답변 내역

안녕하세요. 말씀해주신 것처럼 고산지대에 가면 숨을 쉬기가 힘들어지고 머리가 어지럽기도 합니다. 이는 기압이 감소함에 따라 산소의 분압이 감소하기 때문입니다. 즉 공기 중 산소의 비율인 약 21%라는 점은 거의 변하지 않지만, 전체 압력이 낮아지기 때문에 실제로 폐로 들어오는 산소의 양이 줄어드는 것입니다. 지표면에서는 공기 기둥의 무게 때문에 압력이 높지만, 높은 산으로 올라갈수록 위에 있는 공기층이 줄어들어 기압이 점점 낮아지는데요, 즉, 같은 부피의 공기라 하더라도 평지에서는 공기 분자가 많지만 고산지대에서는 공기 분자가 적습니다. 이때 분압이라는 개념을 고려해야 하는데요, 공기는 질소와 산소 등의 기체 혼합물인데 각각의 기체는 전체 압력 중 자기 몫의 압력을 가집니다. 이때 산소는 전체 공기 중 약 21%를 차지하는 것으로 알려져 있는데요, 하지만 고산지대에서는 전체 기압이 감소하기 때문에 산소가 차지하는 압력도 함께 감소하는 것입니다. 또한 산소는 폐포에서 혈액으로 이동할 때 압력 차이를 이용해서 확산되는데요, 평지에서는 폐포 산소 분압이 높다보니 혈액으로 잘 이동하지만 고산지대에서는 폐포 산소 분압이 낮기 때문에 이동 효율이 감소하면서 결과적으로 혈액으로 들어가는 산소량이 줄어들게 되는 것입니다. 따라서 조직에 공급되는 산소가 부족해지면서 호흡을 증가시키기 위해 숨이 가빠지고, 어지러움이나 두통이 발생할 수 있습니다. 감사합니다.

안녕하세요.질문해주신 것처럼 화학반응이 진행될 때 반응물의 양에 따라서 생성물의 양도 변하게 됩니다. 이때 가장 중요한 원리는 질량보존의 법칙인데요, 화학 반응에서는 물질이 새로 생기거나 사라지는 것이 아니라, 원자의 개수는 그대로 유지된 채 재배열됩니다. 따라서 반응물의 양이 달라지면 생성물의 양도 그에 비례하여 달라지게 됩니다. 이때 '계수'라는 개념을 알면 되는데요, 반응식에서 2A + 1B -> 1A2B라는 반응이 진행될 때 이 반응은 2: 1: 1의 비율로 진행됨을 의미합니다. 즉 반응물의 양이 A 2몰, B 1몰에서 시작한 경우에는 A2B가 1몰 생성되며, A 4몰, B 2몰에서 시작된 경우에는 A2B가 2몰 생성됩니다. 이처럼 반응물이 정확한 비율로 함께 증가하면, 생성물도 그대로 비례해서 증가합니다. 실제 반응에서는 두 반응물이 항상 딱 맞게 들어가지 않는데요, 예를 들어 위 반응에서 A는 4몰 있는데 B는 1몰 밖에 없는 경우 부족한 반응물인 B가 전체 반응의 양을 결정하게 됩니다. 따라서 A는 4몰 있으나 2몰만 반응하게 되고, 따라서 생성물인 A2B 역시 1몰만 생성됩니다. 또한 이론적으로 계산한 양과 실제 생성량은 다를 수 있는데요, 이는 반응이 100% 진행되지 않거나 부반응이 일어나거나 손실이 발생하기 때문입니다. 감사합니다.

안녕하세요.말씀해주신 것처럼 사람마다 모발은 직모와 곱슬로 다르며 그 정도에도 차이가 있는데요, 이는 유전적 차이와 함께 모낭의 형태, 모발 단백질 구조, 세포 분열 패턴이 복합적으로 작용하여 나타난 결과입니다. 가장 근본적인 차이는 모낭의 구조인데요, 모발은 피부 속 모낭에서 만들어지며, 이 모낭의 단면 형태와 기울기가 모발의 형태를 거의 결정합니다. 이때 원형에 가까운 모낭의 경우 모발이 균일하게 위로 자라며 곧게 뻗는 직모가 되고, 타원형 모낭의 경우 한쪽 방향으로 힘이 더 작용하면서 자연스럽게 휘어지면서 곱슬머리가 되는 것입니다. 다음으로 중요한 요소는 모발을 구성하는 단백질인 케라틴의 배열인데요, 모발은 케라틴이라는 섬유 단백질로 이루어져 있는데, 이 단백질들이 어떻게 배열되고 결합하느냐에 따라 형태가 달라집니다. 이때 이황화결합이라는 공유결합이 균일하게 분포하는 경우는 직모가 되며, 반면에 비대칭적으로 분포하는 경우는 한쪽으로 당겨지면서 곱슬이 형성되는 것입니다. 마지막으로 모낭 내 세포의 성장 속도 차이 역시 영향을 미칩니다. 모발은 모낭 아래쪽의 세포들이 분열하면서 위로 밀려 올라가며 만들어지는데, 양쪽 세포가 동일하게 성장할 경우에는 직선 형태를 나타내지만 한쪽이 더 빠르게 성장하는 경우에는 곡선 형태가 됩니다. 감사합니다.

