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답변 내역

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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돌고래가 임산부를 감지하는 원리가 무엇인가요?
안녕하세요.돌고래는 물속에서 시각 대신 청각적 탐지 능력을 사용하는데요, 이때 돌고래는 이마 부분에 있는 멜론이라는 지방질 기관을 통해 약 20~150 kHz의 매우 높은 주파수를 가진 초음파를 방출합니다.이 초음파가 물속을 통해 주변 물체에 부딪히면, 반사파가 다시 돌아오고 이때 반사파는 밀도, 경도, 두께, 내부 구조에 따라 다르게 반사됩니다. 돌고래는 아래턱의 지방조직을 통해 이 반사파를 감지하고, 청각으로 변환해 3차원적인 내부 구조의 형태를 파악할 수 있습니다.즉, 돌고래는 초음파로 주변의 사물뿐만 아니라 그 내부 구조까지 감지할 수 있는 것입니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.10.24
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요즘 무정자증 환자가 늘어나고 있다고 하는데 몇퍼센트나 되나요
안녕하세요.무정자증은 정액을 검사했을 때 정자가 보이지 않는 상태를 의미하며 일반 남성의 1%, 불임 남성의 10~15%에게 무정자증이 발견되는 것으로 알려져 있습니다. 다만 이 통계는 전체 인구 대비 남성 기준이거나 불임 남성 중의 기준이기 때문에, 사용하실 때 어느 기준을 말하는지 명확히 해야 합니다. 또한 정자 수 감소와 무정자증 증가는 엄격히 동일한 개념이 아니며, 정자 수가 줄어든다고 해서 반드시 무정자증 비율이 동일하게 증가했다고 단정짓기엔 자료가 충분치 않습니다.게다가 지역·인구집단·연령대마다 유병률이 다를 수 있으며, 환경 변화 등이 원인이라는 지적도 있지만 직접적인 인과관계는 아직 완전히 확립된 것은 아닙니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.10.24
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플라스틱이 썩지 않는 이유는 분자 구조와 어떤 관련이 있나요?
안녕하세요.말씀해주신 것과 같이 유기물은 대부분 자연계의 미생물에 의해 분해되어 최종적으로 이산화탄소(CO₂)와 물(H₂O)로 전환되지만, 플라스틱은 그와 달리 수백 년이 지나도 거의 분해되지 않습니다. 자연계의 유기물, 예를 들어 단백질·지질·셀룰로오스 등은 대부분 탄소(C), 수소(H), 산소(O), 질소(N) 등이 포함된 구조로 이루어져 있으며, 이들 사이의 결합은 상대적으로 약한 극성 공유결합이나 수소결합으로 이루어져 있습니다. 이때 이러한 결합은 효소나 미생물이 쉽게 인식하고 끊을 수 있기 때문에, 자연적인 생분해 과정이 원활하게 일어납니다.반면에 플라스틱은 주로 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리스티렌(PS), 폴리염화비닐(PVC) 등과 같이 고분자 화합물 형태로 되어 있습니다. 이 플라스틱의 주사슬은 대부분 탄소 원자들끼리 단단히 연결되어 있는데오 이 결합 에너지는 약 350 kJ/mol 이상으로, 미생물의 효소나 열적 에너지만으로는 쉽게 끊어지지 않습니다. 또한 플라스틱의 표면은 대부분 비극성 구조로 되어 있어서 물에 잘 젖지 않고, 미생물 효소가 부착하기 어렵습니다. 즉, 생체 내 효소가 플라스틱을 인식하거나 결합할 수 없기 때문에 생분해 효소가 작용하지 못하는 것입니다. 감사합니다.
학문 / 화학
25.10.24
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산성비는 어떤 화학 반응을 통해 생성되며, 환경에 어떤 영향을 미치나요?
안녕하세요.산성비는 대기 중의 오염물질이 물과 반응하여 산성을 띠게 된 비를 말하며, 주로 이산화황(SO₂)과 질소산화물(NOₓ)이 주요 원인 물질로 작용합니다.화석연료가 연소될 때 발생한 이산화황(SO₂)은 대기 중에서 산소(O₂)와 반응하여 삼산화황(SO₃)으로 산화되고, 자동차나 발전소에서 배출되는 질소산화물(NOx, 주로 NO와 NO₂)은 대기 중에서 산소 및 수증기와 반응해 질산을 형성합니다.이렇게 만들어진 산성비의 pH는 일반적인 비(약 pH 5.6)보다 훨씬 낮아 pH 4 이하가 되는 경우도 있습니다.환경에 미치는 영향은 매우 다양한데요, 토양과 식물에 대한 영향으로 산성비는 토양의 칼슘, 마그네슘 같은 필수 무기 이온을 용탈시켜 식물의 성장에 필요한 영양소를 빼앗고, 알루미늄 이온을 용출시켜 뿌리의 기능을 저해합니다. 그 결과 나무의 잎이 마르고, 산림이 황폐화됩니다.또한 호수나 강에 산성비가 유입되면 수소이온 농도가 높아져 pH가 떨어지고, 물고기나 수서생물의 아가미나 세포막이 손상되어 생태계의 균형이 무너질 수 있습니다. 감사합니다.
