다. 대부분의 식용유는 트라이글리세리드라는 지방 분자로 이루어져 있는데요, 이 분자는 글리세롤에 3개의 지방산이 결합한 형태이며, 특히 불포화지방산이 많이 포함되어 있습니다. 이때 이중결합은 안정성이 낮아 산소나 열에 쉽게 반응할 수 있기 때문에, 불포화도가 높을수록 산패가 더 잘 일어납니다.튀김 중 기름이 높은 온도에서 공기와 접촉하면, 산소가 지방산의 이중결합 부위에 반응하여 라디칼이 형성됩니다. 이때 여러 라디칼들이 서로 결합하여 비활성 물질을 형성하며 반응이 멈추지만, 이미 생성된 과산화물은 불안정하여 분해되며 알데하이드, 케톤, 카르복실산 같은 냄새 나는 산패 생성물을 만듭니다. 이 물질들이 바로 산패된 기름의 쓴맛과 불쾌한 냄새의 원인입니다. 감사합니다.
학문 / 화학
25.10.25
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은에 중독되는 경우 사람 피부가 회색으로 된다는데요?
안녕하세요.말씀하신 은(Ag)에 의한 피부의 회색~청회색 변색 현상은 실제로 보고된 의학적 현상인데요 이는 일종의 은 중독 증상이지만, 일반적인 중금속 중독처럼 급성 독성을 일으키기보다는 체내 축적에 의한 만성적 변화가 특징입니다.은이 체내에 들어오는 경로는 다양한데요 은 함유 약품의 장기 사용, 은 분진을 흡입하는 직업적 노출, 은이 포함된 보조제나 건강식품의 장기 섭취 등이 있습니다. 이때 체내로 들어온 은 이온(Ag⁺) 은 단독으로 머무르지 않고, 체내의 황(S) 또는 염소(Cl) 와 결합하여 은황화물(Ag₂S), 은염화물(AgCl) 등의 형태로 변하고, 이 화합물들이 피부와 점막의 진피층에 침착되면서 색이 변하게 되는 것입니다.이때 빛이 이 침착된 은 화합물에 닿으면, 광화학 반응이 일어나며 미세한 은 금속 입자(Ag⁰) 가 형성되는데요 이 은 입자들이 빛을 산란시키면서, 마치 사진 필름이 감광되어 색이 짙어지는 것처럼 피부색이 회색 또는 청회색으로 바뀌는 것입니다. 이 현상은 주로 햇빛을 자주 받는 부위인 얼굴, 손, 목 등에서 뚜렷하게 나타나는데 그 이유는 햇빛이 은 화합물의 광환원 반응을 촉진하기 때문입니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.10.25
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야간에 곤충들이 불빛만 보면 달려드는 이유가 궁금해여?
안녕하세요.곤충들이 야간에 불빛에 달려드는 이유는 빛을 이용한 항법 행동 때문이며 이 현상은 생태학적으로 ‘양성 주광성’ 이라고 부릅니다.야행성 곤충들은 본래 달빛이나 별빛 같은 자연광을 이용하여 이동 방향을 판단하는데요 달빛은 지구에서 매우 멀리 떨어져 있으므로, 그 빛은 거의 평행하게 곤충의 눈에 들어옵니다. 따라서 곤충은 그 빛을 일정한 각도로 유지하면서 날면, 직선 경로로 안정적으로 이동할 수 있습니다. 예를 들어, 곤충이 달빛을 왼쪽 30° 방향으로 유지하며 난다면, 실제로는 계속 같은 방향으로 곧게 날게 됩니다.하지만 인공의 전등이나 가로등은 달과 달리 바로 근처에서 빛을 내는 점광원인데요 이 경우 곤충이 같은 방식으로 빛을 일정한 각도로 유지하려 하면, 계속 방향이 틀어져 원을 그리며 회전하게 됩니다. 결국 점점 빛 주위로 나선형으로 접근하다가, 결국 불빛에 부딪히거나 그 근처를 맴돌게 되는 것입니다. 이것이 바로 곤충이 불빛에 달려드는 것처럼 보이는 이유라고 할 수 있겠습니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.10.25
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철이 녹슬면 무게증가하나요 과연? ..
