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유전자 재조합 기술이 정확히 무엇인가요?
안녕하세요. 질문해주신 유전자 재조합 기술은 여러 생물체에서 유래한 DNA 조각을 인위적으로 절단·결합하여 새로운 유전자 조합을 만들고, 그 조합을 세포나 생물체에 도입해 원하는 형질을 발현하게 하는 일련의 분자생물학적 기법을 말합니다. 즉 DNA라는 설계도를 잘라 붙여서 새로운 기능을 가진 유전적 설계도를 만든다’고 이해하시면 됩니다. 전통적으로 사용되던 요소로는 제한효소, DNA 연결효소와 주로 플라스미드 형태로 DNA를 운반해 넣는 운반체아 벡터, 숙주 세포에의 전달·증폭 기술이 있고, 최근에는 CRISPR-Cas 계열 같은 정교한 유전자 편집 기술이 널리 쓰입니다.유전자 재조합 기술의 전형적 절차는 대략 이렇습니다. 먼저 목적 유전자를 선택·증폭하는 PCR을 하고, 적절한 절단·연결 부위를 만들어 벡터에 삽입한 뒤, 그 벡터를 숙주 세포로 넣어 단백질을 발현시키거나, 숙주 유전체의 특정 위치에 도입해 형질을 바꾸는 방식입니다. 그 뒤에는 통제된 조건에서 발현, 선별,검증을 수행합니다.긍정적 영향으로는 유전자 재조합을 통해 사람이 만든 단백질 의약품, 백신, 항체치료제 등을 대량으로 정밀하게 생산할 수 있게 되었습니다. 또한 유전자 치료와 CAR-T 같은 세포치료는 난치성 질환에 획기적인 치료법을 제공합니다.연구 도구로서의 가치로는 특정 유전자를 끄거나 넣어 기능을 규명하는 일이 가능해졌고, 유전자 변형 마우스·초파리 등의 모델 생명체를 통해 질병 기전 연구와 신약 타깃 발굴이 빨라졌습니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.11.25
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원핵생물인 세균은 어떻게 광합성을 수행하나요?
안녕하세요. 말씀하신 홍세균과 황세균같은 원핵생물도 실제로 광합성을 수행합니다. 다만, 이들의 광합성은 식물과는 여러 중요한 차이점이 있는데요, 식물의 광합성의 경우에는 산소(O₂)가 부산물로 발생하며 광합성 색소로는 엽록소 a를 사용하고 광계 두 개를 모두 사용합니다.반면에 원핵생물의 광합성은 전자공여체로 물을 사용하지 않기 때문에 산소가 발생하지 않습니다. 사용되는 전자 공여체가 다양하며 색소로는 Bacteriochlorophyll (세균엽록소)을 사용하여 더 긴 파장의 빛을 흡수 가능합니다. 또한 광계는 하나만 존재합니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.11.24
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DNA삽입성 물질의 원리는 무엇인가요?
안녕하세요.질문해주신 것과 같이 DNA 삽입성 물질은 DNA의 염기쌍 사이에 얇고 평평한 분자 구조로 끼어 들어가는 특성을 가진 화학물질을 의미합니다. 대표적으로 Ethidium bromide(EtBr), Propidium iodide(PI), Acridine orange(AO) 등이 있으며, 이들은 DNA의 2중 나선 구조 내부에 물리적으로 삽입되는데요 DNA는 염기쌍(A-T, G-C)이 쌓여 있는 평평한 판 구조를 이루고 있으며, 그 사이에는 약한 π-π stacking 상호작용이 존재합니다.삽입성 물질은 대부분 평평한 방향족 고리 구조를 가지고 있어, DNA 염기 사이에 π-π stacking 상호작용을 통해 안정적으로 끼어들 수 있습니다. 삽입되면 DNA 구조가 부분적으로 벌어지고 길이가 늘어나며 DNA의 회전 각도와 강성이 증가하고 형광 성질 변화 및 안정화되며 DNA 복제·전사 효소의 결합 방해로 독성 또는 항암 효과가 있습니다. 감사합니다.
학문 / 화학
25.11.24
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염소는 왜 뜀박질 할 떄 이상하게 뛰는지 궁금해요?
