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연소보다 세포 호흡이 더 많은 에너지를 얻을 수 있는 이유는 무엇인가요?
안녕하세요.네, 질문해주신 것과 같이 겉보기에는 연소와 세포 호흡 모두 유기물 + O₂ → CO₂ + H₂O + 에너지”라는 점에서 동일한 화학 반응식을 가지고 있지만, 실제로 세포 호흡이 더 효율적으로 많은 에너지(ATP)를 확보할 수 있는 이유는 바로 에너지 방출 방식의 차이 때문입니다. 우선 연소란 불을 붙여서 한 번에 산화하는 방식으로 매우 급격한 반응이며, 방출된 에너지 대부분이 열로 나가는데요, 생체가 바로 활용할 수 있는 화학 에너지(ATP)로 변환되지 못하며 즉, 반응 총 에너지 양은 크지만 쓸모 있는 형태로 저장이 거의 불가능합니다. 반면에 세포호흡은 말씀해주신 것처럼 수많은 효소 반응을 통해 유기물을 단계적으로 산화하며 전자가 고에너지 분자(NADH, FADH₂)에 차례대로 전달되고 방출 에너지를 작은 단위로 나눠 ATP라는 화학적 에너지 통화로 저장하기 때문에 열 손실이 줄고, 화학 에너지로 전환되는 비율이 훨씬 높은 것입니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.08.21
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카디오 리핀이 수소이온에 막 투과성을 억제할 수 있는 원리는 무엇인가요?
안녕하세요. 네, 질문해주신 것처럼 미토콘드리아와 엽록체의 경우 각각 내막과 틸라코이드막에 카디오리핀을 가지고 있습니다. 카디오리핀은 세포의 미토콘드리아 내막 같은 특수 막에 존재하는 인지질로, 막의 수소이온(H⁺) 투과성 억제에 중요한 역할을 하는데요, 우선 카디오리핀은 네 개의 지방산 사슬을 가진 인지질로, 일반적인 인지질보다 훨씬 크고 복잡한 구조를 가지고 있습니다. 머리 부분이 강하게 음전하를 띤 인산기 두 개로 되어 있고, 이러한 독특한 구조가 막에서 더 치밀하고 안정적인 지질 이중층을 형성하게 됩니다. 또한 카디오리핀의 머리 부분은 음전하가 강해 수소이온(H⁺)과 쉽게 결합하며, 이때 수소이온은 단순히 결합-해리되면서 막을 자유롭게 통과하지 못하고 머리 그룹 근처에서 ‘가둬진 상태’가 되는 것입니다. 또한 네 개의 지방산 사슬 덕분에 막 내에서 카디오리핀이 다른 지질과 강한 상호작용을 하며 막 유동성을 줄이고, 더욱 두껍고 치밀한 구조를 형성하게 됩니다. 즉 카디오리핀은 미토콘드리아 내막의 호흡효소 복합체(I, III, IV, ATP 합성효소)에 결합해 안정화시키며, 이로 인해 수소이온은 효소 단백질이 만든 경로(프로톤 펌프)를 통해서만 이동 가능하도록 하여 무분별한 확산 억제됩니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.08.21
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보조배터리 왜정말이렇게위험할까요?
안녕하세요. 네, 말씀해주신 것처럼 보조배터리는 사용에 주의를 해야하는데요, 보조배터리 화재는 최근 몇 년간 뉴스에서 종종 보도될 정도로 개인과 공공장소 모두에서 위험할 수 있는 문제라고 할 수 있습니다. 대부분의 보조배터리는 리튬이온(Li-ion) 또는 리튬폴리머(LiPo) 배터리를 사용하는데요, 에너지 밀도가 높아 작은 크기에서도 많은 전력을 저장할 수 있어서 편리하지만 내부 구조가 복잡하고, 과충전, 과방전, 물리적 손상에 취약하다는 단점이 있습니다. 정품 충전기가 아니거나 충전 전압, 전류를 제대로 제어하지 못하면 배터리 내부에서 열이 발생할 수 있으며, 떨어뜨리거나 눌리면 셀 내부의 단락으로 인해 급격한 발열이 나타나 연쇄 화재가 가능하기 때문에 주의가 필요합니다. 따라서 안전하게 사용하기 위해서는 제조사 권장 전압과 전류 준수하시고 충전할 때는 자리를 비우지 않고, 안전한 표면에 두는 것이 좋습니다. 감사합니다.
학문 / 화학
25.08.21
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나노기술에대해궁금해서질문합나다.
안녕하세요. 네, 나노기술에 대해서 질문해주셨는데요, 나노기술은 현재 이미 활발히 연구되고 있고, 향후 20~30년 내에 인간 생활과 산업 전반에 큰 변화를 가져올 가능성이 높습니다. 나노기술의 정의는 이름에서도 알 수 있듯이 1~100nm 수준에서 물질을 설계, 제조, 조작하는 기술을 말하는데요, 나노약물 전달체, 암세포 표적 치료, 초소형 반도체, 나노센서 등으로 활용될 수 있으며, 과거 인터넷, 스마트폰처럼 단일 기술이 폭발적으로 사회 변화를 이끄는 패턴이 나노기술에서도 관찰될 가능성이 높습니다. 즉 나노기술은 이미 여러 분야에서 발전 중이며, 기술 융합과 연구 장비 개선으로 인해 향후 20~30년 내 인간 생활에 큰 변화를 줄 가능성이 큽니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.08.21
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지렁이는 어떻게 종족번식을하나요?
