답변 내역

안녕하세요. 실제로 상처에 소금이나 레몬즙이 닿으면 상당히 따갑고 아플 수 있는데요, 다만 둘은 아픔을 일으키는 방식이 조금 다릅니다. 일반적인 작은 상처에 직접 닿는 상황에서는 레몬즙 쪽이 더 강한 작열감을 유발할 가능성이 있지만, 소금 역시 매우 강하게 따가울 수 있어 어느 쪽이 무조건 더 아프다고 단정하기는 어렵습니다. 농도, 상처의 깊이와 크기, 개인의 통증 민감도에 따라 달라집니다. 상처에 소금을 뿌렸을 때 아픈 가장 중요한 이유는 높은 농도의 소금이 상처 주변의 삼투 환경을 급격하게 변화시키기 때문입니다. 피부가 멀쩡할 때는 각질층이 일종의 장벽 역할을 하기 때문에 소금이 신경 말단에 직접 영향을 주기 어렵습니다.하지만 상처가 나면 피부 장벽이 깨지면서 통증을 감지하는 감각신경 말단인 통각수용기가 외부 환경에 훨씬 직접적으로 노출되는데요, 이 상태에서 고농도의 염화나트륨이 녹으면 주변 조직액의 삼투압이 크게 변하고, 고농도 환경 자체가 통각수용기의 활동을 증가시킬 수 있습니다. 실제로 실험에서도 고장성 식염수는 통각수용기를 자극하여 통증과 통각과민을 일으키는 것으로 확인되었습니다. 여기에 상처 자체가 이미 염증 상태라는 점도 중요합니다. 조직이 손상되면 여러 염증 매개물질이 분비되면서 통각수용기의 자극 역치가 낮아지는데요, 즉 평소에는 별로 자극적이지 않은 물질이나 접촉에도 훨씬 민감하게 반응할 수 있습니다. 그래서 멀쩡한 피부에 소금물이 닿는 것과 상처에 고농도의 소금이 닿는 것은 느낌이 완전히 다릅니다.레몬은 조금 다른 방식으로 아픔을 유발합니다. 레몬즙에는 구연산을 비롯한 유기산이 들어 있기 때문에 상처에 닿으면 산성 환경을 만들어내며, 통각수용기에는 주변의 산성도를 감지하는 이온통로들이 존재하는데, 특히 산 감지 이온통로와 같은 수용체들이 산성 환경에 반응하면서 통증 신호를 발생시킬 수 있습니다. 사람을 대상으로 한 실험에서도 조직의 산성도가 낮아질수록 통증이 증가하는 현상이 관찰되었습니다. 따라서 소금은 주로 높은 삼투압과 이온 환경의 급격한 변화가 통각수용기를 자극하는 쪽이고, 레몬은 산성도가 통각수용기를 직접 자극하는 쪽이라고 이해할 수 있습니다. 물론 실제 상처에서는 삼투압 변화, 산성도, 염증물질, 손상된 세포에서 나온 물질 등이 동시에 작용하기 때문에 단 하나의 원인으로 통증을 설명할 수는 없습니다. 감사합니다.

