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밀물과 썰물이 나타나는 원리는 무엇인가요?
안녕하세요.질문해주신 것과 같이 바닷물에서 나타나는 밀물과 썰물은 지구의 바다가 태양과 특히 달의 인력, 즉 중력의 작용을 받기 때문에 발생하는 현상인데요 우선 지구와 달 사이에는 만유인력이 작용하여 서로를 끌어당기는데, 바닷물은 고체 지표보다 쉽게 움직일 수 있기 때문에 달의 중력에 더 크게 반응합니다. 달이 지구 위 특정 지역의 상공에 위치할 때 그 방향의 바닷물이 달 쪽으로 끌려 올라가면서 해수면이 높아지고, 이때가 바로 밀물이 됩니다. 그런데 달과 반대편에서도 동시에 밀물이 발생하게 되는데요, 이유는 지구가 달을 중심으로 공전할 때 생기는 원심력이 달의 인력과 반대 방향으로 작용하기 때문입니다. 즉, 달 쪽에서는 달의 인력 때문에 바다가 불룩해지고, 반대편에서는 원심력이 더 크게 작용하여 바다가 불룩해지므로, 지구에는 하루에 두 번의 밀물이 생기게 됩니다. 반대로 밀물 사이의 중간 지점에서는 바닷물이 달과 반대 방향으로 이동하여 상대적으로 해수면이 낮아지는데, 이것이 썰물인 것이며 따라서 대부분의 지역에서 하루에 두 번씩 밀물과 썰물이 반복되는 반일주조 현상이 나타납니다. 여기에 더해 태양 역시 중력을 통해 바닷물에 영향을 주는데, 달보다 지구에서 훨씬 멀리 떨어져 있어 효과는 약합니다. 그러나 달과 태양의 위치가 일직선이 되는 보름달과 그믐달 시기에는 두 천체의 인력이 합쳐져 사리(대조차)라고 부르는 큰 조석 차이가 발생하고, 반대로 달과 태양이 직각으로 배열되는 상현달과 하현달 시기에는 두 힘이 서로 부분적으로 상쇄되어 좀사리(소조차)가 일어나게 됩니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.08.16
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가을철에 단풍이 형성되는 원리는 무엇인가요?
안녕하세요.질문해주신 것과 같이 가을철에 나뭇잎이 단풍으로 물드는 현상은 식물의 생리적 변화와 색소의 분해 및 합성 과정 때문에 나타나는 현상인데요, 여름 동안 나무는 광합성을 활발히 하여 잎 속의 엽록소(Chlorophyll)가 풍부하게 존재합니다. 엽록소는 강한 녹색을 띠며 태양빛의 적색과 청색 영역을 흡수하여 광합성을 가능하게 하는데, 이 때문에 여름철 잎은 대부분 녹색으로 보이게 되지만 그러나 가을이 다가와 일조 시간이 짧아지고 기온이 떨어지면, 나무는 광합성 효율이 감소하여 더 이상 많은 에너지를 얻을 수 없게 됩니다. 이에 따라 식물은 겨울을 준비하기 위해 잎을 떨어뜨리는 과정을 시작하는데, 그 첫 단계로 엽록소의 분해가 일어나는 것입니다. 엽록소가 분해되면 그동안 엽록소의 강한 녹색에 가려져 있던 다른 색소들이 드러나기 시작하는데요, 대표적으로 카로티노이드(Carotenoids)라는 색소는 노란색이나 주황색을 띠며, 여름에도 잎 속에 존재하지만 엽록소에 의해 감춰져 있다가 가을에 녹색이 사라지면 뚜렷하게 보이게 됩니다. 또한 일부 나무에서는 가을에 들어서면서 안토시아닌(Anthocyanins)이라는 붉은 계열의 색소가 새롭게 합성되기도 합니다. 안토시아닌은 햇빛이 강하면서 낮과 밤의 기온 차가 큰 환경에서 많이 생성되며, 잎이 붉거나 자주색으로 보이게 만드는 원인이 됩니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.08.16
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안녕하세요 야생호랑이는 세계적으로 얼마나 있을까요,?
