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리소좀 저장 질병이 나타나는 이유는 무엇인가요?
안녕하세요.질문해주신 리소좀 저장 질병(lysosomal storage disease, LSD)은 세포 속에서 물질을 분해·재활용하는 ‘리소좀’이 제 기능을 하지 못할 때 발생하는 유전성 대사질환인데요 말씀하신 것처럼 리소좀 안에는 여러 종류의 가수분해 효소(hydrolytic enzymes)가 들어 있어, 당지질(glycolipid), 점액다당류(glycosaminoglycan), 단백질 등 복잡한 고분자 물질을 잘게 쪼개어 세포가 다시 쓸 수 있게 만듭니다. 그런데 이 효소들이 유전자의 변이로 구조나 기능이 손상되면, 특정 물질이 분해되지 못하고 리소좀 안에 점점 쌓이는데요 이로 인해 분해되지 않은 기질(substrate)의 축적되며 리소좀 부피 증가하고 세포 기능 저하로 인해 세포막 변형, 신호 전달 장애, 대사 이상이 생길 수 있으며 조직·기관 손상으로 인해 특히 뇌, 간, 비장, 뼈 등 대사 활발한 부위에서 심각한 기능 장애가 생길 수 있습니다. 발병 원인은 가수분해 효소 자체의 결핍 (예: 헥소사미니다아제 결핍 → 테이삭스병) 또는 효소 활성 보조인자의 결핍 (예: 사포신 결핍) 또는리소좀 내 물질 운반 시스템 결함 (예: 막단백질 이상으로 기질이나 효소가 리소좀에 도달하지 못함)으로 인해 나타나게 되는 것입니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.08.13
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여성이 남성보다 신경질적이고 예민한 성향이 평균적으로 높다는 연구 결과가 있나요?
안녕하세요.현재까지의 심리학·신경과학 연구를 보면, “여성이 남성보다 평균적으로 신경질적이고 예민하다”는 표현은 단순화된 해석인데요, 심리학에서 “신경질적, 예민함”을 계량화할 때 빅파이브(Big Five) 성격 특성 중 신경성(Neuroticism)을 사용하는데요, 신경성은 불안, 걱정, 감정 기복, 스트레스 민감성 등을 포괄하는 개념입니다. 또한 이때 “평균 차이” ≠ “개인 차이”인데요 즉 남성 중에도 신경성이 높은 사람이 많고, 여성 중에도 낮은 사람이 많습니다. 분포가 겹치기 때문에 개인별로 판단하면 안 되며, 생물학적 요인(호르몬, 진화심리학적 역할)과 사회문화적 요인(성 역할 기대, 표현 방식)이 모두 영향을 줄 수 있고, 차이는 통계적으로 유의하지만, 크기(효과 크기)는 작거나 중간 정도입니다(Cohen’s d ≈ 0.2~0.4 수준). 즉 정리해드리자면 신뢰할 만한 대규모 심리학 연구에서 여성의 평균 신경성 점수가 남성보다 높게 나타난다는 결과는 반복적으로 관찰되지만 이는 집단 평균 경향일 뿐이며, 모든 개인에게 적용할 수는 없습니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.08.13
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매미의 몸은 재생이 가능할까요????
안녕하세요.질문해주신 것에 대해 답변드리자면, 매미는 곤충이기 때문에, 척추동물처럼 몸의 절반이나 주요 장기를 잃었을 때 재생이 불가능합니다. 곤충은 탈피를 통해 일부 부속지(다리, 더듬이 등)를 일정 정도 회복할 수 있는 경우가 있지만, 이것은 주로 유충·약충 시기에만 해당되고, 성충이 된 이후에는 탈피가 끝나기 때문에 새로운 조직을 만들 수 없습니다. 따라서 매미의 경우, 몸이 반으로 나뉘었다면 소화기관, 순환계(혈림프), 신경계가 모두 손상되었을 가능성이 크기 때문에 생존이 거의 불가능하며, 특히 곤충의 순환계는 개방형이라 상처 부위로 혈림프가 빠져나가고, 신경절이나 주요 기관이 절단되면 바로 치명적입니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.08.13
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용균성 바이러스와 용원성 바이러스의 생활사는 어떤 차이가 있나요?