학문 / 화학
25.10.24
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어릴때 중금속에 많이 노출되면, 몸에 어떤 영향을 주게되나요?
안녕하세요.네, 일상생활에서 사용하는 식품, 식기류, 옷감, 장난감, 화장품 등에는 미량의 중금속(납, 카드뮴, 수은, 크롬, 비소 등)이 포함될 수 있는데요 이런 금속들은 체내에서 쉽게 분해되지 않기 때문에, 장기간에 걸쳐 조금씩 축적될 수 있으며, 그 결과 신경계·간·신장·뼈 등에 다양한 독성을 일으킬 수도 있습니다.중금속은 대체로 단백질이나 효소의 황(S), 질소(N), 산소(O) 원자에 결합하는 성질을 가지는데요, 이 때문에 혈액 속의 혈장 단백질이나 세포 내 효소의 활성 부위에 붙어 정상적인 대사 과정을 방해합니다.예를 들어, 납(Pb) 은 칼슘 이온과 유사하게 행동해 뼈에 침착하거나 신경 전달을 방해합니다.카드뮴(Cd) 은 간과 신장에 결합해 단백질 합성을 억제하고, 수은(Hg) 은 뇌와 신경조직의 단백질에 강하게 결합해 신경독성을 유발합니다.이런 금속들은 물에 잘 녹지 않거나, 배설 기관을 통과하기 어렵기 때문에 생물학적 반감기가 매우 길어 수년간 몸속에 남을 수 있습니다.체내에서 중금속이 배출되는 경로를 말씀드리자면 신장을 통해 소변으로 배출될 수 있습니다.과도한 중금속 노출이 의심될 경우에는 의학적으로 킬레이션 요법을 사용하는데요 킬레이트제는 중금속 이온을 포획해 수용성 복합체로 만들고, 이를 소변이나 담즙을 통해 배출시킵니다.대표적인 약물로는 EDTA, DMSA, DMPS 등이 있으며, 이는 반드시 의사의 처방 하에서만 사용해야 합니다. 감사합니다.
학문 / 화학
25.10.24
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두피에 일반적인 샴푸보다 강한 산성을 가하면 머리가 빠지나요?
안녕하세요.네, 말씀해주신 것과 같이 강한 산성 용액을 두피에 가하면 머리카락이 빠질 수 있으며, 이는 모근 손상보다는 단백질 화학적 변성에 의한 물리적 손상 때문이라고 볼 수 있습니다.두피는 단백질과 지질막으로 이루어진 약한 산성 보호막(pH 4.5~5.5) 을 가지고 있는데요 이 약산성 환경은 세균 번식을 억제하고, 모낭의 기능을 유지하는 데 중요합니다. 즉, 머리와 두피는 이미 산성 환경에 적응된 조직 입니다. 그래서 약산성 샴푸로는 손상이 거의 일어나지 않습니다.하지만 강한 산이란 pH 1~2 이하의 농도, 예를 들어 염산(HCl), 황산(H₂SO₄), 질산(HNO₃) 같은 강산을 말하는데요, 이로 인해 모발 단백질의 변성인 화학적 손상이 일어날 수 있습니다. 강산은 케라틴 내부의 이황화결합(-S–S-)을 끊고, 단백질의 입체 구조를 붕괴시켜 변성을 일으키며 그 결과 머리카락이 부드럽게 풀리거나 끊어지고, 탄성을 잃습니다. 즉 단백질이 가수분해되어 머리카락이 녹거나 끊어진 것처럼 보이게 됩니다. 감사합니다.
학문 / 화학
25.10.23
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멸종 위기 동물인데 국내에 많다고 해서 채집을 하면 불법인가요?
안녕하세요.국내에서 어떤 생물을 채집하는 것이 불법인지 여부는 국제적 멸종위기 등급(IUCN 등급)이 아니라 국내 법(예: 「야생생물 보호 및 관리에 관한 법률」)에 해당 종이 지정되어 있느냐로 결정됩니다.즉, IUCN에서 준위협(NT) 등급이라고 해서 국내에서도 곧바로 불법이 되는 것은 아닌데요, 다만 국내 법령상 멸종위기야생생물로 지정되어 있는 경우에 채집, 포획, 보관 등이 법적으로 금지됩니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.10.23
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