안녕하세요. 어류는 종에 따라 암수 구별 방법이 상당히 다릅니다. 말씀하신 것처럼 겉모습이 거의 똑같아 보이는 물고기도 많지만, 모든 어류가 암수 구별이 어려운 것은 아닙니다. 오히려 일부 종에서는 육안으로도 상당히 쉽게 구별할 수 있습니다.가장 대표적인 것이 성적 이형인데요, 이는 수컷과 암컷의 몸 크기나 색깔, 지느러미 모양 등이 서로 다르게 나타나는 현상입니다. 예를 들어 수컷 구피는 암컷보다 작지만 색깔이 훨씬 화려하고 꼬리지느러미가 발달해 있습니다. 베타 역시 수컷이 더 화려한 색과 긴 지느러미를 가지는 경우가 많습니다. 연어류에서는 번식기에 수컷의 주둥이나 턱이 크게 변하는 경우도 있으며, 이런 종들은 별도의 장비 없이도 어느 정도 암수를 구별할 수 있습니다.반대로 암수의 외형이 거의 동일한 어류도 많은데요, 이런 경우에는 크기나 몸의 형태만 보고 판단하기 어렵습니다. 번식기가 되면 암컷의 배가 불룩해지거나 생식공 주변의 형태가 달라지는 등 미묘한 차이가 나타나기도 하지만, 종에 따라 차이가 거의 없을 수도 있습니다.이때 어류를 직접 관찰하거나 채집해야 한다면 생식공이나 생식기관의 형태를 확인하는 방법을 사용할 수 있습니다. 특히 성숙한 개체에서는 암컷의 복부가 알을 가진 상태에서 더 팽창하거나 생식공의 형태가 달라지는 경우가 있습니다. 하지만 이것 역시 모든 어류에 공통적으로 적용되는 방법은 아닙니다.그리고 어류 중에는 애초에 평생 같은 성을 유지하지 않는 종류도 있는데요, 일부 어류는 성장하면서 성이 바뀌는 성전환을 합니다. 흰동가리처럼 처음에는 수컷으로 살다가 특정 조건에서 암컷으로 바뀌는 종도 있고, 반대로 암컷에서 수컷으로 성전환하는 어류도 있습니다. 따라서 단순히 외형만 보고 이 물고기는 태어날 때부터 암컷 또는 수컷이었다고 판단할 수 없는 경우도 있습니다. 따라서 양식장이나 연구기관에서는 보다 정확하게 확인하기 위해 생식소를 직접 관찰하거나 초음파 검사, 조직검사, 유전적 분석 등을 사용할 수도 있습니다. 특히 외형적 차이가 거의 없는 종에서는 이런 방법이 유용한데요, 다만 첨단 장비가 반드시 필요한 것은 아닙니다. 종에 따라서는 색깔, 지느러미, 몸 크기, 생식공, 번식기 행동 등만으로도 상당히 정확하게 암수를 구별할 수 있습니다. 감사합니다.

안녕하세요. 바다 속 해조류가 바닷물을 흡수하면서 소금을 따로 걸러내는 것은 아니며, 오히려 해조류는 바닷물에 녹아 있는 이온을 그대로 주변 환경과 접촉하면서도, 필요한 이온과 불필요한 이온의 농도를 세포막을 통해 선택적으로 조절하는 방식으로 살아갑니다. 육상식물이 뿌리로 물을 흡수한 뒤 염류를 걸러내는 것과는 상당히 다른 방식입니다.해조류의 세포막은 아무 물질이나 통과시키는 막이 아닌데요, 세포막에 존재하는 다양한 이온통로와 수송체가 칼륨, 나트륨, 염화이온, 칼슘 등 여러 이온의 이동을 조절합니다. 해조류에게도 나트륨과 염화이온은 어느 정도 필요한 무기이온이지만, 세포 내부에 지나치게 축적되면 세포의 효소와 단백질 기능을 방해할 수 있기 때문에 농도를 조절해야 합니다. 따라서 바닷물 속에 있다고 해서 바닷물 전체가 세포 안으로 그대로 들어오는 것은 아닙니다.이때 중요한 것이 삼투압 조절인데요, 바닷물은 육상 식물이 경험하는 담수보다 염분 농도가 높기 때문에 해조류의 세포는 물이 지나치게 빠져나가거나 반대로 들어오는 것을 막기 위해 세포 내부의 용질 농도를 조절합니다. 많은 해조류는 아미노산이나 당알코올과 같은 유기 삼투조절 물질을 세포 안에 축적하여 주변 바닷물과 세포 내부의 삼투압 차이를 조절하며, 이런 물질을 이용하면 세포 내부의 단백질 기능을 크게 방해하지 않으면서 수분 균형을 유지할 수 있습니다.특히 해조류의 종류에 따라 염분에 대한 적응 정도가 크게 다릅니다. 바닷물에만 사는 해조류는 비교적 높은 염분 환경에 적응해 있지만, 강 하구나 조간대처럼 염분이 계속 변하는 환경에 사는 해조류는 염분 변화에 대응하는 능력이 더욱 발달해 있습니다. 반대로 담수에 적응한 조류는 높은 염분 환경에서 정상적으로 살아가기 어렵습니다. 그리고 질문에서 말씀하신 소금기가 있는 물을 흡수해도 괜찮은가?에 대한 답은 그렇다고 할 수 있지만 해조류가 바닷물을 아무런 조절 없이 그대로 받아들이는 것이 아닙니다. 세포막을 통해 물과 이온의 이동을 조절하고, 필요하지 않은 이온의 축적을 억제하며, 세포 내부의 삼투압을 조절하면서 바닷물과 자신의 세포 환경 사이의 균형을 유지합니다. 감사합니다.

