답변 내역

안녕하세요.운동선수의 도핑 테스트에서 HPLC 기기가 널리 사용되는 이유는 금지약물 속에 들어있는 대사산물이 화학 구조와 극성이 매우 다양하지만 이를 높은 분리 효율과 정밀도로 분석할 수 있기 때문입니다. 도핑 검사 대상 물질에는 아나볼릭 스테로이드처럼 비교적 비극성인 화합물도 있고, 이뇨제, 흥분제, 대사조절제처럼 극성이 높은 물질도 있는데요, LC-MS/MS 기반 HPLC 시스템은 현재 대부분의 도핑 실험실 핵심 플랫폼으로 사용되고 있습니다. 이때 HPLC의 핵심 원리는 시료 성분이 이동상과 정지상 사이에서 서로 다른 친화력을 보인다는 점입니다. 성분의 극성이나 소수성 정도 등에 따라서 컬럼에 머무르는 시간이 달라지고, 이 시간 차이를 이용해 혼합물을 분리하게 됩니다. 특히 도핑 분석에서 많이 쓰는 방식은 역상 HPLC인데요, 이때 대표적으로 사용되는 C18 컬럼은 비극성 표면을 가지므로, 비극성 또는 중간 극성 물질은 컬럼에 오래 머뭅니다. 반면에 극성 물질은 상대적으로 빨리 빠져나오는데요, 이를 통해 스테로이드류, 지용성 약물, 다양한 대사산물을 효과적으로 분리할 수 있습니다. 분리 효율 측면에서 HPLC가 가진 장점은 서로 구조가 비슷한 금지약물도 구분할 수 있다는 점인데요, 예를 들어 같은 계열의 스테로이드 대사산물들은 분자량과 구조가 매우 유사하여 질량만 보면 혼동될 수 있습니다. 하지만 HPLC 컬럼에서는 미세한 극성 차이, 입체구조 차이, 작용기 위치 차이에 따라서 머무름 시간이 달라지기 때문에 같은 무게라도 다른 분자를 시간축에서 분리해 낼 수 있습니다. 또한 HPLC는 동일한 시료를 여러 번 측정해도 피크 위치와 면적이 일정하게 유지되므로 정량 신뢰도가 높습니다. 감사합니다.

안녕하세요.수성펜 글씨에 물이 묻었을 때 색소들이 서로 다른 높이로 번지는 이유는 색소마다 이동상인 물에 대한 용해도와 정지상인 종이에 대한 흡착력이 달라 이동 속도가 서로 다르기 때문이며 이는 크로마토그래피와 동일한 원리입니다. 즉 잉크가 여러 색소의 혼합물이기 때문에 각 색소가 물과 종이에 대해 가지는 친화력이 서로 다르고, 이로 인해 이동 속도 차이가 생겨 분리되는 것입니다. 이때 물은 이동상 역할을 하고, 종이의 셀룰로오스 섬유는 정지상 역할을 하는데요, 종이는 미세한 섬유 구조로 이루어져 있어 물을 빨아들이며 위쪽으로 모세관 현상에 의해 끌어올립니다.하지만 모든 색소가 동일한 속도로 올라가는 것이 아니라 어떤 색소는 물에 더 잘 녹고 종이에 덜 달라붙습니다. 즉 색소는 이동하는 물을 따라 멀리 올라가므로 높은 위치까지 번지기도 하고 반대로 어떤 색소는 종이 섬유와의 상호작용이 강하거나 물에 덜 녹습니다. 그러면 종이에 자주 붙잡혀 이동 속도가 느려지고 낮은 위치에 남게 됩니다. 예를 들어 검정 수성펜도 실제로는 검은 안료 하나가 아니라 파랑, 빨강, 노랑 계열 색소가 섞여 만들어진 경우가 많은데요, 따라서 물이 번지면 파란 색소는 위로 멀리 이동하고, 붉은 색소는 중간쯤, 노란 색소는 다른 위치에 남는 식으로 띠가 나뉠 수 있습니다. 감사합니다.

