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혈액은 산이나 염기성에 대해 어떻게 완충작용을 하는거죠?
안녕하세요. 김채원 전문가입니다. 혈액의 완충작용은 주로 탄산-중탄산염 완충계와, 단백질 완충계, 그리고 인산 완충계 등등 다양한 완충 시스템들에 의해 이루어집니다. 이들 완충 시스템은 과도한 산이나 염기가 혈액에 들어왔을 때 이를 중화시키거나 제거함으로써 pH 변화를 최소화합니다. 즉, 혈액 pH의 항상성을 유지하려는 시스템이라고 볼 수 있습니다.이 중 주요 완충작용을 설명드리면 탄산-중탄산염 완충계는 이산화탄소와 물이 반응하여 탄산을 형성하고, 탄산이 다시 중탄산염과 수소 이온으로 해리되는 반응으로 구성되어 있습니다. 이 반응은 가역적이기 때문에 혈액의 pH가 낮아지면 중탄산염이 수소 이온과 반응하여 탄산을 형성하고, 이 탄산은 다시 이산화탄소와 물로 분해됩니다. 반대로, pH가 높아지면 탄산이 수소 이온과 중탄산염으로 해리됩니다. 이를 통해 혈액의 pH를 일정하게 유지할 수 있습니다.이러한 메커니즘 외에도 혈액의 pH 조절을 위해 체내의 여러 시스템들에서도 협업이 이루어집니다. 신장은 중탄산염을 재흡수하거나 배출하고, 폐는 CO2를 배출하거나 축적하면서 pH를 조절합니다. 이와 같은 메커니즘을 통해 체내 pH는 정상 범위(약 7.35~7.45) 내에서 유지되며, 이는 효소 작용, 세포 대사, 전해질 균형 등 다양한 생리적 기능이 원활히 이루어지도록 돕습니다. 체내 pH가 정상 범위를 벗어나면 신경계, 근육, 순환계 등 여러 시스템에 부정적인 영향을 미치므로, 이러한 완충작용과 조절 메커니즘은 생명 유지에 필수적입니다.추가적으로 혈액의 pH를 높이거나 낮추는 요인은 다양합니다. pH를 낮추는 주요 요인은 대사성 산증과 호흡성 산증입니다. 대사성 산증은 신장에서의 중탄산염 손실, 젖산 축적, 케톤체 축적 등으로 인해 발생합니다. 호흡성 산증은 호흡 기능의 저하로 인해 CO2가 과도하게 축적되면서 발생합니다. 반면, pH를 높이는 요인으로는 대사성 알칼리증과 호흡성 알칼리증이 있습니다. 대사성 알칼리증은 구토로 인한 위산 손실, 이뇨제 사용 등이 원인이 되며, 호흡성 알칼리증은 과호흡으로 인해 CO2가 과도하게 배출될 때 발생합니다.이처럼 다양한 원인으로 pH를 변화시키는 요인들을 이겨내기 위해 우리 인체는 여러 시스템들을 거쳐 pH에 대한 항상성을 유지하려고 합니다.
학문 / 생물·생명
24.06.28
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우리몸에서 가장 강한 근육은 어디인가요?
안녕하세요. 김채원 전문가입니다.인간의 몸에서 가장 강한 근육으로 종종 꼽히는 것은 바로 턱근육이고 특히 교근이라고 하는 근육 입니다. 교근은 아래턱을 위로 올리며 강한 씹기 운동을 가능하게 하는 근육이고 교근의 힘은 물리적으로 가장 강한 힘을 발휘할 수 있습니다. 교근은 엄청난 힘을 발휘해 단단한 음식물을 씹어 부수는 역할을 합니다.턱근육이 강하게 발달한 이유는 진화적인 관점에서 설명할 수 있습니다. 인류 조상들은 생존을 위해 다양한 음식을 섭취해야 했고, 그중에는 단단한 식물의 뿌리, 견과류, 그리고 날고기 등도 포함되어 있었습니다. 이러한 음식을 효과적으로 씹고 소화하기 위해 강한 턱근육이 필요했습니다. 특히, 초기 인류는 도구를 사용하기 전에는 손으로 먹을 수 없는 것을 입으로 해결해야 했기에, 강한 턱근육이 생존에 중요한 요소였습니다.교근의 주요 쓰임새와 역할은 주로 음식물을 씹는 데 있습니다. 씹는 과정은 음식을 더 작은 조각으로 분해해 소화기관이 영양소를 더 효율적으로 흡수할 수 있도록 돕습니다. 또한, 씹는 동작은 타액 분비를 촉진해 소화를 도울 뿐만 아니라 음식의 맛을 더욱 느낄 수 있게 합니다. 타액은 음식물을 부드럽게 하고 소화 효소를 포함하고 있어, 소화의 첫 단계를 돕습니다.또한, 강한 턱근육은 발음에도 중요한 역할을 합니다. 많은 발음은 입의 다양한 움직임에 의해 만들어지며, 강한 턱근육은 명확한 발음을 위해 필요합니다. 예를 들어, 일부 자음과 모음을 발음할 때, 턱근육이 적절히 작용해야 정확한 소리를 낼 수 있습니다.턱근육은 또한 얼굴의 형태를 유지하는 데 중요한 역할을 합니다. 턱근육이 발달한 정도는 얼굴의 윤곽에 영향을 미치며, 이는 얼굴의 전체적인 외형과 미학에 중요한 요소입니다. 예를 들어, 발달된 턱근육은 강한 턱선을 형성해 보다 선명한 얼굴 윤곽을 만들어줍니다.결론적으로, 교근은 인간의 몸에서 가장 강한 근육 중 하나로, 음식물을 씹고 소화하는 데 중요한 역할을 하며, 발음과 얼굴 형태 유지에도 중요한 역할을 합니다. 이러한 기능들은 인류가 진화하는 과정에서 생존과 관련된 중요한 요소로 작용해왔으며, 강한 턱근육의 발달을 촉진해왔습니다.
