전문가 프로필

답변 내역

인플루엔자 바이러스가 계절마다 유행하는 이유를 변이의 관점에서 설명할 수 있나요?
안녕하세요. 네, 질문해주신 것과 같이 인플루엔자 바이러스가 매년 계절마다 다시 유행하는 가장 큰 이유는 항원 변이, 즉 바이러스 표면 단백질의 변화 때문입니다. 인플루엔자 바이러스는 음성 단일가닥 RNA(-ssRNA)를 게놈으로 가지며, 외피에는 두 가지 주요 표면 단백질이 존재하는데요, 하나는 헤마글루티닌으로 숙주 세포 수용체인 시알산에 결합하여 침투를 시작합니다. 다른 한 가지는 뉴라미니다아제로, 새로 합성된 바이러스가 숙주 세포에서 빠져나오도록 돕는 효소입니다. 이때 우리 몸의 면역계는 주로 이 HA와 NA를 인식하여 중화항체를 형성하는데, 바이러스가 이 단백질 구조를 바꿔버리면 기존 항체가 더 이상 잘 결합하지 못하게 됩니다. 이때 인플루엔자 바이러스의 RNA 의존성 RNA 중합효소는 교정 기능이 없기 때문에 복제 과정에서 돌연변이가 자주 축적되는데요, 특히 HA와 NA 단백질을 암호화하는 유전자에서 작은 점 돌연변이가 일어나면 단백질 구조에 미세한 변화가 생깁니다. 이로 인해 기존 항체가 완전히 맞지 않게 되고, 면역 회피가 가능해지면서 매년 새로운 유행이 나타나는 것이며 이것이 바로 계절 독감의 주요 원인입니다.또한 인플루엔자 A형 바이러스는 8개의 RNA 절편을 가진 게놈을 갖고 있는데요, 서로 다른 인플루엔자 바이러스가 같은 숙주 세포에 동시에 감염되면, 이 RNA 절편들이 섞여서 새로운 조합이 생길 수 있습니다. 이 과정에서 HA나 NA가 완전히 새로운 형태로 바뀌면 기존 인류가 전혀 면역 경험이 없는 전혀 다른 바이러스가 등장하게 되는데요, 이 현상이 바로 팬데믹의 원인이 되며, 1918 스페인 독감, 2009 신종플루(H1N1) 같은 사례가 이에 해당합니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.10.02
0
0

역전사 바이러스(retrovirus)가 숙주 게놈에 자신의 유전자를 삽입할 수 있는 분자적 원리는 무엇인가요?
안녕하세요. 네, 질문해주신 것과 같이 역전사 바이러스가 숙주 게놈에 자신의 유전자를 삽입할 수 있는 분자적 원리는 역전사 효소와 인테그레이스라는 두 가지 핵심 효소의 작용에 의한 것입니다. 우선 역전사 바이러스는 RNA 게놈을 가지고 숙주 세포에 침투하는데요, 이때 숙주 세포 안에 들어오면 바이러스가 자체적으로 가지고 있는 역전사 효소가 작용하여 바이러스의 단일가닥 RNA를 이중가닥 DNA(cDNA)로 변환합니다. 이 과정에서 RNA-의존성 DNA 중합효소 활성이 먼저 작동하여 RNA를 주형으로 DNA를 합성하며, 이어서 RNase H 활성이 RNA 사슬을 분해하고, 마지막으로 DNA-의존성 DNA 중합효소 활성이 작용하여 이중가닥 DNA를 완성합니다.이후 인테그레이스는 바이러스 DNA의 양쪽 말단에 특정 가공을 가한 후 숙주 DNA를 절단하여 바이러스 DNA를 삽입하는데요, 인테그레이스가 바이러스 DNA의 말단에서 두 개의 뉴클레오타이드를 제거하여 점착성 말단을 형성합니다. 이어서 숙주 DNA를 절단해 끼워 넣을 수 있는 틈을 만들고, 바이러스 DNA 말단을 숙주 DNA에 연결하며, 이후 숙주 세포의 DNA 복구 효소들이 작용해 연결 부위를 매끄럽게 처리하면서, 바이러스 DNA는 완전히 숙주 게놈 속에 통합되는 것입니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.10.02
0
0