안녕하세요.네, 질문해주신 용균성 바이러스와 용원성 바이러스는 모두 세포에 침입해 자신의 유전물질을 복제하지만, 숙주세포와의 관계 방식과 생활사 경로에서 뚜렷한 차이를 보이는데요, 우선 용균성 바이러스의 경우에는 숙주세포에 감염한 뒤, 곧바로 바이러스 유전체를 복제하고 단백질을 합성하여 새로운 바이러스 입자를 조립하며 충분한 개수가 만들어지면 숙주세포를 파괴(lysis)하여 한 번에 방출합니다. 이때 바이러스 유전체가 숙주의 전사·번역 기구를 강제로 사용하며 숙주 DNA 분해 → 숙주의 대사와 기구를 바이러스 복제에 전용 공간입니다. 따라서 결과적으로 감염된 세포는 짧은 시간 내에 죽으며, 감염이 빠르게 퍼지게 됩니다. (예: T4 박테리오파지) 용원성 바이러스의 경우에는 감염 후 숙주세포를 바로 죽이지 않고, 자신의 유전자를 숙주 DNA에 통합 → 프로파지(prophage) 상태로 잠복하는데요, 숙주세포가 분열할 때 바이러스 유전자도 함께 복제됩니다. 이 바이러스 유전자는 재조합 효소를 통해 숙주 염색체에 삽입되며, 이 상태에서는 바이러스 유전자가 발현되지 않거나 일부만 발현됩니다. 스트레스(자외선, 화학물질, 영양 결핍 등)로 인해 유전자가 활성화되면 용균성 경로로 전환 → 대량 복제 → 세포 파괴의 과정이 진행됩니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.08.13
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글리옥시좀은 어떤 조건에서 만들어지는 것인가요?
안녕하세요.질문해주신 '글리옥시좀'이란 식물만이 가지고 있는 세포소기관인데요, 이는 특수한 형태의 퍼옥시좀으로, 지질(특히 저장된 기름)을 탄수화물로 전환하는 대사 경로를 담당하며 주로 씨앗 발아 초기라는 매우 특정한 조건에서 만들어집니다. 발아 초기에는 기름을 많이 저장한 종자(예: 해바라기, 유채, 피마자)의 경우, 발아 직후 광합성을 할 수 없으므로 저장된 지방을 에너지원으로 사용해야 합니다. 또한 빛이 부족한 시기, 즉 어린 식물체가 아직 잎을 펼치지 못하고 광합성을 시작하지 않은 상태에서 에너지원이 필요할 때, 지방 함유량이 높은 종자가 탄수화물보다 지질 비율이 높은 종자는 효율적으로 지질을 분해해 당으로 전환하는 기구가 필수적입니다. 지질 → 당 전환 과정이 글리옥시좀에서 일어나는데요, 글리옥실산 회로(glyoxylate cycle)를 통해 지방산을 아세틸-CoA로 분해하고, 이를 포도당으로 합성해 새싹 성장에 필요한 에너지를 공급할 수 있습니다. 과정은 씨앗 발아 → 저장 지방이 리파아제에 의해 지방산으로 분해 / 지방산이 β-산화 경로를 통해 아세틸-CoA 생성 (글리옥시좀 내부) / 글리옥실산 회로 작동 → 아세틸-CoA를 4탄당(숙신산 등)으로 전환 / 숙신산이 미토콘드리아와 세포질로 이동해 포도당으로 합성 / 합성된 포도당이 발아와 초기 생장 에너지원으로 사용의 순서로 진행됩니다.
학문 / 생물·생명
25.08.13
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대왕고래는 수명이 어느정도인가요?
안녕하세요. '대왕고래(흰수염고래)'는 지구상에서 가장 큰 동물이지만, 크기와 수명이 반드시 비례하지는 않는데요, 연구에 따르면 대왕고래의 평균 수명은 약 70~90년이고, 일부 개체는 100년 이상 사는 것으로 추정되고 있으며, 이는 사람과 비슷하거나 조금 더 긴 수준이지만, 바다거북처럼 150~200년을 사는 경우는 드물다고 할 수 있겠습니다. 대왕고래의 나이를 직접 세는 건 불가능하기 때문에, 연구자들은 안구 단백질을 방사성탄소 동위원소 비율로 대략적 연령을 계산하기도 합니다. 또한 큰 동물이라고 해서 반드시 오래 사는 것은 아닌 것은 대사율과 심장 박동수의 측면에서 대왕고래는 크기에 비해 심박수가 매우 느리고 대사율이 낮아 장수에 유리한 조건이 있지만, 심해 포식자나 인간(고래잡이)에 의한 위협, 질병 등 외부 요인으로 평균 수명이 제한되기 때문입니다. 또한 거북이처럼 세포 노화 속도가 매우 느리고 암에 강한 유전적 특성을 가진 종은 장수하지만, 포유류는 일반적으로 DNA 손상·노화 관련 유전자 작동 속도가 더 빨라 수명이 제한됩니다.