학문 / 생물·생명
24.06.28
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나이가 들면 상처가 더디게 낫거나 상처가 오래갑니다. 흉터가 생기기도 하죠.
안녕하세요. 김채원 전문가입니다.우리 인체를 구성하는 세포들 안의 유전자에는 텔로미어라고 하는 부위가 존재합니다. 이 텔로미어는 세포가 분열할때마다 짧아지다가, 더이상 짧아지지 못하는 상태가 되면 세포가 분열하지못하고 사멸합니다. 즉, 시간이 지나면 결국 세포는 노화가되어 더이상 분열하여 자신과 닮은 세포를 만들어내지 못하고 죽는다는 이야기입니다.상처가 나면 상처부위를 메꾸기 위해 주변에 세포들이 몰려들고, 재생인자들이 달라붙어 세포의 분열을 촉진하게 되는데, 나이가 많은사람들은 위와같은 이유로 분열할 수 있는 세포의 갯수 자체가 제한되어있고, 더불어 혈액순환과같은 부분이 원활하지 않는 부위가 국소적으로 생길 수 있어 해당 공간으로 재생인자가 몰리지 못하거나 양양성분이 제대로 조달되지못해 재생이 원활히 이루어지지 못할 수 있습니다.그래서 해당 상처부위는 얼기설기 조직이 예전만큼 치밀하지 못한채 상처가 아물고 이전과는 다른 형태의 모습으로 상처가 아문모습이 흉터로 보일 수 있습니다. 이러한 이유로 나이가 많은 사람들은 흉터가 더 잘 만들어지고, 재생력이 떨어지게 됩니다. 이러한 원리는 흉터뿐 아니라 주름이 한번 발생하였을 때 다시 되돌아오지 않거나 근육이나 인대를 한번 다치면 잘 회복이 되지않는것, 수술을 하고나서 회복에 오랜시간이 걸린다는것 등과 같은 것과도 연관이 있습니다.
학문 / 생물·생명
24.06.27
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얼었던 손을 뜨거운 물에 넣으면 차갑게 느껴지는 이유무엇인가요?
안녕하세요. 김채원 전문가입니다.사실 오랜시간 차가운 환경에 노출되어 손이 얼어있는 상태로 뜨겁거나 따듯한 물에 넣게되면 이미 손에 있는 감각신경들이 차가운 환경에의해 둔화되고 주변 세포들의 활성도가 떨어지며 일부 파괴가 일어나고 있어 감각이 둔해집니다.그래서 뜨겁거나 따듯한 느낌이 잘 들지않을 수 있고, 갑작스럽게 조직들에 열이 공급되다보니 주변 혈관들이 확장되고 손에 열이 공급되어 열을 발산하는 효과가 발생하면 오히려 차가운 느낌이 들 수있습니다. 우리가 차갑다고 느끼는 원리는 주변 물질이 우리 인체로부터 열을 빼앗아가는 상황에서 차갑게 느껴지게 되는데, 순간적으로 확장된 혈액의 열공급에 의해 방출되는 열에의해 그렇게 느낄 수 있습니다.세번째로 이미 차가워진 손이 뜨겁거나 미지근한 물의 온도를 낮추고 손과 물의 온도 평형을 맞추는 과정에서 물이 식어버렸기 때문일 수 있습니다.물이 식으면서 혈관이 확장되는 효과가 함께 일어나면 실제로 손 내부의 열이 바깥을 빠져나가면서 열을 빼앗기고 차가운 느낌이 갑작스럽게 들 수 있습니다.사실 손이 얼었을때 곧바로 뜨거운물이나 난로에 갖다대는 행위는 매우 위험한 행위이고 화상이나 피부나 내부 조직 괴사를 일으킬 수 있는 행위입니다. 그래서 보통 자신의 체온정도의 미지근한 물에서 서서히 온도를 맞춰가며 녹이는것이 가장 좋은 방법이라고 합니다.