C3식물, C4식물, CAM식물의 광합성 경로에는 어떤 차이가 있으며, 각각 어떤 환경에서 유리하게 작용하나요?
안녕하세요. 네, 질문해주신 것과 같이 식물의 광합성 경로인 C3, C4, CAM은 동일한 Calvin 회로를 공유하면서도, 탄소고정 초기 단계와 공간적 또는 시간적 전략에서 차이를 나타냅니다. 우선 일반적인 C3 식물의 경우에는 RuBisCO가 직접 CO₂를 고정하여 3-탄당 화합물(3-PGA)을 형성하기 때문에 따라서 C3라고 부르는 것입니다. 하지만 RuBisCO는 CO₂뿐 아니라 O₂도 고정할 수 있어서, 고온·건조 시 광호흡이 증가하여 에너지 손실이 크다는 단점이 있습니다. 반면에 C4 식물은 먼저 PEP 카르복실화효소가 CO₂를 옥살로아세트산(4-탄당)으로 고정하고 이후 말산 또는 아스파르트산으로 변환되는데요, 이 4탄당이 유관속초 세포로 이동해 다시 CO₂를 방출하며 Calvin 회로에서 이용하게 되고, 이 과정으로 RuBisCO는 CO₂가 풍부한 환경에서만 작동하므로 광호흡이 억제됩니다. 마지막으로 CAM 식물은 시간 분리 전략을 가지는데요 밤에는 기공을 열고 CO₂를 흡수하며 PEP 카르복실화효소에 의해 말산으로 저장하여 액포에 축적합니다. 반면에 낮에는 기공을 닫아 수분 손실을 최소화하며 저장된 말산에서 CO₂를 방출하여 Calvin 회로 진행하게 됩니다. 또한 C3식물은 가장 단순하고 온대 환경에서 효율적이며 C4 식물은 광호흡이 억제되기 때문에 고온건조한 환경에서 효율적이고, 마지막으로 CAM 식물은 간 분리 전략을 사용하기 때문에 사막처럼 극건조 환경에서 유리합니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.10.02
0
0

캘빈 회로에서 리브룰로스 이인산(RuBP)의 재생 과정이 중요한 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 네, 질문해주신 것과 같이 광합성의 암반응을 이루는 캘빈회로는 크게 고정, 환원, 재생의 3단계로 구성됩니다. 이 중에서 RuBP(리브룰로스-1,5-이인산)의 재생 과정은 회로가 지속될 수 있게 하는 핵심 단계라고 보시면 됩니다. 우선 캘빈 회로의 첫 단계에서 RuBP + CO₂ → 3-포스포글리세르산(3-PGA) 반응이 일어나는데, 이 반응은 RuBisCO 효소에 의해 촉매되는데요 따라서 RuBP가 계속 공급되지 않으면 CO₂를 고정할 수 없고 회로가 정지합니다.이때 캘빈 회로는 단순히 한 번의 CO₂ 고정으로 끝나는 과정이 아니라, 여러 번 반복되며 글리세르알데하이드-3-인산(G3P)을 축적하고, 이 중 일부는 포도당 합성으로 전환되는데요, 그러나 나머지 G3P는 반드시 RuBP로 다시 재생되어야만 다음 라운드의 탄소 고정이 가능해집니다. 따라서 재생 과정이 없다면 한두 번의 반응 후 회로는 멈추게 되므로, 캘빈회로의 지속성을 위해서는 반드시 RuBP의 재생 과정이 필요한 것입니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.10.02
5.0
1명 평가
0
0