안녕하세요.범죄 수사에서 혈흔이나 혈액 관련 시료를 분석할 때 사용되는 가스크로마토그래피는 혼합물 속 여러 성분을 각각 분리해내는 방식인데요, 이때 작용 원리는 각 성분이 이동상과 정지상 사이에서 서로 다른 정도로 분배된다는 점에 의해 결론적으로 이동 속도가 달라진다는 점입니다. 이때 이동상은 시료를 운반하는 기체이며, 정지상은 컬럼 내부에 고정되어 있는 액체막 또는 고체 표면이라고 보시면 됩니다. 가스크로마토그래피에서는 시료를 먼저 가열하여 기화시킨 뒤, 헬륨, 질소, 수소 같은 비활성 기체를 컬럼 안으로 밀어 넣는데요 이 기체가 이동상 역할을 합니다. 컬럼 내부 벽에는 정지상이 얇게 코팅되어 있고, 혼합물 속 각 분자는 이동하는 기체 속에 머무는 시간과 정지상에 붙어 머무는 시간이 서로 다르기 때문에 분리가 일어나게 됩니다.예를 들어 어떤 성분이 정지상과 상호작용이 약하다면 대부분 이동상 기체를 따라 빠르게 흘러가므로 컬럼 끝에 먼저 도달하지만, 정지상과 친화력이 강한 성분은 컬럼 벽면에 자주 흡착되거나 액체막에 녹아들어 잠시 머물렀다가 다시 떨어져 나오는 과정을 반복하므로 이동이 느려집니다. 이와 같은 친화력 차이는 주로 분자의 물리화학적 성질과 관련이 있는데요, 휘발성이 높은 분자는 쉽게 기체 상태로 존재하므로 빨리 이동하는 경향이 있습니다. 반면 끓는점이 높거나 분자량이 크면 느려질 수 있으며 정지상이 극성인지 비극성인지에 따라 극성 분자와의 상호작용이 달라집니다. 감사합니다.

안녕하세요.벛꽃이 지고난 후에 초여름 전까지는 다른 수목과 초화류가 순차적으로 피기 시작합니다. 4월 중순부터 하순까지 가장 먼저 눈에 띄는 꽃은 철쭉인데요, 분홍빛~자주빛 꽃이 산과 공원 비탈면을 화려하게 덮고 도시 공원, 아파트 단지, 산책로에서 흔히 볼 수 있습니다. 영산홍도 이 시기부터 많이 피는데, 철쭉보다 키가 낮고 조경용으로 많이 심어져 도심 화단에서 자주 보입니다. 이팝나무는 흰 꽃이 나무 전체를 덮어 마치 눈이 내린 듯 보여 매우 인기가 많으며 최근에는 가로수로도 많이 심습니다. 다음으로 5월에는 꽃이 가장 풍성한 달인데요, 이때 장미가 본격적으로 피기 시작하며, 등나무는 보라색 꽃송이가 아래로 늘어져 자라기 시작합니다. 덩굴식물이라 정자나 산책길 아치에서 많이 볼 수 있습니다. 아카시아도 이 시기에 향기로운 흰 꽃을 피웁니다. 이후 6월 초에서 중순에는 수국 시즌이 시작되는데요, 파랑, 분홍, 보라색 큰 꽃송이가 특징이며 비 오는 계절과 잘 어울립니다. 꽃이 아니더라도 벚꽃이 끝난 뒤에는 신록을 볼 수 있는데요, 단풍나무의 연두색 새잎이 나는 것을 볼 수 있고 은행나무 가로수도 연한 초록빛으로 매우 싱그럽습니다. 감사합니다.