학문 / 생물·생명
24.06.26
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미토콘드리아의 독립적인 DNA는 진화의 어떤 증거를 제공하나요?
안녕하세요. 김채원 전문가입니다.미토콘드리아는 식물세포의 엽록체와함께 대표적인 세포공생설의 증거물로 이야기되고 있습니다.세포공생설에 따르면 과거 무산소호흡 또는 대사를 하던 원시세포에 우연히 미토콘드리아와 엽록체가 침투하였고, 이 두 파트가 세포에게 에너지원으로 작용할 수 있는 물질을 내놓는 대가로 세포로부터 외부의 공격으로부터 보호를 받는 이득을 얻었다고합니다.즉, 미토콘드리아도, 엽록체도 없던 무산소 세포가 미토콘드리아를 얻게되며 동물세포로 진화되고 엽록체를 얻게되며 식물세포로진화되는 과정을 거칠 수 있었고 더이상 무산소호흡을 하는것이 아니라 외부 생물들을 포식하거나 광합성을 하는 방식으로 생존 방식을 변화시켜 더 번성할 수 있었다는것입니다.이러한 가설을 뒷받침해줄수 있는 증거 중 하나가 미토콘드리아나 엽록체라는 세포소기관은 세포가 분열할때 독자적인 유전물질을 갖고 나눠진다는것이고, 이 독자적인 유전물질은 과거 세포공생이 이루어지기 전에 가지고있었던것으로 추정된다는것입니다.세포공생설을 지지할 수 있는 증거 중 하나로 작용한다는 것입니다.
학문 / 생물·생명
24.06.25
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러브버그는 대체 어디서 갑자기 나타난건가요?
안녕하세요. 김채원 전문가입니다.최근 지구온난화나 갑작스러운 기온상승효과인 엘니뇨현상과같이 기후변화가 지속적으로 일어나면서 한반도의 날씨가 비정상적으로 기온이 오르고있습니다.특히 6월달의 기온이 30도이상이되면서 따듯하고 습한곳에서 번식을 더 활발히하는 러브버그가 평소보다 빠르게 출몰하고있고 출몰지역역시 위도가 높아지고있습니다.평소같았으면 7월이나8월에 약2주에서3주가량 반짝하고 나타나 번식을하고 사라지지만 지금은 직사광선이 상대적으로 약하기는 하지만 기온은 높은 상황이 지속되어서 러브버그들이 오랫동안 생존하여 개체수를 늘리기 편해졌습니다.러브버그들은 강한 직사광산아래에서는 오래가지못하고 말라서 죽는특성이있어 굳이 박멸작업을 하지않아도 스스로 개체수가 감소하지만 지금같은 시기에는 개체수가 폭발적으로늘어 인위적인 개체수조절이 필요하다고합니다.정리하면 기존에 늦게한여름에 저위도지방에서 출몰했어야 하는 러브버그들이 기후변화로 고위도지방에 빠른 초여름에 출몰하고있는 상황인것입니다.
학문 / 생물·생명
24.06.25
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모기는 아주작은 해충에 불가한데 어떻게
안녕하세요. 김채원 전문가입니다.사람의 피부는 생각보다 매우 질기고 두꺼운 편이기 때문에 외부 상해에 의해 상당히 잘 버티는 편입니다. 또한 탄성도 매우 강하기 때문에 상처가 나면 스스로 벌어지려는 성질도 강하고 피부조직끼리 서로 잡아당기는 인장력도 매우 강합니다.이러한 사람의 피부를 곤충들이 뚫거나 자르기 위해서는 특별한 구조가 필요합니다.모기 주둥이에 있는 침은 사실 하나가 아니려 크게 6가지로 구분되어있는 파트로 나누어져 있습니다. 그래서 찌르는 파트와 별개로 양옆에 톱날처럼 생긴 썰어버릴 수 있는 이빨과같은 파트가 존재하는데, 이를 통해 피부를 썰어 뚫어내는 과정을 거칩니다.이렇게 썰려서 뚫어진 틈 사이로 흡혈과 타액주입을 담당하는 침이 들어가 작용을 하게 됩니다. 특히 이 톱날모양의 침은 단순히 썰어서 들어가는 형태가 아니라 마치 진동톱이나 전기톱처럼 앞뒤로 빠르게 움직이며 피부를 와해시키기 때문에 생각보다 피부조직이 빠르게 열리며, 이를 모방한 생체모방 제품이 만들어지기도 하고있습니다.이러한 방식으로 모기는 사람의 피부뿐만아니라 사람보다 더 질기고 두꺼운 동물들의 피부조직도 뚫어 내부의 혈액을 흡혈하는데 사용하고 있습니다.
