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답변 내역

일반적으로 디엔에이가 단백질로 발현되기까지의 흐름을 분자 생물학적 중심 원리라고 하는데 이에 반하는 예시가 있을까요?
네, 말씀해주신 것과 같이 분자생물학적 중심 원리는 DNA → RNA → 단백질이라는 유전 정보 흐름을 설명하는 개념인데요, 그러나 분자생물학이 발전하면서 이 원리에 예외 또는 확장된 경우들이 발견되었고, 특히 역전사는 대표적인 반례로 여겨지고 있습니다. 이와 같은 역전사를 활용하는 대표적인 생명체로는 레트로바이러스가 있는데요, 흔히 HIV(인간 면역결핍 바이러스)라고 알려져 있으며 이들은 RNA를 유전 물질로 가지고 있습니다. 이후 숙주 세포에 들어온 뒤 역전사 효소를 이용해 RNA를 DNA로 변환하는데요, 변환된 DNA는 숙주 세포의 유전체에 통합되어 새로운 바이러스 RNA와 단백질을 합성하는 데 사용되며 즉, 흐름이 RNA → DNA → RNA → 단백질이 됩니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.09.07
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전사과정에서 왜 RNA에는 티민 대신에 우라실이 들어가나요?
전사 과정에서 RNA에는 DNA와 달리 티민 대신에 우라실이 들어가는 이유는 화학적 안정성과 에너지 효율, 그리고 유전자 보존과 발현의 역할 차이와 관련이 있는데요, 우선 티민(T)은 우라실(U)에 메틸기(-CH₃)가 하나 더 붙어 있는 구조이기 때문에 따라서 우라실은 티민보다 구조가 단순하고 합성 비용, 즉 에너지 소모량이 적습니다.이때 RNA는 DNA처럼 세포에서 오래 보존되는 분자가 아니라, 전사 후 단기간 사용되고 분해되며, 따라서 합성 비용이 더 낮은 우라실을 사용하는 것이 세포 입장에서 효율적입니다. 게다가 DNA는 세포의 유전정보를 장기간 안전하게 저장해야 하므로 더 안정적인 염기가 필요한데요, 티민은 메틸기 덕분에 화학적으로 조금 더 안정적이며, DNA가 긴 세월 동안 변성되거나 분해되는 것을 줄여줍니다.또한 DNA 속 시토신은 시간이 지나면 자발적으로 탈아미노화되어 우라실(U)로 변할 수 있는데요, 만약 DNA에서 원래부터 우라실을 사용했다면, 시토신이 변해서 생긴 우라실과 정상적인 우라실을 구별할 수 없게 됩니다. 따라서 DNA에서는 티민을 사용하여, 만약 U가 나타나면 이는 반드시 돌연변이로 인식하고 DNA 수선 효소가 제거할 수 있습니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.09.07
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나비의 수명은 보통 얼마나될까요??
네, 질문해주신 사항에 대해 답변 드리자면 우선 산이나 들에서 흔히 보는 나비는 화려한 성충의 모습이지만, 사실 나비의 생애 대부분은 알, 애벌레(유충), 번데기 시기로 보내고, 우리가 보는 성충 단계는 비교적 짧은 편입니다. 먼저 암컷이 식물 잎에 낳은 알은 보통 수일에서 수주 만에 부화하는데요, 이때 종류와 계절에 따라 길이가 다르지만 대체로 1~3주 정도 지속됩니다. 다음으로 유충 단계는 가장 긴 발달 시기인데요, 먹이식물의 잎을 집중적으로 먹으며 성장하는 시기인데, 보통 수 주~수 개월 지속됩니다. 예를 들어 배추흰나비 애벌레는 약 2~3주, 호랑나비류는 더 길어질 수 있으며 일부 종은 겨울철을 애벌레 상태로 지내며, 이 경우 수개월이 될 수 있습니다.그 다음 과정인 번데기 단계는 애벌레가 번데기로 변해 내부에서 성충 조직을 형성하는 시기인데요 보통 1~3주 정도지만, 월동(겨울잠)을 번데기로 지내는 종은 수개월까지 번데기 상태로 머물 수 있습니다. 마지막 성충 단계가 우리가 보는 날개 달린 나비의 모습인데요, 성충이 된 후에는 더 이상 성장하지 않고, 주된 임무는 짝짓기와 산란입니다. 이때 성충의 수명은 종에 따라 며칠에서 수주, 길게는 수개월 정도입니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.09.07
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천연두에 대해서 자세히 알려주세요!