안녕하세요.말씀해주신 것처럼 간이 침묵의 장기이라고 알려진 것은 상당한 손상이 진행될 때까지 뚜렷한 통증이나 증상이 늦게 나타나는 경우가 많기 때문이며, 인체 장기 중 매우 뛰어난 재생 능력을 가진 기관이기도 합니다. 말씀해주신 것처럼 간을 2/3 잘라내도 다시 자란다는 말은 남아 있는 간 조직이 증식하여 원래 필요한 기능량을 회복하는 현상을 뜻합니다. 간은 평상시에 모든 세포가 최대치로 일하는 것이 아니라 상당한 예비능력을 가지고 있습니다. 따라서 일부가 제거되거나 손상되면 남은 간세포들이 조직량이 부족하다는 신호를 감지하고 다시 세포분열을 진행하는데요, 즉 평소 성인의 간세포는 대부분 휴지기에 머물러 분열하지 않지만, 손상 후에는 빠르게 증식을 진행합니다. 간 일부가 제거되면 혈류 역학이 변하고, 남은 간으로 더 많은 문맥혈이 유입되며 사이토카인과 성장인자가 분비됩니다. 대표적으로 HGF, EGF, IL-6, TNF-α 등이 관여하여 간세포에게 DNA 복제를 시작하고 증식하라는 명령을 내립니다. 이때 간세포만 늘어나는 것은 아닌데요, 간은 혈관, 담관, 결합조직, 면역세포가 함께 이루는 복합 장기입니다. 따라서 연관된 내피세포, 담관세포, 지지세포 역시 증식하고 구조를 재정비합니다. 간은 원래 해독작용, 영양 대사, 단백질 합성, 담즙 생성 등 다양한 역할을 수행해야 하기 때문에 손상 후 빠른 회복이 진화적으로 유리하여 재생 능력이 뛰어난 것으로 보입니다. 하지만 무한정 증식할 수 있는 것은 아닙니다. 간경변처럼 만성 손상이 지속되거나 알코올 남용, B형 간염, C형 간염, 지방간염 등이 반복되면 정상 간세포 대신 섬유조직이 쌓이면서 재생 능력 역시 떨어지게 됩니다. 감사합니다.

안녕하세요.참매는 겨울철새로만 규정하기 어려운 종이며, 실제로는 지역이나 개체군, 시기별로 서로 다른 이동 전략을 보이는 부분이동성종에 해당합니다. 즉 어떤 개체는 겨울에만 내려오고, 어떤 개체는 우리나라에서 번식하며, 어떤 개체는 정주성에 가깝게 1년 내내 머무르기도 하는데요, 겨울철새라고 알려진 것은 과거에 관찰 자료의 한계와 분포 정보 부족 때문이었습니다. 우선 참매는 북반구 전역의 숲에 넓게 분포하는 맹금류이며, 러시아 극동, 중국 동북부, 한반도, 일본 등에 개체군이 퍼져 있습니다. 북쪽의 혹독한 한대·아한대 지역에 사는 개체들은 겨울 먹이 부족과 적설 때문에 남하하는 경향이 강합니다. 반면 한반도처럼 상대적으로 온화하고 산림이 있는 지역의 개체들은 굳이 멀리 이동하지 않아도 생존이 가능하므로 번식지로 이용할 수 있습니다. 과거에 겨울철새로 알려진 이유는 겨울에 눈에 잘 띄었기 때문인데요, 아무래도 겨울에는 낙엽이 져 숲이 트이고, 먹이활동 때문에 참매가 더 잘 관찰됩니다. 반면에 번식기인 봄이나 초여름에는 울창한 숲 속 깊은 곳에서 둥지를 지키므로 발견이 어려웠던 것입니다.3~5월에 둥지를 트는 것은 생태학적으로 매우 자연스러운 현상인데요, 참매는 숲 속 큰 나무에 둥지를 만들고, 번식기에는 산새, 비둘기, 청설모 등 먹이 자원이 풍부해집니다. 게다가 봄은 많은 동물이 번식하는 계절이라 어린 개체가 늘고 활동량도 증가하여 포식자인 참매 입장에서는 새끼를 키우기 좋은 시기이며 잎이 무성해지기 전 초기 봄 숲은 비행과 매복 사냥에도 유리할 수 있습니다. 이와 함께 과거보다 겨울 기온이 온화해지면서 남하 필요성이 줄고, 일부 개체군은 점차 정주화될 수 있습니다. 감사합니다.