학문 / 생물·생명
25.08.13
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영화에 등장하는, 성간우주 여행 시에 실행되는 인간의 동면의 가능성은 어느정도로 추산되나?
안녕하세요. 질문해주신 것처럼 현재의 과학·의학 기술 수준에서 보면, 영화에서처럼 성간 우주 여행 중 수십 년~수백 년간 인간을 동면 상태로 유지하는 것은 아직 실현 불가능에 가깝지만, 몇 가지 연구 성과를 보면 아주 장기적인 미래에는 가능성이 전혀 없는 것은 아닙니다. 우선 곰, 다람쥐, 개구리 같은 동물은 유전적으로 동면 회로가 존재하는데요, 체온을 몇 도까지 낮추고, 심박수·호흡수·대사율을 극단적으로 줄이는 것이 자연적으로 가능합니다. 하지만 인간은 동면 유전자가 활성화된 적이 없어서, 체온이 너무 낮아지면 저체온증으로 사망하고, 대사율이 장기간 저하되면 면역력, 장기 기능, 신경계에 치명적 손상이 갈 수 있으며 특히, 장기간 혈액순환이 느려지면 혈전 형성, 근육·뼈 위축, 뇌세포 손상 등의 문제가 발생합니다. 현재 진행되고 있는 연구 상황에 대해 말씀드리자면, 저체온 치료(Hypothermia therapy)가 있는데요, 뇌손상 환자나 심정지 환자에게 체온을 32~34℃로 낮춰 대사를 줄이고 회복 시간을 버는 기술은 이미 임상에서 쓰이고 있습니다. 하지만 이건 몇 시간~하루 정도가 한계입니다. 다음으로 NASA의 인듀스드 토퍼(Induced Torpor) 연구는 우주 비행사 체온을 32℃로 낮추고, 진정·영양 공급을 통해 수 주간 유지하는 실험을 진행했지만, 아직 동물 실험 단계를 넘어 장기간 인체 적용에 성공한 사례는 없습니다. 마지막으로 동물 모델이 있는데요, 일본 연구팀이 뇌의 특정 신경세포를 자극해 동물에게 동면 유사 상태를 유도하는 데 성공했지만, 인간 뇌에서 동일 메커니즘이 작동할지는 미지수입니다. 현재 기술로는 장기 동면이 어려운 이유는 수십 년간 체외에서 안전하게 공급·배설 처리해야 하는데 이것이 어렵고, 낮은 대사율에서도 방사선·산화 스트레스에 의한 DNA 손상은 계속 축적되며, 무중력 상태와 결합 시 손상 속도가 가속화되기 때문입니다. AI·로봇 탐사선, 배아 상태 보존, 의식·기억 디지털 전송(마인드 업로딩) 같은 비생물학적 접근이 먼저 실현될 가능성이 크며, 먼 미래에는 가능성이 있을 것입니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.08.13
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메모리얼스톤에 대하여 메모리얼스톤을 유골로 보아야하는지?
안녕하세요. 질문해주신 메모리얼스톤(추모석)은 반려동물이나 사람의 화장한 유골을 고온·고압 처리해 보석처럼 가공한 것을 말하는데요, 이 과정에서 ‘유골’로 법적으로 보아야 하는지 여부는 장사법과 관련된 해석, 그리고 과학적으로 실제 유골 성분이 남아 있는지 여부에 따라 나뉠 수 있습니다. 우선 일반적인 화장은 약 800~1,000℃의 온도에서 이루어져 유기물은 모두 연소되고, 주로 칼슘·인 등의 무기질로 된 뼛가루만 남는데요, 메모리얼스톤 제작 과정에서는 이 유골가루를 다시 수천 도에 가까운 고온에서 용융시키거나, 장시간 고압·고열로 압착하여 결정화합니다. 이 과정에서 원래의 세포 구조, 단백질, DNA 등 생물학적 정보는 완전히 소실되며, 남는 것은 주로 무기광물 형태의 결정 구조입니다. 의학·법의학 연구에 따르면, 1,000℃ 이상의 열에 노출되면 DNA는 완전히 파괴되는데요, 따라서 메모리얼스톤에서는 사람을 식별할 수 있는 유전정보가 남지 않으며 이 점이 ‘유골’의 법적 정의와 충돌하는 핵심이라고 볼 수 있겠습니다. 장사법상 ‘유골’은 화장 후 남은 뼛가루를 의미하는데요 대법원 판례(메모리얼스톤 관련)에서는, 원래 유골이었더라도 제작 과정에서 유골의 본질적 성분과 형태가 변해 사람의 유해로서 인식할 수 없게 된 경우, 장사법상 유골로 보지 않는다고 판단한 사례가 있습니다. 즉, 과학적으로 DNA나 조직 형태가 완전히 소실되고, 법적으로도 ‘유골로서의 동일성이 상실’되면 장사법 적용 대상이 되지 않습니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.08.13
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사람마다 땀냄새의 정도가 다른 이유가 뭘까요??