안녕하세요. 질문주신 전 세계 야생 호랑이 개체수는 약 5,574마리로 추정되고 있는데요, 이는 2010년 약 3,200마리에서 74% 증가한 수치로, 국제 호랑이 포럼(Global Tiger Forum)에 의해 발표되었습니다. 인도가 세계 최대 야생호랑이 보유국인데요 약 3000마리 이상이 이곳에 서식하는 것으로 알려져 있습니다. 한국에서는 1970년대까지 야생 호랑이가 서식했으나, 서식지 파괴와 밀렵 등으로 인해 현재는 야생 호랑이를 찾아볼 수 없는데요, 현재 한국의 호랑이는 동물원이나 보호시설에서만 볼 수 있습니다. 세계적으로 호랑이 보존을 위한 다양한 노력이 진행되고 있는데요 특히 인도에서는 'Project Tiger'와 같은 보존 프로그램을 통해 호랑이 개체수가 증가하였으며, 태국과 말레이시아 등 일부 국가에서도 보존 노력이 성과를 보고 있습니다. 그러나 서식지 파괴, 밀렵, 불법 거래 등 여전히 많은 위협 요소가 존재합니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.08.16
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이 식물의 이름은 뭔지요? 해수욕장에서 부유물로 발견했어요.
안녕하세요.사진 올려주신 걸 보니, 마디가 뚜렷하게 나누어져 있고 속이 빈 원통형 줄기 형태라서 벼과(Poaceae) 식물의 줄기(특히 대나무류, 갈대류, 조릿대류)로 보이는데요, 벼과 식물들은 줄기에 마디(node) 가 있고 그 사이가 속이 빈 마디 사이(internode) 로 되어 있는데, 사진 속 부유물에서도 이 특징이 잘 드러납니다. 해수욕장에서 발견하셨다고 했는데, 바닷가로 떠내려온 식물 줄기일 가능성이 높고, 해양 식물(예: 잘피류, 해초류)은 이렇게 단단한 속 빈 줄기를 갖지 않기 때문에 따라서 바다 자체에서 자란 것이 아니라, 육지 근처에서 자라던 대나무·조릿대·갈대류가 잘려 바닷물에 흘러 들어온 것이라고 볼 수 있을 것 같습니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.08.16
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개 중에서는 왜 눈이 덮일 정도로 털이 긴 종도 있는 것인가요?
안녕하세요.네, 질문주신 것처럼 삽살개나 올드 잉글리시 쉽독(Old English Sheepdog), 코몬도르(헌가리 목양견) 같은 종은 눈까지 덮을 정도로 털이 길고 풍성한데, 사실 이런 특성이 꼭 "야생에서의 생존에 유리하다"라기보다는 사람과 함께 살면서 형성된 기능적·인위적 적응과 관련이 있다고 할 수 있겠습니다. 우선 긴 털은 햇빛, 비, 눈, 먼지, 곤충으로부터 눈을 보호하는 역할을 했으며 양치기 개(삽살개, 쉽독, 베르가마스코 등)의 경우, 가축을 지키면서 외부 환경에 장시간 노출되었기 때문에 눈과 얼굴을 가리는 털이 보호막 역할을 했을 가능성이 큽니다. 또한 삽살개의 경우 옛 기록에서 "귀신을 쫓는 개"라는 말도 있는데, 털이 덮인 독특한 외모가 단순한 기능적 이유뿐 아니라 문화적 선호로 이어졌을 수도 있습니다. 또한 많은 장모 견종은 사실 사람이 선호해서 교배를 통해 유지·강화된 특징인데요, 예를 들어, 삽살개는 한국의 토종이지만 역사적으로 사람 곁에서 가축을 지키는 역할을 했고, 그 긴 털이 "충직하고 위풍당당한 모습"으로 여겨지며 보호·관리되었으며, 올드 잉글리시 쉽독이나 비어디드 콜리 같은 경우도 사람의 심미적·기능적 이유로 장모가 유지된 것입니다. 또한 말씀처럼 이런 개들이 반드시 극한의 추운 지역에서만 서식하는 건 아닌데요, 즉 긴 털이 꼭 "추위만을 위한 적응"은 아니고, 환경에서 오는 자극(바람, 가시덤불, 해충 등)을 막아주기도 하고, 일부 지역에서는 단열 효과로 더위에서도 피부가 직접 햇볕에 닿지 않게 도와주기도 했으며 즉, "보온"뿐 아니라 다목적 보호 장치라고 보는 것이 맞겠습니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.08.16
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평균 기온의 차이를 조사하려고 하는데 통계 관련 질문입니다 .