안녕하세요.환경 조건이 좋다고 해서 어떤 나무든 수백 년 이상 살 수 있는 것은 아닙니다. 나무는 동물과 달리 일부 조직이 계속 새로 만들어지는 구조를 가지고 있는데요, 따라서 줄기 끝과 뿌리 끝의 분열조직이 살아 있는 한 매년 새로운 잎, 가지, 목부, 체관부를 만들어낼 수 있습니다. 소나무, 세쿼이아, 은행나무, 주목 같은 종은 수백 년에서 수천 년까지 살 수 있는 잠재력을 가지고 있으나 모든 나무가 그런 것은 아닙니다. 어떤 종은 애초에 빠르게 자라고 빨리 번식한 뒤 비교적 짧게 사는 전략을 택하는데요, 예를 들어 버드나무, 포플러, 일부 자작나무 등은 빠르게 성장하지만 상대적으로 수명이 짧은 편입니다. 이처럼 수명에 차이가 나는 이유는 빠르게 자라는 나무는 대체로 조직이 비교적 가볍고 성장 효율에 집중하는 반면, 장수하는 나무는 단단한 목재, 높은 방어 화합물 생산 전략을 가지기 때문입니다. 또한 환경이 좋아도 안전한 것은 아닌데요, 뿌리가 자라날 공간이 부족하거나 가뭄, 홍수, 곰팡이 감염, 해충과 같은 요인에 의해 오래된 나무도 죽을 수 있습니다. 따라서 도시 가로수는 물과 영양이 충분해 보여도 뿌리 공간 제한과 열 스트레스 때문에 장수하지 못하는 경우가 많습니다. 감사합니다.

안녕하세요. 도마뱀이 꼬리 재생 능력을 가진 것은 맞지만 잘린 만큼 기계적으로 똑같이 복원되지는 않으며, 더 짧거나 다소 다른 형태로 재생되는 경우가 흔합니다. 대부분의 도마뱀은 포식자로부터 도망치기 위해 꼬리를 스스로 끊어내는 자가절단 능력을 갖고 있으며, 이후 새로운 꼬리를 자라게 할 수 있으나 재생 꼬리가 항상 원래와 동일한 길이가 되는 것은 아닙니다. 종에 따라 복원되는 정도가 다르고, 개체의 나이나 영양 상태, 잘린 위치에 따라 결과가 달라지는데요, 어떤 개체는 거의 원래 길이에 가깝게 자라기도 하지만, 많은 경우 약간 더 짧거나 더 가늘게 끝나는 경우가 흔합니다. 또한 꼬리가 재생되었을 경우에도 구조적 차이가 있습니다. 원래 꼬리 내부에는 여러 개의 척추뼈가 연속적으로 존재하지만, 재생 꼬리 내부는 대개 뼈 대신 하나의 연골성 막대 형태로 만들어집니다. 이때 재생되는 길이가 제각각인 이유는 절단 부위에서 세포들이 증식하여 블라스트마를 만들고, 성장 신호에 따라 새 조직을 형성하는 생물학적 과정이기 때문입니다. 또한 보통 꼬리를 잃으면 또 자랄 수 있는 종이 많지만, 재생 속도가 느려지거나 길이가 짧아지거나 형태가 불규칙해질 수 있습니다. 이 과정은 에너지 소모도 상당한데요, 꼬리는 지방 저장, 균형 유지 및 이동 안정성에 쓰이므로 잃고 다시 만드는 과정은 많은 에너지를 필요로 하며 반복적인 절단은 성장 지연, 번식력 저하, 면역력 저하로 이어질 수 있습니다. 감사합니다.