안녕하세요.네 말씀해주신 바와 같이 철이 녹슬면 무게는 실제로 증가합니다.산소가 철과 결합하기 때문인데요 녹은 단순히 철이 손상된 것이 아니라, 공기 중의 산소(O₂) 와 반응하여 새로운 화합물(Fe₂O₃·xH₂O) 이 되는 과정입니다. 즉, 철(Fe)이 산소를 흡수하여 산화물로 변하기 때문에, 철 원자 외에 산소 원자가 추가되어 무게가 늘어나는 것입니다. 반응식의 대표적인 예는 4Fe + 3O2 → 2Fe2O3로 표현할 수 있으며 이 식에서 철 4몰(223.4g)이 산소 3몰(96.0g)을 흡수하여, 319.4g의 산화철을 만듭니다.물론 실제 녹에서는 수분(H₂O)이 포함된 수화산화철(Fe₂O₃·xH₂O) 형태로 존재하므로, 수분까지 포함하면 약 40~60% 정도 무게 증가가 가능합니다.예를 들어서 철못 10g이 녹슬었을 때 완전히 산화되어 Fe₂O₃로 변했다고 가정하면 10g × 1.43 = 14.3g, 수화 형태(Fe₂O₃·H₂O 등)까지 고려하면 대략 14.5~15g 정도가 될 수 있습니다.다만 실제 상황에서는 철 전체가 완전히 녹슬지는 않습니다. 표면 일부만 산화되거나, 산화된 부분이 떨어져 나가기도 하기 때문에 측정 시 무게가 오히려 줄어들 수도 있습니다. 즉, 이론적, 화학적으로는 증가하지만 실제 물리적으로는 떨어져 나가면 감소하는 양상이 동시에 존재합니다. 감사합니다.
학문 / 화학
25.10.25
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감귤이나 사과 등의 과일이 자연재해 발생시 버려지게 되는데 바이오 에탄올로 만들 수 없을까요?
안녕하세요.질문해주신 감귤이나 사과 같은 과일은 충분히 바이오에탄올로 전환할 수 있습니다. 실제로 일부 지역에서는 과잉 생산되거나 상품성이 떨어진 과일을 에탄올 생산의 원료로 활용하려는 연구와 시범 사업도 진행된 바 있습니다.바이오에탄올은 탄수화물이 풍부한 생물 자원을 발효 과정을 통해 얻는 연료용 알코올인데요, 감귤, 사과, 포도 등은 대부분 당분 함량이 높아, 에탄올 생산에 매우 적합한 원료입니다.과일을 파쇄하고 즙을 짜내어 당분이 포함된 용액을 얻는데요, 셀룰로오스가 많이 포함된 껍질이나 섬유질 부분은 효소 처리로 포도당으로 분해할 수 있습니다. 이후 효모를 첨가하여, 당을 에탄올과 이산화탄소로 분해합니다.이때 발효액에는 약 8~12%의 에탄올이 포함되므로, 이를 증류하여 고순도의 연료용 에탄올로 만듭니다.감귤, 사과가 좋은 원료가 될 수 있는 이유는 당 함량이 높기 때문이며 감귤의 경우 과즙 내 당도가 1016°Bx 수준으로, 사탕수수·옥수수 등 전통적 바이오에탄올 원료에 뒤지지 않습니다. 또한 가공 잔여물 활용 가능한데요 껍질, 착즙 후 남은 찌꺼기도 효소 처리로 추가적인 에탄올 생산이 가능합니다. 감사합니다.
학문 / 화학
25.10.25
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생물을 분류할 때 공통 조상은 어떤식으로 찾는 건가요?