안녕하세요.질문해주신 지렁이는 환형동물문 지렁이아강에 속하는 생명체인데요, 토양 생태계에서 매우 중요한 분해자이자 토양을 비옥하게 하는 생물입니다. 우선 인간과는 다르게 지렁이는 자웅동체 생물체인데요, 즉, 한 개체가 수컷 생식기와 암컷 생식기를 모두 갖고 있으며, 다만 스스로는 수정할 수 없고, 다른 지렁이와 맞붙어 교배해야 합니다. 지렁이는 교미 중 서로 정소를 교환하게 되며, 교배 시 클리트럼이라는 배의 굵은 띠가 중요한 역할을 수행하고, 교배가 끝나면 지렁이들은 서로 정자를 보유한 채 흩어집니다. 클리트럼에서 점액 고리를 만들어 알과 받은 정자를 함께 저장하는데요, 이 점액 고리가 굳어지면서 알집이 형성되고, 알집 안에서 수정이 일어나며, 여러 개의 배아가 성장하다가 일정 시간이 지나면 작은 지렁이가 알집에서 나오게 되는 것입니다. 즉 외부 수정이 아닌 내부 수정으로 정자가 클리트럼 안으로 이동 후 알과 만나 수정하는 방식입니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.08.21
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콜레라 독소에 감염되었을 때 탈수로 위험할 수 있는 이유는 무엇인가요?
안녕하세요.네, 질문해주신 콜레라는 그람음성균에 속하는 병원균인데요, 콜레라 독소는 그람음성균의 외독소 성분으로 장 상피세포의 세포막 수용체(GM1 갱글리오사이드)에 결합합니다. 독소는 크게 A-B 구조를 가지며, B 단위가 수용체에 결합하고 A 단위가 세포 내부로 들어가는데요, 세포 내 A 단위는 GPCR과 상호작용하는 G 단백질(Gsα)을 지속적으로 활성화하게 됩니다. 이로 인하여 세포 내에서 adenylate cyclase 효소가 과도하게 활성화되며, cAMP(사이클릭 AMP) 농도가 급증하고, cAMP 농도 상승하면서 장 상피세포 내 CFTR, 즉 Cl⁻(염화이온) 채널이 열리게 됩니다. Cl⁻가 장강 내로 방출되면, Na⁺와 H₂O가 삼투 압에 따라 따라 이동하게 되는데요, 결과적으로 물과 전해질이 장관 내로 대량 유출되면서 설사와 탈수 증상을 동반하게 되는 것입니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.08.21
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X 구하기를 상세하게 작성 부탁드립니다.
안녕하세요. 질문해주신 비례식 100 : 0.7 = 150 : X에서 양쪽 분수를 같게 놓고 교차 곱셈을 해보시면, 100 x X = 150 x 0.7이 되는데요, 이를 다시 X에 대하여 정리해보시면, X는 1.05라는 값이 나오게 됩니다. 감사합니다.
학문 / 화학
25.08.21
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배위결합은 일반적인 화학결합과 어떤 점에서 다른 것인가요?
안녕하세요. 네, 일반적인 주족 원소들과는 다르게 전이원소들은 배위결합을 형성할 수 있는데요, 일반적인 공유결합이란 두 원자가 각자 전자를 1개씩 내놓아 전자쌍을 공유하는 방식이며 이온결합이란 한 원자가 전자를 내놓고(양이온), 다른 원자가 전자를 받아(음이온) 정전기적 인력으로 결합하는 방식입니다. 반면에 배위결합이란 한쪽 원자가 전자쌍을 모두 제공하고, 다른 쪽은 그 전자쌍을 받아들이면서 결합이 형성되는 결합을 말하는데요, 전자쌍을 제공하는 쪽은 배위자(Ligand)로 보통 비공유전자쌍을 가지고 있으며, 반면에 전자쌍을 받아들이는 쪽은 중심 금속 이온이 됩니다. 즉 배위결합이란 전이금속 같은 빈 오비탈이 있는 중심 원자와 전자쌍 공여체(리간드)에서 발생하는 것을 말하며, 한쪽 원자가 전자쌍을 모두 내놓아 결합을 형성하는 공유결합의 특수한 형태라고 할 수 있습니다. 감사합니다.
학문 / 화학
25.08.21
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철에 전자친화도가 염소에 전자친화도보다 낮은 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 네, 말씀해주신 사항에 대해 답변드리자면 전자친화도(Electron Affinity)란 원자가 전자를 하나 받아들일 때 방출되는 에너지로, 즉 전자를 얼마나 잘 받아들이려 하는가의 척도인데요, 주기율표의 17족을 이루고 있는 원소들 중에서 철 원자가 염소 원자에 비해서 낮은 전자친화도를 갖는 이유는 철은 크기가 작기 때문에 새로운 전자가 들어가면 3d 오비탈 내 전자-전자 반발이 증가하며 안정된 기체 상태(Ar) 같은 목표가 없기 때문에 전자를 받아도 특별히 안정성이 크게 증가하지 않기 때문에 염소에 비해서 낮은 전자친화도를 갖는 것입니다. 감사합니다.
학문 / 화학
25.08.21
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캠핑용 배터리에서도 화재가 발생 했네요..
안녕하세요. 네, 질문해주신 것과 같이 말씀하신 캠핑용 배터리는 대부분 리튬이온(Li-ion) 또는 리튬인산철(LiFePO₄) 계열인데요 이들은 에너지 밀도가 높아 편리하지만, 관리가 잘못되면 과충전이나 발열, 화재 위험이 있습니다. 충전 시에는 환기 잘 되는 곳, 불연성 바닥(시멘트, 타일 위)에서 충전하시고 불꽃이 붙을 물건(종이, 천, 가구 등) 근처는 피하시는 것이 좋으며, 만일 실내에서 충전하실 경우에는 반드시 제조사 정품 충전기 사용하시는 것이 좋겠습니다. 감사합니다.
학문 / 화학
25.08.21
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