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외떡잎 식물의 씨앗에는 배젖이 있는 이유가 무엇인가요?
안녕하세요. 네, 질문해주신 것과 같이 외떡잎식물과 쌍떡잎식물의 씨앗에서 배젖의 존재 여부는 떡잎의 역할 차이로 인한 것인데요, 우선 쌍떡잎식물의 경우, 씨앗 발달 과정에서 배젖에 저장된 영양분이 대부분 떡잎으로 옮겨집니다. 따라서 씨앗이 성숙하면 배젖은 사라지고 떡잎이 비대해져서 배가 발아할 때 영양분을 직접 공급하는 저장기관 역할을 하는데요 예를 들어 강낭콩이나 밤 같은 씨앗은 떡잎이 두껍고 영양분이 풍부합니다.반면, 외떡잎식물에서는 배젖이 성숙한 씨앗 속에 그대로 남아 영양분 저장고 역할을 하는데요 이때 떡잎은 직접 영양분을 저장하지 않고, 배젖에 남아 있는 양분을 흡수하여 배로 전달하는 매개체 역할만 합니다. 따라서 외떡잎식물 씨앗, 예를 들어 벼, 밀, 옥수수 같은 곡류의 씨앗을 보면 배젖이 씨앗의 대부분을 차지하고 있으며, 실제 우리가 먹는 쌀이나 밀가루의 주성분도 이 배젖인 것입니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.09.19
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균근은 뿌리에게 어떠한 이점이 있나요?
안녕하세요. 네, 질문해주신 것과 같이 균근은 식물 뿌리와 곰팡이가 맺는 대표적인 상리공생 관계인데요,식물은 광합성을 통해 얻은 포도당이나 자당과 같은 당을 균근에 제공하고, 균근은 뿌리에 여러 가지 중요한 이점을 줍니다. 균근이 식물의 뿌리에 주는 주된 이점으로는 무기 양분의 흡수 효율 증가가 있습니다. 균사의 표면적은 뿌리털보다 훨씬 넓어, 뿌리 단독으로는 잘 흡수하지 못하는 토양의 인산염(PO₄³⁻), 질소 화합물(NH₄⁺, NO₃⁻), 칼륨(K⁺) 등을 효과적으로 끌어올 수 있는데요, 특히 인산은 토양에서 불용화되어 있기 쉬운데, 균근은 효소나 유기산을 분비해 이를 용해시켜 식물이 이용할 수 있도록 합니다. 또한 가는 균사가 토양 속 깊숙한 곳이나 작은 모세관 틈까지 뻗어 들어가 물을 끌어올릴 수 있는데요, 따라서 건조한 환경에서도 뿌리가 더 안정적으로 수분을 얻을 수 있는 것입니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.09.19
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체관을 구성하는 체관요소는 세포 소기관을 갖지 않는 이유가 무엇인가요?
안녕하세요. 네, 말씀해주신 것과 같이 식물에서 동화산물인 설탕을 비롯한 여러 유기 양분은 체관을 통해 이동하는데요, 이 체관을 실제로 구성하는 세포가 체관요소인데, 이 세포들은 독특하게도 핵을 포함한 대부분의 세포 소기관을 잃은 상태로 기능하게 됩니다. 이러한 형태의 주된 목적은 수송 효율을 극대화하기 위함인데요, 체관의 주된 역할은 많은 양의 유기물을 빠르고 연속적으로 이동시키는 것인데 만약 세포 내부에 핵, 액포, 리보솜, 미토콘드리아 등이 많다면 세포질이 복잡해져 용질 이동 경로가 좁아지고 저항이 커지게 됩니다. 따라서 세포 소기관을 제거하여 내부를 단순화함으로써 설탕이 더 원활히 흐를 수 있습니다. 또한 체관요소 자체가 세포 소기관을 보유하면, 흡수·대사 과정이 일어나면서 설탕 일부가 소비될 수 있습니다. 그러나 소기관이 없으므로 체관요소는 단순한 통로 역할에 집중할 수 있고, 설탕의 손실 없이 효율적 운반이 가능한 것입니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.09.19
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식물의 수송 경로 중 심플라스트 경로와 아포 플라스트 경로는 어떤 차이가 있나요?