천연두는 인류 역사상 가장 치명적인 전염병 중 하나였으며, 1980년에 WHO가 공식적으로 박멸을 선언하기 전까지 인류 사회에 큰 영향을 주었던 질병입니다. 천연두의 원인 병원체는 바이러스인데요, 구체적으로는 바리올라 바이러스에 의해 발생하는 것이며 인류와 오랫동안 공진화해온 병원체로, 고대 이집트 미라에서도 천연두 흔적이 발견될 정도로 오래된 바이러스입니다.주로 환자의 침방울(비말), 피부 병변에서 나온 분비물, 또는 오염된 물건을 통해 전염되며 약 12일 정도의 잠복기를 갖습니다. 주요 증상의 진행 양상으로는 갑작스러운 고열, 두통, 근육통, 구토 등 독감과 유사한 증상을 호소하다가 얼굴 → 팔·다리 → 몸통 순으로 발진 발생하며, 변종에 따라 다르지만, 보통형 천연두는 30% 전후의 사망률을 보였습니다.과거 중세시대에는 실질적인 치료법이 없었는데요 즉 환자는 격리되었지만, 치료보다는 열 내리기나 진통 가라앉히기, 수분 공급과 같은 대증요법에 그쳤습니다. 즉 사망률이 높아 "걸리면 운에 맡겨야 하는 병"으로 인식되었습니다. 또한 질문해주신 아프리카 원주민들이 걸리지 않았던 이유는 병원체와 접촉할 기회가 없었기 때문인데요, 천연두는 인류 집단 내에서만 전파되는 바이러스이므로, 일정 규모 이상의 인구가 계속 순환 감염되어야 유지됩니다. 이때 유라시아 대륙은 고대부터 인구 밀도가 높은 도시와 농경 사회가 발달해 있었고, 가축화된 동물과의 밀접한 접촉으로 다양한 병원체가 출현하고 유지되었습니다. 반면, 아메리카와 아프리카 원주민 사회는 상대적으로 인구 규모가 적고, 도시화·가축화가 덜 진행되어 이런 바이러스가 자리 잡고 유지될 조건이 부족했습니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.09.07
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곤충중에 수명이 가장 큰 건 무엇일까요?
곤충의 수명은 종류에 따라 굉장히 다양하며, 며칠 만에 생을 마치는 초단명 곤충부터 몇 년을 넘게 사는 곤충까지 존재하는데요, 곤충 중 수명이 긴 대표적인 사례로는 흰개미 여왕개미가 있는데요, 이는 곤충 중 가장 오랫동안 사는 것으로 알려져 있습니다. 기록에 따르면 10년 이상, 어떤 경우에는 20년 이상 살기도 하며 여왕개미는 집단 내에서 번식을 전담하기 때문에, 다른 일개미나 병정개미와 달리 몸이 특수화되어 장수할 수 있습니다. 또한 매미가 있는데요 특히 주기성 매미는 유충 상태로 땅속에서 13년 또는 17년을 지내다가 한 번에 집단으로 출현합니다 다만, 성충으로서는 몇 주밖에 못 살지만, 유충 기간을 포함한 총 수명은 곤충 중 최상위에 속합니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.09.07
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카로티노이드 색소가 활성산소를 제거해주는 원리는 무엇인가요?