안녕하세요.생물 분류에서 공통 조상을 찾는 과정은 생물학의 핵심 중 하나이며, 과거에는 형태학적 분류에 의존했지만, 현재는 유전정보와 진화계통학을 중심으로 과학적으로 추적하고 있습니다.질문하신 대로 공통 조상은 대부분 멸종했기 때문에 직접 관찰할 수 없는데요 그럼에도 불구하고 과학자들은 여러 증거를 종합적으로 이용하여 공통 조상을 추론합니다.생물의 모든 종은 서로 완전히 독립적으로 생긴 것이 아니라, 진화적 분기를 통해 공통 조상에서 갈라져 나온 것으로 보는데요 예를 들어, 사람과 침팬지는 약 600만 년 전쯤의 공통 조상에서 분기했고, 사람과 개는 훨씬 더 오래전의 공통 조상, 약 1억 년 전의 초기 포유류에서 갈라졌습니다.즉, 분류학의 단계(속 → 과 → 목 → 강 → 문 → 계)는 공통 조상이 얼마나 오래 전에 분리되었는지의 상대적 거리를 반영합니다.과거에는 생물의 겉모습, 기관 구조, 발달 양식 등을 비교해 유사성을 통해 친연 관계를 판단했습니다. 그러나 겉모습이 비슷하다고 항상 가까운 조상이라는 뜻은 아니니데요 예를 들어서 돌고래와 상어는 유선형 몸을 가지지만, 각각 포유류와 어류로 완전히 다릅니다. 따라서 형태학은 초기 분류에 유용하지만, 한계가 있습니다.공통 조상을 추적하는 가장 직접적인 방법은 화석 추적인데요 연속된 시기의 화석을 비교하면, 중간 단계를 발견할 수 있습니다. 예를 들어, 시조새는 공룡과 새 사이의 중간형태를 보여 새의 조상이 공룡류였음을 강하게 시사합니다. 하지만 화석 역시 보존 조건이 제한적이므로, 모든 계통을 연결할 만큼 충분히 존재하지는 않습니다.따라서 현재는 DNA, RNA, 단백질 서열을 분석해 공통 조상을 가장 정확히 추적합니다. 서로 다른 종의 유전정보를 비교하여, 얼마나 비슷한지어 염기서열 유사도를 수치화하며 유사성이 높을수록, 최근에 공통 조상에서 갈라진 것으로 해석합니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.10.24
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사람도 용불 용서ㅗㄹ에 의해서 진화된 부위가 있는지 궁금합니다.
안녕하세요.말씀해주신 용불용설은 19세기 초 장바티스트 라마르크가 제시한 진화 이론으로, 자주 사용하는 기관은 발달하고, 사용하지 않으면 퇴화한다, 그리고 그 변화가 자손에게 유전된다는 개념을 말합니다.오늘날의 진화생물학에서는 이 이론이 직접적으로는 옳지 않다고 보고 있는데요 하지만 흥미롭게도, 사람의 일부 신체 구조나 기능에서는 라마르크의 관점과 유사한 현상이 결과적으로 나타난 것처럼 보이는 사례가 있습니다.우선 오늘날 진화는 용불용설이 아니라 자연선택과 돌연변이에 의해 일어난다고 설명합니다.즉, 어떤 기관을 많이 쓴다고 해서 스스로 발달하는 것이 아니라, 그 기관을 많이 사용하는 환경에서 그 기능이 우연히 발달한 유전형질을 가진 개체가 생존·번식에 유리했기 때문에 그 형질이 선택되어 퍼지는 것입니다.인류 조상은 질긴 음식을 씹기 위해 큰 턱과 넓은 치아를 가지고 있었습니다. 그러나 불과 수만 년 전부터 불의 사용, 조리, 연한 음식 섭취가 보편화되면서 턱 근육을 강하게 쓸 필요가 줄어들었습니다. 그 결과, 인류의 턱은 점점 작아지고, 사람마다 사랑니가 아예 나지 않는 경우도 늘고 있습니다. 이는 직접적인 사용의 감소로 인한 퇴화처럼 보이지만, 실제로는 그 환경에서 작은 턱을 가진 형질이 선택된 결과입니다.즉 사람의 특정 기관들이 변화한 것은 자주 사용했기 때문이 아니라, 그 사용이 생존에 유리하여 관련 형질을 가진 개체가 선택되었기 때문입니다. 따라서 현대 진화생물학적으로는 ‘용불용에 의한 진화’보다는 ‘자연선택에 의한 진화’가 정확한 설명입니다. 다만 결과적으로, 자주 쓰이는 기능이 발달하고, 사용하지 않는 기능이 줄어드는 양상은 진화의 결과로서 겉보기에는 라마르크 이론과 유사하게 나타날 수 있다고 이해하시면 되겠습니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.10.24
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