광계 I과 광계 II가 협력하여 전자전달을 수행하는 과정에서 ATP와 NADPH는 어떻게 생성되나요?
안녕하세요. 질문해주신 것과 같이 광합성의 명반응에서 광계 II와 광계 I은 서로 협력하여 전자를 전달하고, 그 결과 ATP와 NADPH라는 환원력과 에너지 저장 분자가 생성되는데요, 우선 광계 II의 반응 중심 색소인 P680이 광자를 흡수하면 들뜬 전자가 발생하며 이 전자는 1차 전자전달체인 페오피틴으로부터 플라스토퀴논을 거쳐 전자전달 사슬으로 흘러 들어갑니다. 전자를 잃은 P680은 물 분해 효소를 통해 물(H₂O)에서 전자를 보충받는데요, 이 과정에서 산소(O₂)가 부산물로 발생합니다. 다음으로 PSII에서 방출된 전자는 플라스토퀴논(PQ) → 시토크롬 b₆f 복합체 → 플라스토시아닌(PC)으로 전달되며, 이 과정에서 시토크롬 b₆f가 틸라코이드 내강으로 양성자(H⁺) 펌핑을 유도합니다. 결과적으로 틸라코이드 막을 사이에 프로톤 농도 구배가 형성되고, 이 기울기를 이용해 ATP 합성효소가 ADP + Pi → ATP를 합성합니다.이와 함께 플라스토시아닌(PC)을 통해 넘어온 전자는 광계 I의 반응 중심 색소 P700에 전달되며, 빛을 흡수한 P700은 다시 들뜬 전자를 방출하고, 이 전자는 페레독신(Fd)으로 전달됩니다. 이후 페레독신에 전달된 전자는 페레독신-NADP⁺ 환원효소(FNR)에 의해 최종적으로 NADP⁺를 NADPH로 환원시킵니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.10.02
0
0

동물들은 특정기간 생식을 위해 발정기가 있는데 인간은 발정기가 있다 볼 수 있나?
안녕하세요. 네, 질문해주신 것처럼 야생 동물에서 발정기는 생식 성공률을 극대화하고 불필요한 위험이나 에너지 소모를 줄이기 위한 진화적 전략인데요, 대부분의 포유류 암컷은 배란기에만 교미 수용 행동을 보이는데, 이것이 우리가 흔히 말하는 발정기입니다. 우선 인간은 다른 포유류처럼 뚜렷한 발정기를 가지지 않는데요, 대신 월경 주기를 가지며, 이 과정에서 배란기는 존재하지만, 발정기 동물에서처럼 교미가 배란기에만 제한되지는 않습니다.즉 대부분의 포유류는 배란기에 시각·후각·행동적 신호를 통해 수컷에게 짝짓기 가능성을 알리는데요 예를 들어서 고양이나 개가 발정기 때 독특한 냄새와 행동을 보입니다. 인간 여성은 배란기에 미묘한 신체 변화는 있지만, 공격적인 짝짓기 신호를 외부적으로 드러내지 않으며, 즉 숨겨진 배란을 특징으로 합니다. 또한 다른 동물들은 발정기 동안만 교미 수용, 그 외에는 교미를 거부하지만 인간은 배란기와 무관하게 연중 언제든 성행위가 가능하며 생식 목적뿐 아니라 유대 관계, 쾌락, 사회적 기능까지 성행위에 결부됩니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.10.02
5.0
2명 평가
0
0

감정변화에 따라 눈물을 흘리는건 인간만의 특수한 메커니즘 같은데, 인간이 그렇게 진화한 이유는?
안녕하세요. 네, 질문해주신 것과 같이 눈물은 크게 기본 눈물, 반사 눈물, 감정 눈물로 구분되며 이 중 감정 눈물은 사실상 인간에게만 존재하는 독특한 생리 반응으로 알려져 있습니다. 인간은 복잡한 사회를 이루며 협력하는 종인데요, 언어가 발달하기 전 원시 인류는 자신의 내적 상태를 비언어적 신호로 전달해야 했는데, 눈물은 말보다 더 강력한 '비언어적 소통 수단'이 되었을 가능성이 큽니다. 이때 눈물은 단순히 눈이 젖었다는 생리 반응이 아니라, 슬픔·고통·무력감·감동 같은 복잡한 내적 감정을 직접적으로 상대방에게 전달하는 신호로 작용할 수 있는데요, 눈물이 있으면 단순히 울음소리보다 더 확실하게 진심과 취약성을 보여주어, 타인으로부터 공감·보호·위로를 끌어낼 수 있기 때문에 감정 눈물은 집단 생활 속에서 유대 강화와 생존에 이득을 주었을 가능성이 큽니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.10.01
5.0
1명 평가
0
0

