답변 내역

혈액이 빨간색인 이유는 적혈구에 들어있는 헤모글로빈이라는 단백질 때문입니다. 헤모글로빈이란 베타글로빈 2개와 알파글로빈 2개로 이루어진 4차 구조의 단백질인데요, 이 헤모글로빈은 철을 함유하고 있는 헴(heme) 그룹을 가지고 있습니다. 철의 특징은 산소와 반응했을 때 붉은 색을 띤다는 것인데요, 이로 인해 산소를 운반하는 적혈구가 붉은 색으로 보이는 것입니다. 또한 전체 혈액의 약 40~45% 정도가 적혈구로 이루어져 있기 때문에, 적혈구의 색이 혈액의 색을 결정하게 되며 이로써 혈액 역시 빨간색으로 보이게 됩니다. 반면에 협각아문에 속하는 절지동물인 투구게의 경우에는 혈액이 파란색인데요, 이는 투구게의 적혈구에서 헤모글로빈의 역할을 하는 헤모시아닌은 구리를 가지고 있는데, 구리는 산소와 반응할 경우에 파란색을 나타내기 때문입니다.

ABO식 혈액형을 결정하는 유전자는 A, B, O 세 가지입니다. 자손은 혈액형을 결정하는 대립 유전자를 부모에게서 하나씩 물려받아 두 개를 가집니다. 이 두 개의 대립 유전자가 쌍을 이루어 혈액형이 결정됩니다. ABO식 혈액형이 결정되는 방식은 적혈구 표면에 어떤 항원을 가지고 있는지에 따라서 달라집니다. 적혈구 표면에 N-아세틸갈락토사민이라는 항원을 가지면 A형이 되는 것이고, 갈락토오스라는 항원을 가지면 B형이 되며, N-아세틸갈락토사민과 갈락토오스를 모두 가지면 AB형, 모두 가지지 않을 경우에는 O형이 되는 것입니다.

인간의 혈액과 적혈구가 빨간색인 이유는 적혈구 내부에 들어있는 '헤모글로빈'이라는 단백질 때문입니다. 헤모글로빈이란 알파글로빈 2개와 베타글로빈 2개로 이루어진 4차구조의 단백질을 말하는데요, 이 단백질은 철을 포함하고 있는 헴(heme) 그룹을 가지고 있습니다. 철은 산소와 결합하여 산화되면 붉은색을 띤다는 특징이 있으며, 이로 인해 헤모글로빈을 많이 함유하고 있는 적혈구는 빨간색을 나타냅니다. 또한 적혈구는 전체 혈액의 40~45% 정도를 차지하기 때문에 적혈구의 색이 혈액 전체의 색을 결정하여 붉게 보이는 것입니다.

모세혈관은 소동맥과 소정맥을 연결하는 그물모양의 얇은 혈관으로 한 층의 내피세포로 이루어져 있어 이를 통해 혈액과 조직 사이의 물질교환을 수행하며 전신에 분포하고 있습니다. 모세혈관은 한 겹의 내막으로 구성되어 있고 굵기는 10μm 정도이며 직경이 4μm밖에 되지 않는 경우도 있습니다. 적혈구의 직경은 보통 7~8μm이기 때문에 모세혈관의 폭보다 큰 경우도 있는데요, 정상적인 적혈구는 모양이 둥글고 양쪽이 움푹 들어간 구조이며 매우 유연합니다. 이러한 적혈구의 유연성과 모양은 적혈구가 모세혈관이라는 작은 혈관을 통해 자유롭게 이동할 수 있게 합니다.

겸형적혈구빈혈증은 원래대로라면 면이 오목한 원반 모양을 하고 있어야 하는 적혈구가 수명이 짧고, 낫 모양으로 변형되어 산소를 운반하지 못하거나 혈관을 유연하게 통과하지 못해 막아 버리는 상염색체 열성 유전 질환입니다. 유전자 이상에 따른 헤모글로빈 단백질의 아미노산 서열 중 하나가 글루탐산(GAG)에서 발린(GTG)로 정상과 다르게 변이하여 적혈구가 낫모양으로 변하면서 응집체를 형성하고 혈관에 쌓이게 됩니다.