안녕하세요. 식물은 동물처럼 병원체를 찾아 이동하는 면역세포가 없지만, 각각의 세포가 병원체를 감지하고 스스로 방어할 수 있는 면역체계를 갖추고 있습니다. 식물의 방어는 크게 병원체가 침입하지 못하도록 막는 물리적 장벽과, 침입한 병원체를 감지한 뒤 활성화되는 세포 수준의 면역반응으로 나눌 수 있습니다.이때 가장 먼저 작동하는 것은 표피, 큐티클, 세포벽 같은 물리적 방어벽인데요, 잎의 표면을 덮는 큐티클은 병원체가 식물 내부로 쉽게 들어가는 것을 막고, 세포벽 역시 세균이나 곰팡이의 침투를 어렵게 합니다. 기공 역시 중요한 방어 지점입니다. 식물은 기공을 단순히 기체가 드나드는 구멍으로 사용하는 것이 아니라, 주변에서 병원체의 신호를 감지하면 기공을 닫아 침입 가능성을 낮추기도 합니다.병원체가 이러한 장벽을 뚫고 들어오면 식물세포는 병원체가 가진 특정한 분자적 특징을 인식합니다. 세균의 세포 구성 성분이나 곰팡이에서 유래한 물질 등이 감지되면 방어 신호가 활성화되고, 세포 내부에서는 활성산소가 빠르게 증가하며 방어 관련 유전자의 발현이 촉진되며, 결과적으로 세포벽을 더욱 단단하게 만들거나 항균성 물질인 파이토알렉신 등을 만들어 병원체의 증식을 억제합니다. 또한 말씀해주신 과민성 반응은 식물 면역에서 특히 흥미로운 방어 방식인데요, 병원체가 침입한 주변 세포가 스스로 죽어버리는 방식인데, 얼핏 보면 식물이 병원체에게 공격당해 세포를 잃는 것처럼 보입니다. 하지만 실제로는 감염 부위에 세포가 죽은 영역을 만들어 병원체가 살아 있는 주변 조직으로 퍼지는 것을 차단하는 효과가 있으며, 일종의 감염된 지역을 희생시켜 전체를 보호하는 방어 전략인 셈입니다.이때 중요한 역할을 하는 물질 중 하나가 살리실산입니다. 감염이 발생하면 식물 내부의 살리실산 관련 신호체계가 활성화되고, 방어 유전자들의 발현이 촉진되는데요, 특히 감염 부위에서 만들어진 방어 신호는 식물체의 다른 부분으로 전달되어 아직 병원체에 감염되지 않은 조직도 방어 능력을 높일 수 있습니다. 이러한 현상을 시스템성 획득 저항성이라고 합니다. 시스템성 획득 저항성이 형성되면 식물의 다른 조직에서는 병원체에 대응하는 여러 방어 관련 유전자가 미리 활성화되기 쉬운 상태가 됩니다. 따라서 이후 같은 종류 또는 일부 다른 병원체가 공격했을 때 훨씬 빠르고 강한 방어반응을 일으킬 수 있습니다. 동물의 면역기억과 완전히 동일한 개념은 아니지만, 한번 감염을 경험한 식물이 이후의 공격에 대비해 전신적인 방어 상태를 갖춘다는 점에서 유사성이 있다고 볼 수 있습니다. 감사합니다.

