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진핵의 RNA 중합 효소별 차이점은 무엇인가요?
안녕하세요. 질문해주신 진핵세포는 복잡한 유전자 조절 체계를 갖추고 있기 때문에 서로 다른 종류의 RNA를 합성하기 위해 RNA 중합효소 I, II, III의 세 가지 종류를 사용합니다. 이들 효소는 구조적 특성, 인식하는 프로모터, 필요한 전사인자, 생성하는 RNA 종류가 모두 다르기 때문에 자연스럽게 역할이 분업되어 있는데요, 먼저 RNA 중합효소 I은 핵소체에서 주로 작동하며 rDNA 반복 유전자의 특수한 프로모터만을 인식해 18S, 5.8S, 28S rRNA로 이어지는 45S rRNA 전구체를 전사합니다. rRNA는 세포 내 RNA의 대부분을 차지하기 때문에 이 효소는 빠르고 효율적인 전사에 최적화되어 있습니다.다음으로 RNA 중합효소 II는 세 효소 중 가장 복잡한 구조를 가지고 있으며 특히 CTD라는 독특한 꼬리 구조가 있어 전사 개시, 신장, 종결뿐 아니라 mRNA의 5’ 캡 형성, 스플라이싱, poly(A) tail 부착과 같은 후처리까지 조절합니다. 이 효소는 다양한 프로모터를 직접 인식하지 못하기 때문에 TFIIA, TFIIB, TFIID 등 여러 기본 전사인자의 도움을 받아 단백질 코딩 유전자에서 mRNA를 전사합니다. 또한 대부분의 miRNA, snoRNA, snRNA 일부도 이 효소에 의해 전사됩니다.마지막으로 RNA 중합효소 III는 짧고 반복적인 구조를 지닌 RNA를 전사하는 데 특화되어 있으며 tRNA, 5S rRNA, 그리고 몇 가지 소형 RNA를 생성합니다. 이 효소가 작동하는 유전자들은 독특하게도 프로모터가 유전자 내부에 존재하는 경우가 많아, TFIIIA, TFIIIB, TFIIIC 같은 특수한 전사인자를 통해 정확히 표적 유전자에 결합합니다. 이러한 차이들 때문에 각 RNA 중합효소는 서로 다른 종류의 RNA만을 선택적으로 합성하며, 전사 과정의 세부 조절 방식 또한 효소별로 다르게 이루어집니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.11.28
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물고기는 혁 없는지, 맛은 어떻게 느끼는지 궁금해여?
안녕하세요.물고기에게도 혀에 해당하는 구조가 있습니다만 우리가 알고 있는 포유류의 혀와는 형태와 기능이 크게 다릅니다.대부분의 물고기는 입 안 바닥에 바소히알이라는 단단한 연골성 구조를 가지고 있는데, 이것이 일종의 혀 역할을 합니다. 하지만 포유류처럼 자유롭게 움직이지 못하고 미각돌기가 잘 발달한 형태도 아니며 음식물을 혀로 조작하거나 삼키는 데 크게 관여하지 않습니다. 즉, 혀가 있긴 하지만 포유류의 혀처럼 맛을 느끼고 음식물을 굴리는 도구는 아닙니다. 즉 고래처럼 큰 혀를 가진 포유류 해양동물과는 완전히 다릅니다.하지만 물고기는 미각을 충분히 느낄 수 있습니다. 다만 미각 기관의 위치가 매우 독특합니다. 물고기는 입 안뿐 아니라 몸 전체에 미각 수용체가 존재하기도 하며 특히나 많은 어류는 미각세포를 가지고 있습니다. 예시로 메기는 몸 전체에 10만 개 이상의 미각 수용체가 있습니다.물고기의 미각은 먹이를 감지하는 데 매우 중요한데요 먹이에서 나오는 아미노산, 소화 가능한 단백질 조각, 부패물의 냄새 성분, 유기물 용질 이런 것들을 물속에서 곧바로 감지하여 먹이를 찾습니다. 즉, 혀가 발달하지 않아도 미각은 강력합니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.11.28
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클레나우절편은 어떻게 얻을 수 있으며 기능은 무엇인가요?