적혈구는 혈액의 세포 성분인 혈구의 대부분을 차지하는 세포로 혈구 전체의 44%를 차지하며, 주로 폐로부터 각 조직을 구성하는 세포로 산소를 운반하는 기능을 수행합니다. 적혈구는 양면이 오목한 원반 모양을 하고 있으며, 이 독특한 형태는 세포의 표면적을 극대화하여 산소와 이산화탄소의 교환을 효율적으로 만듭니다. 적혈구 내부에는 알파글로빈 2개와 베타글로빈 2개가 결합된 4차 구조 단백질인 헤모글로빈이 존재하는데요, 헤모글로빈에는 철이 존재하기 때문에 이 철과 산소가 결합하여 혈액을 통해 산소를 운반할 수 있는 것입니다. 또한 산화철로 인해 적혈구가 붉게 보이고, 혈액이 빨간 것입니다.

적혈구와 백혈구는 둘 다 혈액을 구성하는 세포의 일종인데요, 적혈구는 혈액의 세포 성분인 혈구의 대부분을 차지하는 세포로 혈구 전체의 44%를 차지하며, 헤모글로빈을 가지고 있기 때문에 주로 산소를 운반하는 기능을 수행합니다. 적혈구의 표면에는 혈액형에 따라서 서로 다른 응집원(항원)이 존재하는데요, A형은 N-아세틸갈락토사민, B형은 갈락토오스, AB형은 N-아세틸갈락토사민과 갈락토오스, O형은 응집원을 가지지 않습니다. 백혈구는 총 혈액량의 1% 이하를 차지하며, 혈액 내에서 유일하게 핵과 세포기관을 가진 완전한 세포입니다. 골수내 조혈모세포에서 생성되며 성숙되면 혈액 중으로 방출되어 감염이나 외부물질에 대항하여 신체를 보호하는 면역 기능을 수행하는 다섯가지 세포로 구성되어 있습니다.

광학현미경으로 적혈구를 관찰하면 위아래 면이 움푹 들어간 원반 모양처럼 생겼는데요, 이는 산소를 많이 운반하기 위해서, 또한 혈관 속을 쉽게 통과하기 위해서 이처럼 표면적이 넓은 모양으로 생긴 것입니다. A형인 사람은 B항원에 대한 항체를 가지고 있기 때문에, B항원이 없는 A형 또는 O형 적혈구 수혈이 가능합니다.

나무의 크기와 광합성에 사용되는 나뭇잎의 크기는 나무의 종류와 생태적 조건에 따라 다르지만, 큰 나무는 일반적으로 더 많은 에너지를 필요로 하기 때문에 더 많은 나뭇잎이나 더 큰 면적의 잎을 가질 수 있습니다. 큰 나무는 작은 나무에 비해 더 많은 잎을 가지고 있을 가능성이 높습니다. 많은 잎을 가짐으로써 더 큰 총 잎 면적을 확보할 수 있으며, 이를 통해 더 많은 광합성을 할 수 있습니다. 이는 큰 나무가 더 많은 에너지를 필요로 하기 때문입니다. 또한 잎의 크기는 나무의 종류와 환경 조건에 따라 다릅니다. 일부 큰 나무는 큰 잎을 가지고 있지만, 다른 나무는 많은 작은 잎을 가질 수 있습니다. 잎의 크기는 광합성 능력 외에도 수분 손실, 온도 조절, 빛의 흡수 등 다양한 생리적 요인에 의해 결정됩니다

이언 스튜어트 작가의 <생명의 수학: 21세기 수학과 생물학의 혁명>에서 작가는 DNA는 1953년 크릭과 왓슨이 《네이처》에 DNA의 이중 나선 구조를 밝힘으로써 갑자기 튀어나온 것이 아니며 DNA의 놀라운 분자 구조를 발견한 것은 현대의 가장 큰 과학 혁명이지만 DNA는 훨씬 더 복잡한 이야기의 한 부분일 뿐이고, 수학 기법인 브래그의 법칙(Bragg’s law)이 있었기에 DNA 혁명이 가능했다. ‘생명이란 무엇인가?’라는 인식은 현미경, 생물 분류법, 진화론, 유전자, 그리고 DNA 구조의 등장이라는 다섯 차례의 혁명을 통해 극적으로 바뀌었다. 그리고 여섯 번째 혁명은 수학이다. 라고 말했는데요 그의 수학적인 관점과 DNA의 이중나선 구조를 연결하여 작성하시면 될 것 같습니다.