안녕하세요. 식물의 물관과 체관은 모두 뿌리에서 흡수한 물질과 잎에서 만들어진 양분을 식물체 곳곳으로 운반하는 관다발 조직이지만, 운반하는 물질과 이동 방식이 다르기 때문에 세포의 구조도 매우 다르게 발달했습니다. 물관은 주로 물과 무기염류를 뿌리에서 줄기와 잎으로 위쪽으로 운반하며, 체관은 광합성으로 만들어진 당과 아미노산 등의 유기물을 필요한 조직으로 운반하는데요, 이때 가장 큰 차이는 물관의 전도세포가 성숙하면서 죽는 반면, 체관의 전도세포는 살아 있는 상태로 기능한다는 점입니다.물관을 구성하는 대표적인 세포는 물관요소와 헛물관요소이며, 이들은 성숙 과정에서 세포 안의 원형질과 핵이 사라져 속이 빈 관처럼 남습니다. 따라서 물관 내부에는 살아 있는 세포질이 거의 없고, 물과 무기염류가 통과할 수 있는 연속적인 공간이 만들어집니다. 특히 물관 세포의 세포벽에는 리그닌이 축적되어 매우 단단해지며, 고리 모양이나 나선 모양, 계단 모양 등 다양한 형태로 두꺼워지는데요, 이러한 두꺼운 벽은 물이 증산작용으로 끌려 올라갈 때 발생하는 강한 장력을 견디면서 물관이 찌그러지는 것을 막아줍니다. 즉 물관은 죽은 세포를 이용해 견고한 물 수송관을 만든 구조라고 할 수 있습니다.반면 체관은 살아 있는 세포를 이용해 유기물을 운반하는데요, 대표적인 전도세포가 체관요소인데, 성숙하면서 핵이 없어지고 세포 내부 구조가 상당히 단순해집니다. 하지만 물관과 달리 세포 자체가 죽은 것은 아닙니다. 체관요소는 옆에 붙어 있는 동반세포와 긴밀하게 연결되어 있으며, 동반세포가 대사활동과 단백질 합성 등 체관요소의 생명활동을 지원합니다. 체관요소의 양 끝에는 체판이라는 특수한 구조가 형성되어 있으며, 작은 구멍들이 있어 인접한 체관요소 사이로 당을 포함한 체관액이 이동할 수 있습니다. 즉 두 조직의 차이를 간단하게 비교하면, 물관은 죽은 전도세포와 두껍고 리그닌화된 세포벽을 이용해 물을 수송하는 조직이라면, 체관은 살아 있는 전도세포와 동반세포의 협력으로 유기물을 수송하는 조직이라고 할 수 있습니다. 물관은 주로 위쪽으로 물을 이동시키지만 체관은 식물체에서 양분이 필요한 곳으로 이동하기 때문에 방향이 고정되어 있지 않습니다. 예를 들어 잎에서 만들어진 당은 열매, 뿌리, 어린잎, 저장기관 등으로 이동할 수 있습니다. 감사합니다.

안녕하세요. 기공은 식물에게 꼭 필요한 통로이면서 동시에 병원체가 침입할 수 있는 잠재적인 약점이기도 한데요, 다만 그렇다고 해서 병원체 공격이 많은 식물이 기공을 없애는 방향으로 진화하기는 어렵습니다. 기공이 광합성에 필요한 이산화탄소를 받아들이는 핵심 통로이기 때문입니다.대부분의 육상 관속식물에는 기공이 존재하지만, 모든 식물에 예외 없이 있는 것은 아닙니다. 예를 들어 일부 수생식물이나 특정한 기생식물처럼 기공의 필요성이 크게 줄어든 식물에서는 기공이 매우 적거나 특정 기관에서 사라질 수 있습니다. 또한 뿌리처럼 원래 기체 교환을 주된 목적으로 하지 않는 기관에는 일반적으로 기공이 없는데요, 한편 이끼류와 같은 비관속식물에도 기공이 나타나는 종류가 있지만, 구조와 기능은 일반적인 관속식물의 기공과 조금 다릅니다.