안녕하세요.염소의 다리 구조와 보행 방식 때문인데요, 염소는 척추가 유연하고 다리가 비교적 길며, 발굽이 작게 분화되어 있습니다. 이 구조는 가파른 암벽이나 불규칙한 지형에서 균형을 잡고 서거나 천천히 이동할 때 최적입니다. 반면 평지에서 빠르게 뛰면 무게 중심이 불안정해지고, 그래서 몸이 좌우로 흔들리거나 갑자기 방향이 바뀌는 것처럼 보일 수 있습니다.염소의 발굽은 두 갈래로 갈라져 있어 좁은 틈이나 돌출된 바위에 발을 고정하기 유리한데요, 하지만 평지에서 속도를 내며 뛰면 충격을 넓게 분산시키기 어렵고 추진력이 다른 동물처럼 안정적이지 않아 뛰는 모양이 덜 정제되어 보이는 효과가 나타납니다.또한 염소는 야생에서 포식자로부터 빠르게 도망칠 필요가 있는 동물인데요, 그래서 갑자기 위협을 느끼면 논리적이고 직선적인 움직임보다 불규칙하고 예측하기 어려운 방향으로 도망치는 반사 행동을 보입니다. 이는 포식자의 추격을 어렵게 하는 생존 전략으로, 튀듯이 뛰거나 갑자기 꺾거나 점프 후 몸을 비트는 움직임이 자주 나타납니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.11.24
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옹기는 황토였을 때 노란색이었는데 왜 구우면 짙은 갈색으로 변하고 단면은 붉게 변할까요?
안녕하세요.옹기가 황토색에서 짙은 갈색으로 변하는 이유는 가마에서 굽는 과정에서 일어나는 화학적 변화와 미세구조 변화 때문인데요, 황토는 주로 규소(SiO₂), 알루미늄(Al₂O₃), 철 성분(Fe₂O₃) 등을 포함합니다. 그 가운데 색을 결정하는 핵심은 철(Fe) 입니다. 철의 산화 상태가 변하면서 색이 바뀌게 되는데요 처음의 누런색은 수화된 철광물이기 때문이고, 가마에서 고온으로 굽는 동안 수분이 빠지며 진짜 산화철(Fe₂O₃) 상태가 되어 붉거나 갈색으로 변합니다.회색 잿물은 보통 나무재(ash) 로, 칼륨(K), 칼슘(Ca), 나트륨(Na) 등의 알칼리 성분이 포함됩니다. 이것이 황토 속 규소(SiO₂) 와 반응하여 유리질 표면을 만들기 때문에단면이 유리처럼 미끄럽고 빛이 나는 이유입니다. 즉 표면이 녹아 유리화되며 구멍을 메우기 때문에 방수성과 강도가 증가하며 이를 부분적인 유약 형성이라고 합니다.이때 가마는 내부가 완전히 균일한 산소 환경이 아니며,부위별로 산소가 풍부한 곳은 붉은색(Fe₂O₃)을 나타내고 산소가 부족한 환원 영역은 검붉은색, 짙은 갈색(Fe₃O₄ 또는 FeO)이 생깁니다. 또한 잿물과 유약이 철과 반응하여 복합 색상을 만들기 때문에 겉면은 짙은 갈색, 단면은 붉은색처럼 다르게 나타나는 것입니다. 감사합니다.
학문 / 화학
25.11.24
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앵무새가 다른새와 달리 더 사람과 친화적인 이유?
안녕하세요.앵무새가 다른 새보다 사람과 더 친화적이고 높은 학습 능력을 보이는 이유는 주로 뇌 구조, 사회적 생활 방식, 소리 학습 능력 때문입니다.앵무새의 뇌에는 니도팔리움 카우달레(NCL) 이라는 영역이 매우 발달해 있습니다. 이 부위는 사람의 전전두엽과 기능적으로 유사하여 문제 해결, 계획, 작업 기억 등 고등 인지 기능을 수행합니다.그래서 앵무새는 도구를 사용할 수 있고 퍼즐을 해결하며인간의 말과 행동을 상황에 맞게 배워 사용할 수 있습니다. 실제로 회색앵무는 수 개념(0~6), 색, 모양, 물질 구분을 학습한 사례가 있을 만큼 인지 능력이 뛰어납니다.또한 앵무새는 야생에서 무리를 이루어 살고 서로 소리를 통해 끊임없이 교류하는데요, 개체 간 유대가 생존에 매우 중요하기 때문에 상대방의 행동을 관찰하고 모방하는 능력이 발달했습니다. 따라서 인간을 같은 사회적 파트너로 인식하려는 경향이 강하며, 주인을 무리의 일부로 생각하고 교감하려는 방식으로 말을 따라 하거나 행동을 흉내내는 것입니다.앵무새는 후두가 아닌 기관의 사립스를 이용해 소리를 정교하게 조절할 수 있는데요, 또한 사람처럼 소리를 듣고 저장·재조합하는 신경 회로가 발달해 있어 언어 모방이 가능한 것입니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.11.23
5.0
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플라밍고는 왜 새우를 먹으면 색이 변하나요?