안녕하세요. 7월 1일~31일 → 각각 31개씩의 일평균 기온 데이터에 대해서 두 해 7월의 평균 기온 차이가 통계적으로 유의미한가?를 알아보고자 할 때 독립 표본 t-검정 (independent two-sample t-test) 을 쓸 수 있는데요, 이때 귀무가설(H₀)은 두 해의 평균 기온은 같다. 이고 대립가설(H₁)은 두 해의 평균 기온은 다르다. 입니다. 단 데이터가 정규분포를 따른다고 가정할 수 있는지? (Shapiro-Wilk test 등으로 검정 가능), 분산이 동일한지? (Levene test 등으로 검정 가능 → 같으면 등분산 t-test, 다르면 Welch’s t-test)를 확인해봐야 할 것입니다. 또한 각 해의 "연평균 기온" → 연도별로 1개의 값만 있으면 통계검정 불가하며, 이는 표본이 너무 작기 때문인데요, "각 해의 일평균 기온"을 표본으로 사용하면 연도(집단)가 5개인 비교 가능할 것입니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.08.16
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비타민 A가 부족하는 야맹증이 생기는 이유는 무엇인가요?
안녕하세요.비타민 A가 부족하면 야맹증(밤에 잘 안 보이는 증상) 이 생기는 이유는 비타민 A가 시각 과정에서 핵심적인 분자이기 때문인데요, 우리가 음식으로 섭취하는 비타민 A(레티놀, retinol)는 체내에서 레티날(retinal) 로 변환되는데, 이 레티날이 시각색소의 핵심 성분입니다. 망막에는 간상세포(rod cell) 와 원추세포(cone cell) 가 있는데, 간상세포는 어두운 곳에서 빛을 감지하는 역할을 하며 간상세포 속에는 로돕신(rhodopsin) 이라는 시각 색소가 있고, 로돕신은 옵신(opsin) 단백질 + 11-시스 레티날(11-cis retinal) 로 구성됩니다. 빛이 망막에 들어오면 11-시스 레티날이 올-트랜스 레티날(all-trans retinal) 로 구조 변화 → 로돕신의 형태가 변함 → 신호 전달 → 뇌가 "빛을 봤다"라고 인식합니다. 하지만 비타민 A가 부족하면 11-시스 레티날을 충분히 만들 수 없음 → 로돕신 재생이 잘 안 되게 되는 것이며, 특히 어두운 환경에서는 빛에 대한 민감도가 크게 떨어짐 → 야맹증(어두운 곳에서 잘 안 보임) 발생하는 것입니다. 낮에는 원추세포(색 인지) 가 주로 쓰이므로 문제가 덜 드러나는 것이지만 밤에는 간상세포(빛에 민감) 가 주 역할을 하는데, 로돕신 재생이 안 되면 빛을 감지하기 어려워져서 먼저 증상이 나타나게 되는 것입니다. 즉 비타민 A는 시각색소 로돕신의 핵심 성분인 레티날을 만드는 데 필요한데, 부족하면 로돕신 재생이 안 되어, 간상세포 기능 저하 → 어두운 곳에서 시력 저하(야맹증) 가 발생하는 것입니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.08.16
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GLUT4가 GLUT2보다 Km값이 작은데도 불구하고 먼저 포도당을 받아들이지 않는 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 네, 질문해주신 것처럼 GLUT4가 GLUT2에 비해서 Km 값이 작은, 즉 친화도가 더 높음에도 불구하고 포도당을 먼저 받아들이지 않는데요, 우선 Km 값은 효소나 수송체가 기질(여기서는 포도당)에 대해 얼마나 높은 친화성을 갖는지를 나타냅니다. 즉 이 값이 높으면 낮은 농도에서도 기질을 잘 잡는다 (친화력 ↑)는 것을 의미하고, 이 값이 낮으면 높은 농도여야 기질을 잡는다 (친화력 ↓)는 것입니다. 따라서 GLUT4가 GLUT2보다 Km이 더 작다는 것은 GLUT4가 포도당에 대해 더 민감하다는 의미인데요, 우선 GLUT 2의 경우에 Km이 크다(≈ 15~20 mM). 즉, 혈당이 많이 올라야 활성화됩니다. 하지만 GLUT4는 단순히 Km 값(친화력) 만으로 작동이 결정되는 것이 아닌데요, GLUT4는 인슐린 신호에 의해 세포막에 삽입되는 조절형 수송체이기 때문에, 인슐린이 분비되기 전에는 세포막에 거의 없고 따라서 포도당을 받아들일 수 없습니다. 반면 GLUT2는 항상 세포막에 발현되어 있어서 혈당 농도 변화에 따라 수동적으로 포도당의 유입/유출을 조절합니다. 즉, Km 값의 차이가 "누가 먼저 작동하는지"를 결정하는 요소가 아니라, "조절 메커니즘(인슐린 의존성 vs 비의존성)"이 결정적 요인인 것입니다. 감사합니다.