안녕하세요. 네, 말씀해주신 것처럼 바나나에서 미세한 방사선이 나오는 것은 사실이지만 그렇다고 해서 인체에 영향을 줄 정도는 아닙니다. 바나나에서 미세하게 방사선이 나오는 이유는 칼륨과 관련이 있는데요, 자연 상태의 칼륨에는 아주 소량이지만 방사성 동위원소인 칼륨-40가 포함되어 있습니다. 이 물질은 자연적으로 붕괴하면서 베타선과 같은 아주 약한 방사선을 방출하는데요, 바나나는 칼륨 함량이 높은 과일이기 때문에, 그 안에 포함된 칼륨-40으로 인하여 미세한 방사선이 측정되는 것입니다. 다만 이 방사선 양은 매우 극히 미미하며, 또한 인체 역시 원래도 칼륨을 포함하고 있어서, 우리 몸 자체에서도 같은 수준의 방사선이 자연적으로 발생합니다. 즉 바나나 1개를 먹는 것으로 받는 방사선량은 우주선과 같은 자연 방사선에 비해 거의 무시 가능한 수준입니다. 또한 과학계에서는 이 정도의 매우 작은 방사선량을 설명할 때 바나나 등가선량이라는 말을 사용하기도 하는데요, 이는 어떤 방사선이 바나나 몇 개 먹는 정도인지 비교하는 기준으로 활용할 정도로 안전한 수준이라는 것을 표현하는 말입니다. 감사합니다.

안녕하세요.이온결합과 공유결합은 화학결합의 대표적인 두 방식이라고 할 수 있습니다. 우선 이온결합은 한 원자가 전자를 완전히 잃고, 다른 원자가 그 전자를 받아 환원되는 전자 이동이 일어나는 결합 방식인데요 이 과정에서 전자를 잃은 원자는 양전하를 띤 양이온이 되고, 전자를 얻은 원자는 음전하를 띤 음이온이 됩니다. 이렇게 서로 반대 전하를 띤 이온들 사이에 정전기적 인력이 작용하여 결합이 형성되며, 일반적으로 금속 원소와 비금속 원소 조합에서 나타납니다. 대표적인 예시로는 염화나트륨이 있는데요, 금속 원소인 나트륨은 1개의 전자를 잃고, 이 전자를 비금속 원소인 염소가 받아 음전하를 띠면서 결합이 형성됩니다. 이와 같은 이온 결합 화합물은 일반적으로 녹는점과 끓는점이 높고 고체 상태에서는 전기가 잘 통하지 않지만, 물에 녹거나 녹으면 전기가 통하며 단단하지만 충격에 깨지기 쉽다는 특성을 갖습니다.다음으로 공유결합은 원자들이 전자를 서로 주고받는 것이 아니라, 전자쌍을 함께 공유하는 방식의 결합인데요, 즉, 두 원자가 전자를 공동으로 사용하면서 안정한 전자 배치를 이루게 됩니다. 이 결합은 주로 비금속 원소들끼리 형성됩니다. 대표적인 예로는 물 분자, 이산화탄소가 있습니다. 공유 결합 물질은 구조에 따라 성질이 다양하지만 일반적으로 분자 형태로 존재 시에 녹는점과 끓는점이 비교적 낮은 편이고, 전기는 잘 안 통하며, 기체나 액체 상태로 존재하는 경우가 많습니다. 감사합니다.