안녕하세요. DNA polymerase I은 원래 두 가지 절단 활성을 갖는 큰 효소아데요 5’→3’ 엑소뉴클레아제 활성과 3’→5’ 엑소뉴클레아제(교정) 활성, 5’→3’ 중합효소 활성 기능입니다. 이중에서 클레나우 절편은 5’→3’ 엑소뉴클레아제 영역이 제거된 형태입니다.과거에는 프로테아제인 subtilisin으로 Pol I을 단백질 분해하면 아래와 같은 조각이 만들어졌습니다. 큰 단편(70 kDa)을 Klenow fragment이라고 하며 작은 단편(35 kDa)은 5’→3’ 엑소뉴클레아제 영역입니다. 즉, 원래의 Pol I을 부분적으로 단백질 분해하여 5’→3’ 절단 영역만 떼어내고, 나머지 중합효소 + 3’→5’ 교정 기능이 남아 있는 조각을 클레나우 절편이라 부르는 것입니다. 최근에는 실험에서 단백질 분해 대신 유전자 조작(변이 도입)을 통해 동일한 부분만 제거한 형태의 Klenow를 주로 사용하기도 합니다.즉 클레나우 절편은 두 가지 특징적 능력만 유지한 Pol I의 변형체인데요, 5’→3’ 중합효소 활성 유지 기능을 가지며 DNA를 새로운 방향으로 합성할 수 있습니다. 또한3’→5’ 교정(exonuclease) 활성으로 잘못 붙은 뉴클레오타이드를 뒤로 돌아가 제거할 수 있으므로 합성 정확도가 높습니다. 반면에 5’→3’ 엑소뉴클레아제 없습니다. 따라서 DNA 앞쪽을 제거하면서 진행하는 능력은 없고 이 점 때문에 닉을 확장하는 nick translation 활동이 불가능합니다. 그래서 원래 Pol I과는 기능이 확실히 구분됩니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.11.27
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DNAa와 헬리카아제는 어떻게 다른가요?
안녕하세요.DNA 복제에서 DNAa와 헬리카아제는 역할과 작동 시점이 완전히 다릅니다. DNA 복제가 시작되기 위해서는 먼저 복제 시작점 부위가 열려야 하는데, 이 단계에서 DNAa 단백질이 핵심 역할을 합니다. 즉 DNAa는 프로모터나 효소가 아니라 초기 개시 조절자로서, 복제 시작점에 존재하는 특정한 염기서열에 결합하여 그 구간의 이중가닥을 느슨하게 만들고 첫 개시 틈을 형성합니다.반면에 헬리카아제는 복제가 시작된 뒤 실제로 이중나선을 지속적으로 풀어주는 효소인데요, 헬리카아제는 ATP 에너지를 사용하여 두 가닥 사이의 수소결합을 끊으면서 복제포크를 따라 전진하고, 그 뒤를 DNA polymerase 등이 따라오면서 새로운 가닥을 합성하게 됩니다. 따라서 헬리카아제는 복제 과정 전체에서 DNA를 계속 열어주는 모터 단백질이라고 할 수 있습니다.즉 DNA 복제를 위해선 둘 다 필요한데요, DNAa가 먼저 복제 시작점을 살짝 열어 문을 여는 역할을 하고, 헬리카아제가 그 틈으로 들어가 DNA 전체를 계속해서 열어주는 역할을 합니다. DNAa만으로는 전 과정을 감당할 수 없고, 헬리카아제는 스스로 시작점을 여는 능력이 부족하기 때문에 두 단백질이 협동해야 DNA 복제가 안정적으로 진행됩니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.11.27
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새들이 날씨가 추워지면 이동하는데 어떻게 어디러 이동하는건가요?