네, 질문해주신 것처럼 식물은 주색소인 엽록소 이외에 보조색소로 카르티노이드 계열을 갖습니다. 이때 카로티노이드 색소는 단순히 빛을 흡수하는 보조 색소 역할뿐 아니라, 광합성 과정에서 발생할 수 있는 활성산소를 제거해 광계2를 보호하는 중요한 역할을 수행합니다. 광합성 과정에서 엽록소가 빛을 흡수하면 전자가 여기 상태로 올라가는데, 이 에너지가 정상적으로 전달되지 못하면 삼중항 엽록소(³Chl*)라는 불안정 상태가 만들어지며 삼중항 엽록소는 주위의 산소 분자(O₂)와 반응하여 매우 반응성이 큰 싱글렛 산소(¹O₂)라는 활성산소를 만들어냅니다.이 활성산소는 막 지질, 단백질, DNA 등을 산화시켜 세포에 치명적인 손상을 줄 수 있습니다. 이때 카로티노이드가 관여를 하는데요, 카로티노이드는 삼중항 엽록소(³Chl*)로부터 에너지를 받아서 자신이 여기 상태로 바뀐 뒤, 안전하게 열 형태로 방출합니다. 이렇게 하면 엽록소가 산소와 반응해 싱글렛 산소를 만드는 것을 막을 수 있는데요 즉 즉, 카로티노이드는 광합성 장치에서 발생하는 과잉 에너지를 흡수 및 분산하거나, 반응성이 큰 산소종을 소거함으로써 광산화적 스트레스를 줄여주는 역할을 하는 것입니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.09.07
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님북극같은 극지방에도 공룡이 살았나요?
네, 공룡은 지금의 북극과 남극에 해당하는 지역에도 살았는데요 다만 당시의 극지방은 오늘날처럼 얼음과 눈으로 뒤덮인 환경이 아니었고, 기후와 생태계가 지금과는 많이 달랐다고 볼 수 있습니다. 우선 공룡이 번성했던 중생대, 즉 지금으로부터 약 2억 5천만 년 ~ 6천 6백만 년 전에는 지구 전체가 지금보다 훨씬 따뜻한 온실 기후였는데요 이때는 극지방에도 빙하가 없었고, 남극과 북극에는 침엽수림, 양치식물, 은행나무류 등의 울창한 숲이 자라 있었습니다. 하지만 극지방이기 때문에, 여전히 긴 겨울철의 극야와 낮은 온도, 그리고 짧지만 강한 여름철 햇빛 같은 특수한 환경이 있었습니다.알래스카, 캐나다 북부 같은 고위도 지역에서 다양한 공룡 화석이 발견되었는데요 예를 들어드리자면 하드로사우르스, 트리케라톱스류, 티라노사우루스류의 친적 정도에 해당하는 공룡들이 있습니다. 일부 연구에서는 이 공룡들이 계절 이동했을 가능성을 제시했으나, 뼈의 성장선 분석에 따르면 일부는 아예 북극에 상주하면서 긴 겨울을 버텼다는 증거도 있습니다. 즉 극지방에서의 공룡 생존이 가능했던 이유는 극지방이라고 해도 오늘날과 같이 빙하가 있었던 것이 아니고, 식물 또한 풍부한 환경이었기 때문입니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.09.07
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폭염과 비가 반복되면, 농작물에 어떤 영향을 주게 되는건가요?
폭염과 집중호우가 번갈아 나타나는 것은 농작물 생육 환경에 매우 큰 영향을 미치며, 실제로 농가의 수확량과 품질에도 큰 피해를 줄 수 있는 문제입니다. 우선 일정 온도를 넘어가면 광합성 효율이 떨어지고, 호흡이 지나치게 증가하는데요 이로 인하여 잎이 타거나 꽃이 떨어져 열매 맺기, 즉 결실률이 낮아집니다. 또한 증산 작용이 과도해지면서 토양 수분이 급격히 줄고, 뿌리가 수분을 충분히 흡수하지 못하는데요 이로 인해 잎 시듦 현상이 발생하게 되며 과일의 경우 당도가 불균형해지고, 채소는 조직이 약해져 저장성과 상품성이 떨어집니다.집중호우 역시 농작물에 많은 영향을 미치는데요, 뿌리가 물에 잠기면 산소 공급이 차단되어 뿌리 호흡이 불가능해지고, 뿌리썩음병이 발생합니다. 게다가 습한 환경은 곰팡이·세균성 병해의 확산에 유리한데요, 벼 도열병, 잎곰팡이병, 채소의 역병 등이 장마철에 급격히 퍼질 수 있습니다. 또한 빗물로 인해 질소, 칼륨 같은 필수 영양소가 씻겨 내려가 작물의 영양 결핍이 심해지게 됩니다. 감사합니다.