안녕하세요. 네, 말씀해주신 것처럼 성장인자가 티로신인산화수용체에 결합할 경우 세포 내부로 신호 전달과정이 연쇄적으로 일어나면서 결과적으로 단백질을 생성하게 됩니다. 이때 성장인자는 우리 몸의 다양한 세포들이 필요에 따라 직접 합성 및 분비하는 일종의 신호 단백질인데요, 출처는 하나로 고정된 것이 아니라, 상황과 조직에 따라 매우 다양하게 달라진다고 보시면 됩니다. 성장인자는 기본적으로 특정 유전자의 발현을 통해 세포 내에서 단백질로 합성되는데요, 손상이나 면역반응, 호르몬 등의 자극을 받을 경우 해당 세포에서 관련 유전자가 활성화되고, 그 결과 성장인자 단백질이 만들어진 뒤 세포 밖으로 분비됩니다. 이때 성장인자의 출처는 크게 3가지를 생각해볼 수 있습니다. 첫번째는 자가분비의 경우인데요, 즉 이는 세포 자신이 성장인자를 분비하고, 자신의 수용체에 다시 결합하게 만들어 신호전달을 유도하는 방식입니다. 대표적으로 암세포는 스스로 성장인자를 만들어 자기 수용체를 지속적으로 자극하여 증식을 계속하기도 합니다.다음으로 가장 흔한 방식은 측면 분비인데요, 주변에 있는 다른 세포들이 성장인자를 분비하여 인접한 세포에 작용합니다. 예를 들어 조직이 손상되면 면역세포나 섬유아세포가 성장인자를 분비해 주변 세포의 증식과 재생을 유도할 수 있습니다. 마지막은 내분비계를 통한 분비입니다. 일부 성장인자는 혈액을 통해 먼 조직까지 이동하는 경우도 있습니다. 대표적으로 인슐린 유사 성장인자는 주로 간에서 만들어져 혈류를 타고 전신에 작용합니다.이때 성장인자가 생성되는 부위에 대해서 더 구체적으로 말씀드리자면, 간에서는 IGF 계열 성장인자 생성하고 혈소판에서는 상처 시 혈소판 유래 성장인자 방출하여 조직의 재생을 유도하며, 면역세포에서는 염증 및 재생 과정에서 다양한 성장인자 분비합니다. 감사합니다.

안녕하세요. 말씀해주신 것처럼 높은 곳에서 떨어져도 판다가 아무렇지 않게 행동하는 것을 볼 수 있는데요, 다만 이는 판다의 뼈가 다른 동물보다 더 튼튼하기 때문인 것은 아닙니다. 뼈 자체의 성질을 보면, 판다도 다른 포유류와 마찬가지로 콜라겐과 무기질로 이루어진 일반적인 골조직을 가지기 때문에 성분적인 측면에서는 별다른 차이가 없습니다. 다만 판다는 대형 포유류이기 때문에 체중을 지탱해야 해서 골밀도와 두께가 높은 편인데요, 하지만 이 점은 코끼리나 다른 곰류에서도 공통적으로 나타나는 특징입니다. 그럼에도 불구하고 높은 곳에서 떨어져도 비교적 활동에 지장이 없는 이유는 체형이 둥글고 무게중심이 낮기 때문입니다. 즉 판다는 몸이 짧고 통통한 형태라서 낙하 시 회전하거나 특정 부위에 힘이 집중되기보다, 비교적 넓은 면적으로 충격이 분산될 수 있습니다. 또한 피하지방과 두꺼운 털은 물리적으로 일종의 쿠션처럼 작용하는데요, 따라서 낙하 시 충격이 줄어들게 됩니다. 게다가 착지할 때 관절을 굽히면서 근육이 에너지를 흡수하며, 많은 경우 영상에서 보는 높아보이는 나무도 실제로는 수 미터 수준인 경우가 많고, 이 정도 높이는 대형 포유류가 충분히 버틸 수 있는 범위이고 합니다. 즉 판다가 높은 곳에서 떨어지더라도 잘 버틸 수 있는 이유는 뼈가 다른 성분으로 구성되어 있어서가 아니라 충격이 특정 뼈에 집중되지 않도록 분산시키는 구조 때문이라고 보시면 되겠습니다. 감사합니다.