안녕하세요.말씀해주신 것처럼 플라밍고는 처음 태어났을 때 회색 또는 흰색 깃털을 가지고 있습니다. 이후 자라면서 조류섬모류(플랑크톤), 홍새우(브라인 쉬림프), 조류 등을 먹는데, 이 먹이 속에는 카로티노이드라는 붉은색·주황색 계열의 색소가 풍부하게 들어 있습니다. 이 색소가 플라밍고의 소화 과정에서 분해되어 혈액으로 흡수되고, 이후 깃털·피부·다리 등에 축적되면서 분홍색 또는 붉은빛을 띠게 되는 것입니다. 반대로 카로티노이드가 부족한 사육 플라밍고는 다시 회색 또는 옅은 흰빛으로 변하는데요, 그래서 동물원에서는 건강·색 유지 목적으로 색소가 있는 사료를 급여합니다.사람도 당근·고구마·귤 등을 많이 먹으면 카로틴혈증이라고 해서 손바닥이나 발바닥이 노랗게 변할 수 있습니다.다만 사람의 피부와 모발에는 색소 축적 메커니즘이 미약하고, 멜라닌이 주된 색 결정 요소이기 때문에 플라밍고처럼 강하게 변하지 않는 것입니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.11.23
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사람은 어두운 곳에 들어가면 왜 잠시 뒤 잘 보이게 되는 것인가요?
안녕하세요.네, 말씀해주신 것과 같이 사람이 어두운 곳에 들어갔을 때 처음에는 거의 아무것도 보이지 않지만, 몇 분 지나면 점점 사물이 보이는 이유는 눈의 빛 감지 능력 조절 과정인 광순응과 암순응 때문입니다. 이 과정은 망막의 구조 변화와 시각 세포의 화학 반응 조절로 이루어집니다.밝은 곳에 있다가 갑자기 어두운 곳으로 들어가면, 눈 속 망막의 시각세포가 이미 강한 빛에 적응되어 있는 상태입니다. 특히 간상세포라는 세포는 어두운 곳에서 빛을 감지하는 역할을 하는데, 밝은 빛에서는 이 세포가 일시적으로 기능이 떨어진 상태입니다.이때 어두운 곳에서 점점 잘 보이게 되는 이유는 동공이 커져 더 많은 빛을 받아들이기 때문인데요 밝은 곳에서는 눈을 보호하기 위해 동공이 좁아지지만, 어두운 곳에 들어가면 빛을 최대한 받기 위해 동공이 확장됩니다. 이때 빛의 양 증가로 시야를 확보하게 됩니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.11.23
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자전거를 오래 타면 다리에 젖산이 쌓여 타는 듯한 통증이 생기는 이유는?
안녕하세요.자전거를 오래 타거나 강한 운동을 지속하면 다리에 타는 듯한 통증, 즉 근육 피로감을 느끼게 되는데요 이는 우리 몸의 에너지 대사 방식 변화와 젖산 축적과 깊게 관련되어 있습니다. 평소에는 우리 근육이 산소를 충분히 공급받으며 포도당을 미토콘드리아에서 분해하여 ATP를 만들어 냅니다. 이를 호기성 세포호흡이라고 합니다. 하지만, 자전거를 오래 타거나 갑자기 강하게 운동하면 근육이 필요로 하는 산소 공급량보다 더 많은 에너지가 필요해집니다. 이때 몸은 에너지를 빠르게 얻기 위해 산소를 충분히 사용하지 않는 비효율적 대사 경로, 즉 무산소성 해당과정으로 전환합니다. 이 과정에서 포도당이 피루브산 → 젖산으로 전환되며, 젖산이 근육 세포 내에 쌓이는 것입니다.또한 젖산 자체가 통증을 일으키는 것이 아니라, 젖산이 증가하면서 근육의 pH가 낮아져 근육 수축에 필요한 칼슘 이동이 방해되고, 신경 자극 전달 효율 감소하며 근섬유가 정상적으로 수축과 이완을 하지 못하게 되면서 이러한 변화가 근육이 타는 듯한 통증, 무거움, 뻣뻣함으로 느껴지게 하는 것입니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.11.23
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식물의 잎사귀는 왜 계절에 따라 색이 변할까요?
안녕하세요.질문해주신 식물의 잎이 계절에 따라 색이 변하는 이유는 광합성 색소의 양과 종류가 환경 변화에 따라 달라지기 때문입니다. 특히 기온, 일조량, 물 공급량의 감소가 큰 영향을 주어 엽록소의 분해 속도가 증가하면서 다른 색소들이 드러나는 과정입니다.봄과 여름에는 엽록소가 풍부한데요, 따뜻하고 햇빛이 충분한 계절에는 엽록체 속 엽록소가 활발히 생성되고, 엽록소는 녹색 빛을 반사하기 때문에 대부분의 잎이 초록색으로 보입니다. 이 시기에는 엽록소가 매우 많아 다른 색소를 가리고 있습니다.반면에 가을이 되어 낮의 길이가 짧아지고 기온이 떨어지면, 식물은 광합성 능률이 떨어질 것을 예상하고 에너지 소비를 줄이기 위해 엽록소 생산을 중단합니다. 이때 엽록소가 점차 분해되면서 잎에 원래 존재하던 다른 색소들이 드러납니다.그래서 가을에 카로티노이드, 안토시아닌, 탄닌등의 색소로 인한 다양한 색이 나타납니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.11.23
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