학문 / 화학
25.09.07
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헬륨3가 왜이리 비싸고 귀한건지 궁금해요
네, 질문해주신 것처럼 헬륨 동위원소 중에서 특히 헬륨-3(³He)는 헬륨-4(⁴He)에 비해 매우 귀하고 값비싼 자원으로 취급되는데요, 우선 지구 대기나 천연가스에서 얻어지는 헬륨의 대부분은 ⁴He입니다. ³He는 천연 헬륨 중 10만 분의 1 이하 수준밖에 존재하지 않는데요, 지구에서 자연적으로 생성되는 ³He의 주요 원천은 방사성 동위원소인 트리튬(³H, 삼중수소)의 붕괴인데, 이마저도 양이 매우 제한적입니다. 또한 인공적으로 ³He를 얻으려면 원자로에서 트리튬을 만들고, 트리튬이 붕괴될 때 나오는 ³He를 분리해야 하는데요, 트리튬은 군사용 핵무기와 연관성이 깊어 국제적으로 생산과 유통이 엄격히 통제되고 있으며 따라서 ³He의 생산 자체가 희소하고 고비용 구조입니다.이와 같은 헬륨-3는 희귀하지만 매우 특별한 성질 덕분에 과학과 산업에서 중요한 역할을 맡고 있는데요, ³He는 ⁴He보다 훨씬 낮은 온도에서도 액화가 가능합니다. 특히 ³He/⁴He 혼합 냉동기를 이용하면 밀리켈빈(10⁻³ K) 단위의 극저온까지 도달할 수 있어, 양자컴퓨터, 초전도 연구, 기초 물리학 실험에 필수적입니다. 또한 ³He는 중성자를 잘 포획하는 성질이 있어서, 공항 보안 검색, 원자력 시설에서의 방사선 탐지기에서 사용되며, 원래 미국에서 테러 방지용으로 수요가 폭발적으로 늘어나 가격이 치솟은 적도 있습니다. 감사합니다.
학문 / 화학
25.09.07
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제습기를 틀면 왜 따뜻한 바람이 나오는 건가요?
네, 말씀해주신 것처럼 제습기를 가동하면 따뜻한 바람이 나오는데요, 이는 제습기의 작동 원리 자체가 냉장고와 비슷한 냉매 압축 사이클을 활용하기 때문입니다. 제습기의 작동원리에 대해서 먼저 설명 드리자면, 우선 방 안의 습한 공기를 팬으로 빨아들이는데요 먼저 차가운 응축기를 통과하는데, 공기를 냉각 코일에 통과시켜 공기 중 수증기를 물방울로 응축시킵니다. 여기서 물은 물통으로 모이고, 공기는 수분이 제거된 건조한 공기가 됩니다. 그런데 냉매 사이클의 특성상, 냉각 코일에서 빼앗긴 열과 냉매 압축 과정에서 생긴 열이 다른 쪽 코일(콘덴서)에 모여 방출되는데요, 따라서 제습기를 나올 때는 차가워진 공기가 아니라 가열된 공기가 됩니다. 이때 냉장고는 열을 밖으로 내보내지만, 제습기는 구조상 그 열을 같은 실내로 방출하는데요, 그래서 제습기는 습도를 낮추지만, 방 안의 공기 온도를 몇 도 정도 올리는 부작용이 있습니다.즉 제습기는 냉매 압축기를 사용하는 냉장고 원리로 수분을 제거하지만 이 과정에서 발생한 냉매 압축열 및 응축열이 다시 실내로 방출되므로, 제습기를 틀면 항상 따뜻한 바람이 나오는 것입니다. 감사합니다.
학문 / 화학
25.09.07
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