안녕하세요.가공식품 속 인공 색소의 농도를 분석할 때 Beer-Lambert 법칙이 사용되는데요, 이 법칙은 특정 파장의 빛이 색소 용액을 통과할 때, 용액 속 색소 분자가 빛을 흡수하여 통과광의 세기가 감소함을 정량적으로 설명합니다. 즉 색소가 많을수록 더 많은 빛이 흡수되며, 빛이 지나가는 경로가 길수록 더 많이 흡수된다는 원리입니다.이 법칙은 A=εlc라는 관계식을 갖는데요, A는 흡광도, ε는 해당 색소가 특정 파장에서 빛을 얼마나 잘 흡수하는지를 나타내는 몰흡광계수, l은 빛이 시료를 통과하는 길이, c는 색소 농도입니다. 이 식은 같은 색소와 같은 파장, 같은 셀을 사용한다면 흡광도는 농도에 정비례한다는 것을 의미합니다. 우선 실제 분석 시 가공식품에서 색소를 용매에 추출하는데요, 예를 들어 색이 강한 탄산음료나 캔디를 일정량 취해 증류수에 녹이고, 고형물이나 탁한 입자는 여과하여 맑은 용액으로 만듭니다. 그다음 분광광도계를 이용해 색소가 가장 강하게 흡수하는 파장, 즉 최대흡수파장에서 흡광도를 측정합니다. 예를 들어 적색 색소는 녹색 영역 빛을 잘 흡수하고, 청색 색소는 주황색과 적색 영역 빛을 잘 흡수하며, 최대흡수파장을 사용하면 민감도와 정확도가 높아집니다. 하지만 몰흡광계수를 매번 직접 쓰기보다는 보통 검량선을 만들어서 사용합니다. 순수한 표준 색소를 여러 농도로 희석한 뒤 각각의 흡광도를 측정하여 농도-흡광도 직선을 작성한 후에 미지 시료의 흡광도를 같은 조건에서 측정하고, 그 값을 검량선에 대입하면 식품 속 색소 농도를 쉽게 구할 수 있습니다. 예를 들어 표준용액에서 농도 10 mg/L일 때 흡광도 0.20, 20 mg/L일 때 0.40이라면, 미지 시료의 흡광도 0.30은 대략 15 mg/L에 해당한다고 판단할 수 있습니다. 하지만 이 Beer-Lambert 법칙은 이상적인 조건에서 가장 잘 성립하는데요, 시료가 너무 진하면 빛이 거의 통과하지 않아 직선성이 무너질 수 있으므로 희석이 필요할 수 있습니다. 감사합니다.

안녕하세요.여름철 선글라스의 자외선 차단 성능을 평가할 때에는 렌즈가 특정 파장의 빛을 얼마나 통과시키지 않고 막아내는지를 봅니다. 이때 흡광도와 투과율 개념이 중요한데요, 두 값은 서로 반대 방향의 관계를 가지며, 렌즈가 자외선을 많이 흡수할수록 투과율은 낮아지고, 반대로 흡수가 적을수록 투과율은 높아집니다.빛이 선글라스 렌즈에 들어오면 일부는 반사되고 일부는 렌즈 내부 물질에 의해 흡수되며, 나머지 빛이 눈 쪽으로 통과합니다. 자외선 차단 렌즈는 주로 280~400 nm 영역의 자외선을 흡수하도록 설계되어 있는데요, 이때 UVA와 UVB는 눈의 수정체와 망막에 장기적 손상을 줄 수 있어 차단이 중요합니다. 정량적으로 보면 투과율 T는 통과한 빛의 세기 I를 처음 들어온 빛의 세기 I0로 나눈 값인데요, 즉 T=I/I0 라고 표현할 수 있습니다. 예를 들어 자외선 100 단위가 렌즈에 입사했는데 1 단위만 통과하면 투과율은 1%인 것이고, 반면 흡광도 A 로그 척도로 정의되며 A=−log10​(T)라고 표기할 수 있습니다. 따라서 투과율이 낮을수록 흡광도는 커지는 것인데요, 예를 들어 투과율 10%(0.1)이면 흡광도는 1, 투과율 1%(0.01)이면 흡광도는 2가 되는 것이며, 즉 흡광도 1 증가란 단순히 조금 증가한 것이 아니라 통과광이 10배 더 줄었다는 것으로 보시면 됩니다. 또한 선글라스 자외선 차단 성능은 색의 진하기와는 별도로 봐야 하는데요, 렌즈가 짙은 회색이나 갈색이라도 가시광선만 줄이고 자외선을 통과시키면 눈동자가 어두워진 환경에서 더 크게 열려 오히려 자외선 노출이 증가할 수 있습니다. 감사합니다.