학문 / 생물·생명
24.06.25
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ai의료진단 기술이 실용성있는 기술인가요?
안녕하세요. 김채원 전문가입니다.아직까지는 의사들의 개인적인 경험적인 판단에 의존하고있기는 하고 의사분들께서 ai가 직접판단하는것은 리스크가있다고 판단하여 ai의사와 같은 직접적인 실사용투입에는 적용되고있지는 않습니다.다만 의료영상을 분석하는데 필터링을하여 병증을 발견하기 더 쉽게 영상을 조작해주거나 환자들의 개인적인 증상들을 청취하여 대략적인 병증을 가늠해주는 보조적인 차원에서는 큰 도움이 되고있어 실제로 이를 적용하여 활용하고있는 병원들이 많습니다.이러한 진단분야에서 의사처럼 직접판단은 금하지만 의사가 더욱 정확하게 판단하고 경험적인 판단을 다시한번 검증해볼 수 있는 시스템을 만들어 주었다는것에 의미가 있다고 볼 수 있습니다.진단분야외에도 제약분야나 환자모니터링 시스템에서 ai가 활용되어 기존의 연구활동이나 간호활동의 리스크나 피로도를 획기적으로 낮춰주고있어 다방면으로 활용가능성이 높아지고 있습니다.앞으로는 더욱 실용성이 높아질것으로 보입니다.
학문 / 생물·생명
24.06.24
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낙타의 등에 혹이 나있는 이유가 무엇인가요?
안녕하세요. 김채원 전문가입니다.낙타는 고원지대나 사막지대처럼 풀과 물이 거의 없는 환경에서 오랫동안 살아가는 종입니다. 그래서 한동안 비가 오지 않아도 오랜시간 버틸 수 있는 신체구조를 가지고 있어야 합니다. 이러한 신체구조에 유리한 에너지원은 바로 지방인데, 낙타의 등 안에는 지방으로 가득차있기 때문에 한동안 영양분을 섭취하지 않아도 이 지방을 분해하면서 에너지를 얻어낼 수 있습니다.또한 지방이 분해되면서 분해산물로 물분자가 생성되는데, 이 물분자들을 활용해서 생존에 사용하기도 합니다. 즉, 물과 에너지원을 저장하는 수단으로 혹이 사용됩니다.또한 밤이되면 사막의 경우 기온이 많이 떨어져 체온을 유지하는데에도 지방이 유리하게 작용하기 때문에 체내 열을 발생시키고나서 빠져나가지 못하게 체온을 유지시켜주는 역할을 하기도 합니다. 낮에는 이와는 다른 방법인 몸속 내장을 바깥으로 잠시 빼내는 방법으로 체내 열을 배출하게 됩니다.이 외에도 선인장과같은 먹기 힘든 식물들도 잘 먹을 수 있도록 구강구조가 발달해있기 때문에, 왠만큼 먹을수있는크기의 선인장들이나 벌레들을 잘 섭취하는 편입니다.
학문 / 생물·생명
24.06.24
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러브버그 어떻게 없애는 방법은 없는건가요?
러브버그는 몸체가 작아 샷시의 물구멍이나 샷시 사이틈사이를 비집고들어오기때문에 물구멍을 막고 미세방충망을 설치한다음 샷시 사이사이 풍지판이 끼워져있는지 확인해야합니다.모두확인했음에도 불구하고 계속해서 들어온다면 현관문의 틈이나 사람이 드나들며 함께 집안으로 침입했을 가능성이 있습니다.아파트에 사신다면 러브버그에대한 방제나 방역을 주민들과함께 논의하여 처리하고, 러브버그는 보통 따듯하고 약간 습한곳을 좋아하지만 태양빛이 강하게 내리쬐는 환경에서는 오래버티지못하고 자연적으로 사멸하기때문에 집근처의 그늘지대를 많이 없애는 방법으로 러브버그를 쫒아낼 수 있습니다.문틈사이사이 살충제나 벌레기피제를 수시로 뿌려주어 접근을 방해하는 방법도 있습니다.
학문 / 생물·생명
24.06.19
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