노화가 일어나는 생물학적인 메카니즘과, 랍스터가 절대 늙지 않는다는 주장과의 관계는?
안녕하세요. 네, 질문해주신 것과 같이 '노화'는 단일 원인보다는 여러 분자·세포·조직 수준의 변화가 누적되어 나타나는 복합적인 현상인데요, 우선 텔로미어의 단축과 관련이 있습니다. 염색체 말단에 있는 텔로미어는 세포분열 때마다 조금씩 짧아지는데요 이때 일정 수준 이하로 짧아지면 세포는 더 이상 분열하지 못하고 세포노화 상태에 들어갑니다. 또한 복제 오류, 방사선, 활성산소종(ROS) 등에 의해 DNA가 손상되는데요 이때 수선 능력은 제한적이므로, 시간이 지남에 따라 돌연변이와 기능 이상이 축적됩니다. 게다가 잘못 접힌 단백질이 축적되거나 단백질 분해 시스템인 프로테아좀, 오토파지의 효율이 떨어지며, 알츠하이머병 같은 노화 관련 질환과 연결됩니다. 마지막으로 노화 세포는 염증성 사이토카인을 분비하여 주변 조직에도 노화 신호를 퍼뜨리는데요, 만성 저등급 염증 상태가 노화 전반에 기여하게 됩니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.10.01
5.0
1명 평가
0
0

생명체 구성은 반드시 유기화합물 구조로만 구성되야 하나요?
안녕하세요. 네, 질문해주신 것과 같이 생명체는 기본적으로 탄소(C)를 중심으로 한 유기화합물로 이루어져 있습니다. 지구 생명체가 모두 탄소 기반인 이유는 우선 탄소는 다양한 공유결합이 가능하며, 직선·고리·분지 구조 등 수많은 형태를 만들 수 있습니다. 또한 결합은 비교적 안정적이면서도 생명 반응에 필요한 정도의 화학적 재활성이 있으며, 우주에서 탄소는 수소, 헬륨, 산소 다음으로 흔한 원소 중 하나입니다. 즉, 복잡한 정보 저장 분자(DNA, 단백질 등)와 에너지 대사 분자를 동시에 만들 수 있는 최적의 원소라 탄소 기반 생명이 지구에서 선택된 것으로 보여집니다. 이렇게 생각해보면 규소 역시 탄소처럼 4가 원소인데요, 하지만 Si–Si 결합은 불안정하고 쉽게 끊어지며 Si–O 결합은 지나치게 안정적이어서 반응성이 떨어지고, 고분자 구조는 딱딱하고 비유연적이라 생명체 분자처럼 복잡한 기능을 수행하기 어렵기 때문에 생명체는 탄소 기반의 유기화합물로 구성되어있는 것입니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.10.01
5.0
1명 평가
0
0

사람이 우주와 같은 진공상태에 들어가면 영화와 같은 현상이 실제 일어 나는가?
안녕하세요. 네, 질문해주신 것처럼 영화 속에서는 우주 공간에 노출되면 사람이 순식간에 폭발하거나, 눈이 튀어나오고 몸이 부풀어 오르는 극적인 장면이 자주 등장하는데요, 하지만 실제 과학적 사실은 영화처럼 과장된 장면과는 다소 다릅니다. 사람이 진공에 노출되면 나타나는 실제 현상에 대해 말씀드리자면, 우선 우주 공간은 진공 상태이므로 공기가 없기 때문에 노출 즉시 폐 속의 공기가 빠져나가면서 수 초 내에 의식이 소실됩니다. 보통 15초 이내에 기절한다고 알려져 있으며 숨을 참으려 하면 오히려 폐 안의 공기가 팽창해 폐포가 파열될 수 있습니다. 또한 진공 상태에서는 압력이 매우 낮아져서, 체온(약 37℃)에서도 물이 끓을 수 있는데요 따라서 인체의 혈액은 혈관 내 압력 때문에 바로 끓지는 않지만, 점막이나 피부의 노출된 침, 눈물과 같은 체액은 빠르게 거품처럼 끓어오릅니다. 또한 혈액 속에서는 미세 기포가 형성되어 피부가 부풀어 오르는 현상이 생깁니다. 하지만 영화처럼 터져버리지는 않는데요, 이는 피부와 결합조직이 견고한 일종의 압력 용기 역할을 하기 때문입니다. 게다가 우주가 매우 춥다고 흔히 생각하지만, 진공 상태는 열을 전도할 매질이 없으므로 순식간에 얼어붙지는 않으며, 대신 피부에서 수분이 증발하면서 증발 냉각 효과로 체온이 내려가고, 장시간 노출 시 저체온이 진행됩니다. 또한 열은 주로 적외선 방출의 복사의 방식으로 손실되므로, 서서히 체온이 떨어지게 됩니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.10.01
0
0