이때 흥미로운 점은 식물이 기공을 없애기보다는 기공을 적극적으로 방어한다는 것인데요, 기공은 평소에는 이산화탄소를 받아들이기 위해 열려 있지만, 세균이나 곰팡이 같은 병원체가 접근하면 식물의 면역체계가 이를 감지하여 기공을 닫는 경우가 있습니다. 즉 기공은 단순히 수분을 잃는 구멍이 아니라, 식물이 주변 환경을 감지하고 여닫는 일종의 면역 관문 역할도 합니다. 병원체 입장에서는 기공이 잎 내부로 들어갈 수 있는 입구이지만, 식물 입장에서는 필요할 때 신속하게 문을 닫을 수 있는 방어시설인 셈입니다.물론 모든 병원체가 기공을 통해 침입하는 것은 아닌데요, 일부 세균이나 곰팡이는 기공을 이용하지만, 상처나 식물 표면의 자연적인 틈, 곤충이 만든 상처 등을 통해 들어가기도 합니다. 오히려 일부 병원체는 식물이 기공을 닫으려는 방어 반응을 방해하거나, 기공이 열리는 상황을 유도하여 침입하기도 합니다. 또한 말씀해주신 증발열과 기공의 관계도 중요합니다. 기공을 열어 증산이 활발해지면 물이 수증기로 빠져나가면서 잎의 열을 함께 가져가므로 잎의 온도를 낮추는 냉각 효과가 생깁니다. 반대로 기공을 닫으면 수분 손실은 줄지만 증산 냉각도 감소하기 때문에 강한 햇빛과 고온에서는 잎의 온도가 주변 공기보다 훨씬 높아질 수 있습니다. 따라서 식물은 수분을 보존할 것인지, 이산화탄소를 받아들여 광합성을 할 것인지, 잎을 식힐 것인지, 병원체의 침입을 막을 것인지를 기공을 통해 끊임없이 조절하고 있는 것입니다. 감사합니다.

안녕하세요. 질문해주신 식물의 광주기성은 식물이 계절의 변화를 감지하여 적절한 시기에 꽃을 피우도록 하는 매우 정교한 생체시계 시스템입니다. 흔히 장일식물은 낮이 길어질 때, 단일식물은 낮이 짧아질 때 꽃이 핀다고 표현하지만, 정확하게는 식물이 연속적으로 유지되는 암기의 길이를 측정하는 것이 핵심입니다. 예를 들어 단일식물은 일정 시간보다 긴 연속적인 밤이 유지되어야 개화가 촉진되고, 그 밤을 중간에 짧은 빛으로 끊어주면 개화하지 않는 경우가 있습니다. 따라서 식물에게 밤은 단순히 빛이 없는 시간이 아니라 계절을 판별하는 중요한 신호입니다.이 과정에서 중요한 역할을 하는 것이 피토크롬이라는 광수용체인데요, 피토크롬은 적색광과 근적외광을 감지하면서 서로 다른 두 형태 사이를 전환합니다. 낮 동안 빛을 받은 식물에서는 피토크롬의 형태가 변화하고, 밤이 되면 어둠 속에서 다시 다른 형태로 전환됩니다. 식물은 이러한 변화와 자신의 생체시계를 함께 이용해 현재 밤이 얼마나 지속되고 있는지를 판단합니다.빛과 생체시계의 정보는 잎에서 개화 신호를 조절하는 유전자들의 발현에 영향을 줍니다. 특히 장일식물에서는 특정 조건에서 CONSTANS라는 전사인자의 활성이 증가하면서 개화 유전자인 FLOWERING LOCUS T의 발현이 촉진되는데요, 이때 FT 단백질이 흔히 식물의 플로리겐으로 불리는 개화 신호의 핵심 성분입니다. FT는 잎에서 만들어진 뒤 체관을 통해 생장점으로 이동하여 다른 단백질과 함께 개화 프로그램을 활성화합니다.단일식물에서는 이러한 광주기 신호가 반대 방향으로 작용하여 충분히 긴 암기가 유지되었을 때 개화 신호가 활성화됩니다. 감사합니다.