안녕하세요. 질문해주신 것처럼 사람마다 땀냄새의 강도와 특징이 다른 이유는 땀 자체의 양이나 성분 차이뿐 아니라, 피부 표면의 미생물 구성, 유전적 요인, 호르몬 상태, 생활 습관이 복합적으로 작용하기 때문인데요 먼저, 땀에는 크게 에크린 땀샘과 아포크린 땀샘에서 나오는 두 종류가 있습니다. 이때 땀샘이란 작은 관으로 된 피부의 구조물로 땀을 분비하는 역할을 합니다. 에크린 땀샘은 전신에 분포하며 주로 수분과 염분으로 이루어져 있어 거의 무취에 가깝습니다. 반면, 아포크린 땀샘은 겨드랑이, 사타구니처럼 특정 부위에만 존재하며 단백질과 지방이 풍부한 분비물을 만들어내는데요, 이 아포크린 땀은 피부 표면에 사는 세균(특히 Corynebacterium과 Staphylococcus 속)이 분해하면서 특유의 냄새 분자를 생성하는데, 사람마다 피부 미생물 군집이 다르기 때문에 냄새의 종류와 강도가 달라집니다. 또한, 유전적으로 특정 냄새 분자의 전구체를 더 많이 분비하는 사람도 있는데요, 예를 들어, ABCC11 유전자 변이에 따라 아포크린 땀샘의 냄새 물질 생산량이 크게 달라집니다. 호르몬 상태 역시 중요한데, 사춘기 이후나 스트레스 상황에서는 아포크린 땀 분비가 증가하고, 남성 호르몬(안드로겐)이 높을수록 냄새가 강해지는 경향이 있습니다. 마지막으로 여기에 식습관도 영향을 미치는데요 마늘, 양파, 향신료처럼 휘발성 황화합물이 많은 음식은 땀냄새를 더 강하게 만들 수 있고, 반대로 채식 위주의 식단은 냄새를 약하게 하는 경우가 많습니다. 체온 조절 능력, 운동량, 위생 습관 등 생활 방식의 차이도 최종적으로 땀냄새의 정도를 결정하는 요소가 됩니다.
학문 / 생물·생명
25.08.13
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진정세균 그람 염색법의 원리는 무엇인가요?
안녕하세요.질문해주신 진정세균을 염색하는 '그람 염색법'은 세균의 세포벽 구조 차이를 이용해 세균을 그람양성균과 그람음성균으로 구분하는 고전적인 염색 기법으로, 특히 진정세균에서 많이 활용되는데요, 그람양성균은 세포벽에 펩티도글리칸이 매우 두껍게 쌓여 있어 염색 시 사용되는 보라색 염료인 크리스탈 바이올렛이 요오드 용액과 결합해 형성하는 복합체(Crystal violet–iodine complex)를 단단히 붙잡고 있습니다. 이 상태에서 탈색 단계로 알코올이나 아세톤을 처리하더라도 두꺼운 펩티도글리칸 층이 염료를 가두기 때문에 색이 잘 빠지지 않아 최종적으로 보라색을 유지하게 됩니다. 반면 그람음성균은 펩티도글리칸 층이 매우 얇고 바깥쪽에 지질이 많은 외막인 LPS라는 층이 추가적으로 존재합니다. 알코올 처리 시 이 외막의 지질이 용해되면서 얇은 펩티도글리칸 층이 그대로 노출되고, 내부에 있던 염료 복합체가 빠져나가 탈색됩니다. 이후 대조 염색제로 사프라닌 같은 붉은색 염료를 사용하면, 이미 보라색을 유지하는 그람양성균과 달리 그람음성균만 붉게 염색됩니다.
학문 / 생물·생명
25.08.13
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