안녕하세요. 네, 말씀해주신 것과 같이 식물 뿌리에서 물과 무기 이온이 흡수된 뒤 체내로 이동하는 과정에는 크게 심플라스트 경로와 아포플라스트 경로라는 두 가지가 존재합니다. 우선 심플라스트 경로란 세포질 내부를 따라서 이동하는 방식으로 인접한 세포들이 원형질연락사로 연결되어 있어 물이 세포질에서 세포질로 확산되는 방식입니다. 세포막을 한 번 통과해야 하므로 선택적 투과성이 작용하며 물뿐만 아니라 이온이나 작은 용질도 세포막 조절을 받으며 이동 가능하고 이때 에너지 소모는 없고, 주로 확산으로 이루어집니다. 다음으로 아포플라스트 경로란 세포벽과 세포 간극을 따라 이동하는 방식인데요, 세포벽은 다공성 구조이므로 물이 세포질을 거치지 않고 자유롭게 이동 가능합니다. 이때 세포막을 통과하지 않기 때문에 빠르고 대량의 이동이 가능하지만 선택적 조절이 불가능하고, 단순히 농도 기울기와 물리적 힘에 의존하게 됩니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.09.19
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식물에서 물 이동의 원동력이라 할 수 있는 증산 작용이란 무엇인가요?
안녕하세요. 네, 질문해주신 것처럼 식물에서의 물의 이동에는 여러 요인이 작용하는데요, 이때 식물에서 증산 작용이란 잎의 기공을 통해 식물체 내의 물이 수증기 형태로 대기 중으로 빠져나가는 현상을 말합니다. 이는 단순히 물이 빠져나가는 과정이 아니라, 뿌리에서 잎까지 물이 이동하는 데 필요한 원동력의 역할을 합니다.우선 잎의 세포는 공변세포가 만드는 기공을 통해 외부 공기와 맞닿아 있는데요 이때 잎 내부의 상대 습도는 매우 높고, 외부 대기는 상대적으로 건조하므로, 수분이 기공을 통해 빠져나가려는 수증기 농도 기울기가 형성됩니다. 이때 잎에서 물이 증발하면 세포 내 수분 포텐셜이 낮아지고, 그 결과 잎맥의 물관으로부터 물을 끌어당기는데요, 이 당기는 힘이 연속적으로 작용하여 줄기의 물관, 뿌리의 물관까지 이어지며, 결국 뿌리에서 새로운 물을 흡수하도록 만듭니다. 이를 증산 인력이라고 부릅니다. 또한 물 분자끼리는 수소 결합에 의해 응집력을 가지므로, 물관 속에서 물이 끊기지 않고 기둥처럼 이어지는데요, 게다가 물은 물관 벽과도 부착력이 있어 중력에 저항하며 위로 이동할 수 있는 것입니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.09.19
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제주도의 노루와 한반도의 노루는 같은 종인가요?
안녕하세요. 네, 제주도에 서식하는 노루는 한반도 전역에 사는 노루와 기본적으로 같은 종에 속한다고 보시면 됩니다. 다만 제주도의 노루는 오랫동안 섬이라는 제한된 환경에서 살아온 결과, 한반도 전역에 서식하는 노루와는 몇 가지 차이가 있긴 합니다. 우선 한반도의 노루는 산림, 초원, 농경지 등 비교적 넓은 지역에 걸쳐 분포하고 있는데요 반면 제주도의 노루는 섬 특성상 이동 범위가 좁고, 주로 한라산과 주변 오름 같은 제한된 고지대 환경에 적응해 있습니다. 제주 노루는 전체적으로 체구가 작고 몸집이 날씬한 경향이 있는데요, 털빛이나 뿔의 크기도 약간 차이가 보고되며, 이는 섬 환경의 먹이 자원 제한과 관련이 있는 것으로 해석됩니다.물론 분자생물학적 연구에 따르면, 제주 노루와 한반도 노루는 유전적으로 구분 가능한 집단이라는 결과가 나오긴 하지만 이 차이가 종 수준으로 인정되지는 않고, 현재는 같은 종 안의 아종 또는 지역 개체군으로 분류할 수 있습니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.09.19
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초임계 상태는 어떠한 조건에서 도달하는 것인가요?
안녕하세요. 네, 질문해주신 것과 같이 물질의 초임계 상태는 임계점이상의 조건에서 도달하는 특수한 상태인데요 이때 임계 온도란 기체를 아무리 압축해도 액화되지 않는 최소 온도를 말하는 것이고, 임계 온도에서 기체를 액화시키기 위해 필요한 최소 압력입니다. 즉, 어떤 물질이 임계 온도 이상으로 가열되고 동시에 임계 압력 이상으로 압축되면, 그 물질은 기체와 액체의 경계가 사라진 초임계 유체상태에 도달하게 됩니다.이 상태에서는 더 이상 끓는점이라는 개념이 성립하지 않고, 밀도나 점성과 같은 물리적 성질이 기체와 액체의 중간적인 성질을 띠게 되는데요, 우선 밀도를 봤을 때에는 액체에 가깝게 높으며, 점성은 기체와 같이 낮고, 용해력은 온도와 압력에 따라서 조절이 가능하다는 특성이 있습니다. 따라서 초임계 유체는 액체처럼 녹일 수 있고, 기체처럼 확산이 빠른 독특한 용매로 활용되며, 대표적으로 이산화탄소(CO₂) 의 임계점은 약 31.1 ℃, 73 atm 정도인데, 이 조건을 넘으면 초임계 CO₂ 상태가 되어 카페인 제거, 천연물 추출, 반도체 세정 등 다양한 산업 분야에 이용되기도 합니다. 감사합니다.