안녕하세요. 질문해주신 콩과 식물과 뿌리혹수균의 공생은 식물이 직접 대기 중 질소를 이용하는 것이 아니라, 뿌리혹수균이 질소를 고정해 주는 방식으로 이루어집니다. 대기 중 질소는 질소 분자 형태로 존재하는데, 질소 원자 사이의 삼중결합이 매우 강하기 때문에 일반적인 식물의 효소로는 쉽게 끊을 수 없습니다. 이때 뿌리혹수균이 가진 질소고정효소인 질소화효소가 질소 분자를 환원하여 암모니아를 만들어 내는데요, 이 반응에는 막대한 에너지가 필요하며, 질소화효소의 작용에는 ATP와 전자가 필요합니다. 우선 콩과 식물의 뿌리에서는 뿌리혹수균이 뿌리털에 접근하면서 서로 신호를 주고받습니다. 식물은 플라보노이드와 같은 물질을 분비하고, 뿌리혹수균은 이에 반응해 신호물질을 만들어냅니다. 이후 뿌리털의 형태가 변하고 세균이 식물세포 안으로 들어가면서 뿌리혹이 형성되며, 뿌리혹 내부에서 뿌리혹수균은 식물세포 안에 특수한 형태로 존재하며 질소 고정을 수행합니다.이때 중요한 것이 뿌리혹에 존재하는 뿌리혹 단백질인 레그헤모글로빈입니다. 질소고정효소는 산소에 매우 민감하기 때문에 뿌리혹 내부의 산소 농도를 지나치게 높게 만들면 질소 고정이 제대로 이루어지지 않습니다. 레그헤모글로빈은 산소와 결합하여 뿌리혹 내부의 산소를 적절한 수준으로 조절하면서도 세균의 호흡에 필요한 산소를 공급하며, 건강한 뿌리혹이 붉은빛을 띠는 것도 이 단백질과 관련이 있습니다. 이 공생관계에서는 양쪽 모두 이익을 얻는데요, 뿌리혹수균은 식물로부터 광합성으로 만들어진 당과 유기산을 공급받아 에너지원으로 사용합니다. 반대로 식물은 뿌리혹수균이 고정한 질소를 암모니아 또는 암모늄 형태로 받아 아미노산과 단백질, 핵산 등의 합성에 이용합니다. 감사합니다.

안녕하세요. C3, C4, CAM 식물의 차이는 모두 이산화탄소를 탄소화합물로 고정하는 방식은 같지만, 루비스코가 이산화탄소를 만나는 환경을 어떻게 만들어 주느냐에서 비롯됩니다. 특히 덥고 건조한 환경에서는 기공을 닫아 물 손실을 줄여야 하는데, 그러면 잎 내부의 이산화탄소 농도가 낮아지고 산소 농도가 상대적으로 높아집니다. 이때 루비스코가 이산화탄소 대신 산소와 반응하면서 광호흡이 증가하는 것이 문제인데요, C4와 CAM 식물은 이러한 문제를 해결하기 위해 이산화탄소를 루비스코 주변에 농축하는 전략을 발달시켰습니다. C3 식물은 가장 기본적인 방식인데요, 이산화탄소가 기공을 통해 들어오면 엽육세포의 엽록체에서 루비스코가 바로 이산화탄소를 고정하고, 그 결과 3탄소 화합물인 3-인산글리세르산이 만들어집니다. 그래서 C3 식물이라고 부릅니다. 벼, 밀, 콩 등이 대표적입니다. 문제는 기온이 높고 건조할 때입니다. 식물이 물을 아끼기 위해 기공을 닫으면 이산화탄소가 잎 안으로 들어오기 어려워지고, 루비스코가 산소와 반응하는 광호흡이 증가합니다. 따라서 C3 방식은 비교적 서늘하고 습한 환경에서는 효율적이지만 고온·건조 환경에서는 불리해집니다. C4 식물은 이 문제를 공간적으로 해결하는데요, 대표적인 옥수수를 보면 잎의 엽육세포에서 먼저 이산화탄소를 탄소산으로 바꾼 뒤 PEP 카복실화효소가 이를 이용하여 4탄소 화합물인 옥살로아세트산을 만들고, 이것이 말산이나 아스파르트산으로 전환됩니다. 이 4탄소 화합물은 잎맥 주변의 유관속초세포로 이동합니다. 여기에서 다시 이산화탄소가 방출되고, 높은 농도로 모인 이산화탄소를 루비스코가 받아 캘빈 회로를 진행합니다. 즉 엽육세포에서는 이산화탄소를 먼저 포획하고, 유관속초세포에서는 루비스코가 농축된 이산화탄소를 이용하는 것입니다. 이렇게 서로 다른 세포가 역할을 나누기 때문에 C4 식물에서는 루비스코 주변의 이산화탄소 농도가 높아져 산소와 경쟁할 가능성이 감소하고 광호흡도 크게 억제됩니다. 반면 CAM 식물은 공간이 아니라 시간을 분리하는데요, 선인장이나 일부 다육식물이 대표적입니다. 밤에는 기온이 낮고 상대습도가 높아 물 손실이 적기 때문에 기공을 열고 이산화탄소를 받아들입니다. 이때 PEP 카복실화효소가 이산화탄소를 먼저 고정하여 4탄소 유기산인 말산으로 만들고, 이를 액포에 저장합니다. 낮이 되면 기공을 닫아 수분 손실을 최소화하면서 저장해 둔 말산을 분해하여 이산화탄소를 방출하며, 이렇게 방출된 이산화탄소를 같은 세포의 엽록체에 있는 루비스코가 이용하여 캘빈 회로를 진행합니다. 따라서 CAM에서는 밤에 이산화탄소를 포획하고 낮에 그 이산화탄소를 꺼내 사용하는 시간적 분업이 이루어집니다. 감사합니다.