안녕하세요.질문주신 것처럼 새들이 날씨가 추워지면 이동하는 현상은 철새의 계절적 이동인데요 이는 단순히 춥다고 느껴서 가는 것이 아니라 유전적으로 프로그램된 본능, 환경 신호, 기억·학습, 그리고 정교한 항법 능력이 함께 작용한 결과입니다.철새는 일조시간 변화, 온도 하강, 먹이 감소 같은 환경적 신호를 감지하면서 이동을 준비하고, 각 종마다 고정된 이동 경로와 도착 지점이 유전적으로 정해져 있습니다. 이러한 경로는 개체가 어디가 살기 좋은지 판단해서 가는 것이라기보다, 진화 과정에서 살아남는 데 가장 유리했던 경로들이 선택되어 세대에 걸쳐 고착된 결과라고 이해하는 것이 맞습니다.또한 철새는 이동할 때 여러 가지 항법 단서를 종합적으로 사용하는데요, 낮에는 태양의 위치를 기준으로 방향을 잡고, 흐린 날이나 밤에는 지구 자기장을 감지하여 방향을 유지하며, 별의 배열을 이용해 항해하기도 합니다. 이동 경험이 축적된 성체는 지형지물의 형태나 해안선·강줄기 같은 시각적 단서를 활용하여 경로를 정밀하게 보정하는데요 어린 새들은 처음 이동할 때 선천적인 방향성과 거리 감각에 의존하며, 부모와 함께 이동하는 종에서는 이동 경로가 학습되어 이후 삶에서 안정적으로 재현됩니다.즉 철새의 이동은 단순한 기억이나 감각의 문제가 아니라, 유전적 본능, 환경 신호 감지, 학습, 항법 능력이 통합되어 작동하는 고도로 정교한 생태적 전략이라고 볼 수 있습니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.11.27
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고1 통합과학 산화, 환원 문제입니다!
안녕하세요.질문주신 문제에서 고려해야할 점은 산화-환원 반응의 동시성입니다.문제에서 Fe가 전자를 잃어(산화) Fe³⁺가 되고, H⁺는 그 전자를 받아(환원) H₂가 됩니다. 여기서 H⁺의 산화수가 규칙처럼 +1 → 0이 되므로 환원이라고 생각하면 되는데, 아마 헷갈린 이유는 양성자(H⁺)가 전자를 받고 바로 H₂(기체) 형태로 묶여 나온다는 점 때문입니다.즉 수소에도 산화수 규칙이 적용됩니다. 다만 H⁺가 전자를 받으면 원자 상태의 H(산화수 0)가 되고, 이것이 2개 모여 H₂를 만든 것입니다.산화수 규칙으로 보면 반응 전 HCl 안에서 H⁺의 산화수는 +1이고 반응 후 발생하는 기체인 H₂ 안의 H의 산화수는 0입니다. 즉, H⁺는 +1 → 0이기 때문에 산화수가 감소 하므로 전자를 얻는 반응인 환원이 일어난 것입니다. 감사합니다.
학문 / 화학
25.11.27
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수산화나트륨의 조해성 및 중화적정 실험
안녕하세요.수산화나트륨은 공기 중 수분을 흡수해 농도가 실제로 낮아지는데요, 그래서 농도가 낮은 NaOH 용액으로 적정하면 아세트산의 몰농도가 실제보다 더 크게 계산됩니다.이는 NaOH의 조해성 때문에 생기는 문제인데요, 수산화나트륨 고체는 공기 중에서 물과 CO₂를 흡수하여 질량이 부풀어 오르고 순도가 떨어집니다. 그래서 10.0 g이라고 재었다고 해도 실제로는 순수한 NaOH는 더 적고 나머지는 물과 탄산염입니다. 즉, 계산으로 기대한 것보다 실제 NaOH 농도가 낮습니다.농도가 낮은 NaOH로 아세트산을 적정하면 적정에서는 중화되는 당량 수 = 사용한 부피 × 농도 로 계산합니다.그런데 실제 NaOH 농도는 낮은데 우리는 계산할 때 원래 기대했던 더 높은 농도라고 가정하고 계산합니다. 만약 실제 NaOH 농도는 0.080 M아데 내가 계산할 때 사용한 농도(잘못된 값)가 0.100 M, 실제로 적정에 20.0 mL NaOH가 쓰였다면 계산에서 0.100 M NaOH가 20 mL 들었으니 꽤 많은 양의 아세트산을 중화되었겠다.라고 생각하지만 실제로는 농도가 낮아서 중화한 아세트산의 양은 더 적습니다. 그래서 계산된 아세트산 농도가 실제보다 크게 나옵니다. 감사합니다.
학문 / 화학
25.11.27
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왜 귤이 붙어 있으면 붙어 있는 부분이 물러 지나요??