학문 / 화학
25.09.19
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유기합성에서 보호기를 사용하는 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 네, 질문해주신 것과 같이 유기합성에서 보호기를 사용하는 이유는 특정 작용기가 반응 도중에 원하지 않는 반응을 일으키는 것을 방지하고, 원하는 위치에서 선택적으로 반응을 진행하기 위함입니다. 예를 들어, 유기화합물에는 -OH, -NH₂, -C=O 등과 같이 여러 개의 작용기가 동시에 존재할 수 있는데, 합성을 설계할 때 모든 작용기가 같은 조건에서 동일하게 반응해버리면 목표로 하는 선택적 반응을 이루기 어렵습니다. 이때, 다른 반응에서 방해가 될 수 있는 작용기를 보호기로 전환해두면, 그 작용기는 더 이상 반응에 참여하지 않고 안정적으로 유지될 수 있는 것인데요 이후 원하는 반응을 끝낸 다음, 마지막 단계에서 보호기를 제거하여 원래의 작용기를 되돌릴 수 있습니다.즉, 보호기를 사용하는 것은 여러 작용기가 반응할 수 있는 조건에서 원하는 작용기만 반응하도록 하기 위해 다른 작용기를 보호하기 위함이며, 반응성이 높은 작용기가 불필요하게 반응해 수율을 떨어뜨리거나 부산물을 만드는 것을 막는다는 이점이 있습니다. 감사합니다.
학문 / 화학
25.09.19
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NMR에서 화학적 이동이 전자 밀도와 어떠한 관계가 있나요?
안녕하세요. 네, 질문해주신 핵자기공명분광법(NMR)에서 화학적 이동(δ 값)은 원자핵 주변의 전자 밀도와 매우 밀접한 관계가 있는데요, 기본 원리를 설명드리면, 외부 자기장(B₀)이 가해졌을 때 핵 주변의 전자들은 자기장을 받아 원자핵을 차폐하는 방향으로 작은 국소 자기장을 형성하게 됩니다. 이 때문에 실제로 핵이 느끼는 유효 자기장은 Beff = B₀ – Be(전자에 의한 차폐효과)로 줄어들게 되는 것입니다. 따라서 전자 밀도가 높아질수록 핵 주변에서 전자가 만드는 국소 자기장의 차폐 효과가 커지고, 핵이 실제로 느끼는 자기장은 약해지는데요, 즉 핵이 느끼는 자기장이 약할수록 공명에 필요한 에너지도 작아지고, NMR 스펙트럼에서는 더 낮은 화학적 이동을 나타내기 때문에 즉, 0 ppm 근처, upfield에서 피크가 나타나게 됩니다. 반대로, 전자 밀도가 낮아지면 차폐가 줄어들고 핵이 외부 자기장을 더 직접적으로 느끼게 되어, 더 높은 에너지에서 공명이 일어나므로 스펙트럼에서 더 높은 화학적 이동을 나타내기 때문에 downfield, 큰 δ 값으로 이동하는 것입니다. 감사합니다.
학문 / 화학
25.09.19
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라세미 혼합물을 분리하는 방법에는 어떤 것들이 있나요?
안녕하세요. 네, 질문해주신 것과 같이 거울상 이성질체 동량 혼합물인 라세미 혼합물은 끓는점이나 밀도 등의 물리적 성질이 동일해서 단순 분리로는 분리가 불가능하지만, 화학적, 촉매적, 분석적 방법을 이용해 분리또는 한 쪽 엔안티오머로 변환 할 수 있습니다. 광학활성한 시약과 반응시켜 라세미체의 각 엔안티오머와 다른 물리화학적 성질을 갖는 다이아스테레오머로 만든 뒤 분리하고, 다시 원래 결합을 끊어 원하는 순수 엔안티오머를 회수할 수 있는데요, 예를 들어서 광학활성 염기로 라세미산을 염으로 만들어 결정을 분리한 후에 산으로 처리하여 광학순수산 회수를 하거나 또는 MTPA로 에스터화시켜 분리할 수 있습니다.또는 효소적 분해도 가능할 텐데요, 효소가 라세미체의 한 엔안티오머만 선택적으로 변환하게 하여, 변환된 물질과 미반응 물질을 분리하는 것입니다. 예를 들자면 라세미 에스터에서 lipase가 (S)-에스터만 가수분해하기 때문에 (S)-산과 (R)-에스터를 분리할 수 있는 것입니다. 감사합니다.
학문 / 화학
25.09.19
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