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막의 좌우유동성을 증가시키는 요인은 무엇이 있나요?
안녕하세요.네, 질문주신 것처럼 세포막(원형질막)은 인지질 이중층으로 이루어져 있고, 그 안의 인지질이나 막 단백질은 "유동 모자이크 모델"에 따라 좌우(측방) 방향으로 자유롭게 움직일 수 있습니다. 이 좌우 유동성(lateral fluidity) 은 세포의 기능과 신호전달에 매우 중요한데요, 인지질의 불포화 지방산은 탄소 사슬에 이중결합(C=C) 이 있어서 꺾여 있는 구조를 가집니다. 이 꺾임 때문에 인지질들이 서로 빽빽하게 배열되지 못해 막이 더 느슨해지고, 유동성이 커지게 되며 반대로, 포화 지방산 비율이 높으면 곧은 사슬들이 밀집 배열 → 유동성 감소하게 됩니다. 또한 짧은 지방산 꼬리는 인접 분자 간의 소수성 상호작용이 약해져서 막이 더 유연해지는데요, 긴 사슬일수록 인접 분자와 더 강하게 결합해 유동성을 떨어뜨리게 됩니다. 또한 온도가 올라가면 인지질들의 운동 에너지가 증가 → 막이 더 유동적이게 되며, 다만 지나치게 온도가 높으면 막이 너무 "느슨"해져 세포 기능에 문제가 생길 수 있습니다. 마지막으로 콜레스테롤은 막의 유동성을 조절하는 스테로이드인데요 낮은 온도에서는 인지질이 과도하게 뭉치는 것을 막아 → 유동성 증가하게 되며 높은 온도에서는 인지질 운동을 억제 → 유동성 감소하게 되므로 콜레스테롤은 즉, 막 유동성을 안정화(완충)하는 역할을 하는 것입니다. 감사합니다.
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25.08.16
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FRAP과 FLIP의 원리는 어떻게 다른가요?
안녕하세요.네 질문주신 것처럼 세포막 인지질이나 단백질의 유동성(fluidity, mobility) 을 확인할 때 대표적으로 쓰이는 방법이 바로 FRAP (Fluorescence Recovery After Photobleaching) 과 FLIP (Fluorescence Loss In Photobleaching) 인데요, 두 실험 모두 레이저로 형광분자를 일부러 ‘표백(bleaching, 형광 소실)’시킨 뒤, 형광의 변화 양상을 추적한다는 공통점이 있지만, 원리와 관찰하는 포인트가 조금 다릅니다. 우선 FRAP의 경우 세포막의 특정 부위에 강한 레이저를 쏴서 그 영역의 형광 분자를 소멸(bleach)시키며 그 후, 시간이 지남에 따라 주변의 표백되지 않은 형광 분자들이 확산/이동하여 해당 영역으로 들어오면 다시 형광 신호가 회복됩니다. 즉 형광이 회복되는 속도와 정도를 관찰해서 분자의 확산 속도, 유동성, 이동 가능성을 알 수 있습니다. 반면에 세포막의 특정 한 지점을 계속해서 반복적으로 bleach하는데요 그 결과, 해당 부위와 연결된 다른 영역에서 형광 분자들이 계속 이동해 들어오다가 결국 세포 전체 형광이 점점 사라지는 양상이 나타납니다. 즉 이는 형광이 소실되는 범위와 속도를 관찰하여 분자의 연결성, 이동 경로, 구획화 여부를 알 수 있는 것입니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.08.16
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