안녕하세요. 씨앗의 발아에서 지베렐린은 단순히 식물의 키를 크게 만드는 호르몬이 아니라, 휴면 상태의 씨앗이 저장해 둔 영양분을 꺼내 새싹이 자랄 수 있도록 전환시키는 핵심 신호라고 할 수 있습니다. 특히 보리나 밀과 같은 벼과 식물의 종자에서 이 과정이 매우 잘 연구되어 있는데요, 씨앗이 물을 흡수하면 먼저 배가 수분을 얻으면서 대사활동을 다시 시작하고, 배의 일부인 자엽초와 인접한 조직에서 지베렐린이 활성화됩니다.생성된 지베렐린은 배유 주변의 살아 있는 호분층으로 이동해 신호를 전달합니다. 이때 중요한 것이 지베렐린 수용체인 지아이디원과 델라 단백질이라는 억제 단백질입니다. 평소 지베렐린 신호가 약한 상태에서는 델라 단백질이 지베렐린 반응을 억제하고 있지만, 지베렐린이 수용체에 결합하면 지베렐린과 수용체가 결합한 복합체가 만들어지고 델라 단백질이 분해되도록 유도합니다.결과적으로 억제되어 있던 유전자 발현 프로그램이 활성화되고, 그중 중요한 역할을 하는 전사인자가 지에이엠와이비입니다. 지에이엠와이는 호분층 세포의 핵에서 알파-아밀레이스 유전자의 조절 부위에 결합하여 알파-아밀레이스의 생산을 증가시킵니다. 이렇게 만들어진 알파-아밀레이스는 호분층 세포에서 분비되어 그 안쪽의 전분성 배유로 이동합니다. 배유에는 발아 후 어린 식물이 사용할 수 있도록 저장해 둔 전분이 풍부하게 들어 있는데, 알파-아밀레이스가 전분의 긴 포도당 사슬을 잘게 절단하기 시작하면서 가용성 당류가 만들어집니다. 동시에 지베렐린은 알파-아밀레이스뿐만 아니라 베타-글루카나아제, 단백질분해효소 등 여러 가수분해 효소의 생성을 촉진하여 저장된 탄수화물과 단백질을 더욱 적극적으로 분해하도록 합니다. 이렇게 만들어진 당과 아미노산 등의 작은 분자는 배와 어린 싹으로 이동하여 호흡을 통한 에너지 생산과 새로운 세포의 합성에 사용됩니다. 즉 물 흡수 → 지베렐린 활성 증가 → 호분층의 지베렐린 신호 전달 → 델라 억제 해제 → 지에이엠와이비 활성화 → 알파-아밀레이스 등 가수분해 효소 생산 → 저장 영양분 분해 → 배의 성장이라는 연결고리로 표현할 수 있고, 여기서 중요한 또 하나의 호르몬이 앱시스산입니다. 앱시스산은 종자의 성숙과 휴면을 유지하는 방향으로 작용하며 지베렐린과 반대되는 효과를 나타내기 때문에, 실제 발아 여부는 단순히 지베렐린의 양 하나만으로 결정되는 것이 아니라 지베렐린과 앱시스산 사이의 균형에 의해 크게 좌우됩니다. 감사합니다.