안녕하세요. 질문해주신 귤과 같은 과일은 수확 후에도 미량의 호흡을 지속하며, 껍질 표면에서 수분이 서서히 증발해 자연스럽게 건조·통풍되어야 신선함을 유지합니다. 그런데 귤을 서로 밀착해 쌓아두면 닿아 있는 접촉면에서는 공기 흐름이 거의 차단되고, 미세한 수분이 빠져나갈 공간이 없어 습도가 높아집니다. 이렇게 고습 환경이 지속되면 표피 세포가 약해지고 세균이나 곰팡이가 침투하기 쉬워집니다. 특히 귤 표면에는 자연적으로 존재하는 미생물이 많은데, 통풍이 막힌 부위에서는 이들이 빠르게 증식하여 세포벽을 분해하고 조직을 무르게 만드는 부패 과정이 일어납니다. 게다가 과일이 호흡하면서 발생시키는 열과 에틸렌 가스가 밀폐된 접촉면에 갇히면 미생물 증식 속도와 숙성 속도 모두가 빨라져 물러짐이 더욱 가속됩니다. 결과적으로 귤이 붙어 있는 부분이 먼저 물러지는 것은 통풍 부족, 국소적 고습도, 미생물 증식 때문이며, 따라서 귤을 보관할 때는 서로 닿지 않도록 한 겹으로 펼치거나, 신문지를 사이에 끼워 통풍이 되도록 배치하는 것이 물러짐과 부패를 줄이는 데 가장 효과적입니다.
학문 / 생물·생명
25.11.26
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지질 뗏목(raft) 구조는 왜 일반막보다 더 낮은 유동성을 보이나요?
안녕하세요.질문해주신 것과 같이 세포막에는 인지질이 균일하게 섞여 있는 것처럼 보이지만 실제로는 성분 조성과 물리적 성질이 다른 미세영역들이 존재하며, 그 대표적인 구조가 지질 뗏목인데요, 지질 뗏목은 스핑고지질과 콜레스테롤이 특히 많이 모여 형성되는데, 스핑고지질의 지방산 사슬은 길고 포화되어 있어 분자 간 상호작용이 강하므로 더 촘촘하게 배열됩니다. 여기에 콜레스테롤이 결합하면 인지질 사이의 틈을 메우듯 안정화시키기 때문에 막은 더 단단하고 질서 정연한 상태가 됩니다. 이러한 조합 때문에 지질 뗏목 영역은 일반적인 인지질 막보다 분자의 확산이 느리고 유동성이 낮은 특성을 갖게 됩니다.이처럼 유동성이 낮은 미세영역이 필요한 이유는 세포 내 신호전달과 단백질 정렬을 정확하게 제어하기 위해서입니다. 세포막 수용체, G단백질, 키나아제 같은 신호전달 단백질들이 지질 뗏목 위에 선택적으로 모이면 특정 신호 경로를 빠르고 효율적으로 구성할 수 있으며, 면역세포의 항원 인식이나 신경세포의 시냅스 형성처럼 정교한 막 단백질 배열이 필요한 과정에서 중요한 역할을 합니다. 또한 병원체가 세포막을 통해 들어오는 과정이나 막 단백질의 이동·회수 같은 막 재편성 과정에서도 이러한 안정된 플랫폼이 필요합니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.11.26
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저온 환경에 사는 생물은 왜 인지질 막의 불포화 지방산 비율을 높이나요?
안녕하세요.질문해주신 것과 같이 저온 환경에서는 세포막이 단단하게 얼어붙듯 굳어 유동성이 급격히 감소하게 됩니다. 세포막은 인지질 이중층으로 이루어져 있는데, 지방산 사슬의 형태에 따라 막이 딱딱해지거나 부드러워지는 정도가 크게 달라집니다.포화 지방산은 곧은 사슬 구조라서 분자들이 서로 촘촘하게 밀착할 수 있으므로 온도가 떨어지면 쉽게 응고되어 세포막을 매우 경직시키게 됩니다. 반대로 불포화 지방산은 이중결합을 포함해 꺾인 구조를 가지고 있기 때문에 일정한 간격을 유지하며 배열되고, 온도가 낮아져도 분자 간 결합이 빽빽해지지 않아 세포막의 유동성을 유지할 수 있습니다.따라서 남극이나 고산지대처럼 저온 환경에 사는 생물들은 세포막이 지나치게 딱딱해지는 것을 방지하기 위해 막 인지질 내 불포화 지방산의 비율을 의도적으로 높입니다. 이렇게 하면 세포막이 얼어붙지 않고 효소 작용, 물질 이동, 신호전달 같은 필수 생명활동이 정상적으로 유지될 수 있습니다. 결국 불포화 지방산의 증가는 저온에서 세포막의 유연성과 안정성을 확보하는 일종의 막 유동성 항상성 전략이라고 할 수 있습니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.11.26
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