안녕하세요.말씀해주신 것처럼 신체 기능이 퇴화하면 그에 대응하는 유전자도 변화하거나 기능을 상실한 상태로 다음 세대에 전달되며, 다만 이 과정은 한번에 급진적으로 이루어지는 것은 아니고 작은 유전적 변화가 누적되면서 점진적으로 진행됩니다.개체의 DNA에서는 복제 과정이나 환경 요인에 의해 지속적으로 염기 치환, 결실, 삽입과 같은 작은 변화들이 발생하는데요, 이 중 어떤 돌연변이는 특정 기능을 약화시키거나 아예 못 쓰게 만들 수 있습니다. 예를 들어 눈을 형성하는 단백질을 만드는 유전자에 결함이 생기면 시각 기능이 떨어질 수 있습니다. 이처럼 돌연변이가 발생한 다음 단계는 자연선택인데요, 만약 어떤 환경에서 해당 기능이 필요 없다면, 해당 기능이 약해지거나 없어져도 생존과 번식에 큰 불이익이 없습니다. 오히려 에너지를 덜 쓰기 때문 에 약간의 이득이 될 수도 있고 결과적으로 그 유전자 변이를 가진 개체도 충분히 살아남고 번식하면서, 그 변이가 점점 집단 내에서 퍼집니다. 이와 같은 돌연변이와 자연선택의 과정이 반복되면 초기에는 정상 기능 유전자와 일부 기능 저하 돌연변이가 등장한 상태에서, 시간이 흐를 수록 기능이 약해진 개체들도 살아남으며 비율이 증가하다가, 시간이 더 흘렀을 때에는 기능 상실 유전자가 집단에서 일반화되면서 구조적 퇴화가 완성됩니다. 즉 유전자로부터 단백질의 발현, 구조, 기능의 순서로 점진적으로 약화가 되다가 결국에는 사라지는 것이라고 보시면 됩니다. 감사합니다.

안녕하세요.말씀해주신 것처럼 인체의 약 60~70%는 물로 구성되어 있으며, 나머지 약 40%가 고형물질로 이루어져 있습니다. 고형물질의 구성비율은 약 15~20%의 단백질, 약 10~15%의 지방, 약 5~6%의 무기질 등이라고 보시면 됩니다. 즉 물 다음으로 인체를 가장 많이 구성하는 물질은 단백질이라고 할 수 있는데요, 근육, 효소, 세포 구조 단백질등으로 구성되어 있으며, 생명 활동을 가능하게 하는 물질 대사, 구조 유지, 신호 전달 등의 모든 기능에서 핵심적인 역할을 수행합니다. 그 다음 순서로 많이 구성하는 물질은 지방인데요, 지방은 크게 에너지를 저장하는 중성지방, 세포막을 구성하는 인지질, 호르몬 합성 등에 관여하는 콜레스테롤이 있습니다. 이때 모든 세포막은 인지질 이중층으로 이루어져 있기 때문에 지질 역시 인체를 구성하는 매우 중요한 성분이라고 할 수 있습니다. 감사합니다.

안녕하세요. 말씀해주신 것처럼 화학반응이 진행될 때 반응물의 표면적이 넓을 수록 반응속도가 빨라지는 이유는 분자 충돌 이론과 관련이 있습니다. 화학 반응이란 기본적으로 반응물들 간에 서로 충돌해야 일어날 수 있는데요, 그렇다고 해서 모든 충돌이 반응으로 이어지는 것은 아니고, 활성화 에너지와 올바른 방향성을 가진 유효 충돌만이 실제 반응을 일으킬 수 있습니다. 따라서 반응 속도는 얼마나 많은 유효 충돌이 단위 시간에 일어나는가로 결정된다고 보시면 됩니다. 이때 고체 반응물의 경우를 생각해 보면 반응은 고체 내부에서가 아니라 표면에서만 일어나는데요, 예를 들어 덩어리 상태의 금속이나 고체 시약은 내부 원자들이 외부 물질과 직접 접촉할 수 없기 때문에 반응에 참여하지 못하고, 오직 표면에 노출된 입자들만 반응에 참여합니다. 따라서 같은 질량의 물질이라도 큰 덩어리 1개일 경우 표면적이 작아서 반응 가능한 입자 수가 적지만, 반대로 잘게 부순 가루 상태인 경우에는 표면적이 크기 때문에 반응 가능한 입자 수가 많아집니다. 즉 표면적이 넓어지면 접촉 가능한 반응 부위가 증가하기 때문에 외부 반응물과 만날 수 있는 표면의 입자 수가 증가하여 최종적으로 반응에 참여 가능한 활성 자리가 많아지는 것입니다. 또한 표면에 노출된 입자가 많아질수록, 다른 반응물과 충돌할 기회 자체가 증가합니다. 이때 충돌 횟수가 증가하면 그 중 일부는 조건을 만족하는 유효 충돌이 되므로, 전체 반응 속도가 증가할 수 있습니다. 결과적으로, 표면적이 넓어질수록 단위 시간당 유효 충돌 수가 증가하기 때문에 전체 반응 속도가 증가하는 것입니다. 감사합니다.