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백신이 개발되면 왜 바이러스는 먼저 변이를 일으켜 있을 수 있는가?
바이러스는 생존과 번식을 위해 끊임없이 유전적 변이를 일으키는데, 이는 바이러스 복제 과정에서 무작위적인 오류로 인해 발생합니다. 백신은 특정 형태의 바이러스를 표적으로 삼아 면역 반응을 유도하지만, 변이된 바이러스는 백신의 표적에서 벗어나기 때문에 면역 체계의 공격을 피할 수 있습니다. 이러한 무작위 변이들 중 백신의 공격을 회피하는 데 유리한 변이를 가진 바이러스가 선택적으로 살아남아 증식하게 되며, 이는 마치 의도적으로 백신에 대항하는 것처럼 보일 수 있습니다.
학문 / 생물·생명
25.10.02
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안과질환에개해궁금해서질문합니다.
향후 10년에서 15년 내에 고도근시로 인한 망막박리, 망막열공, 녹내장 등의 합병증을 예방하거나 시야 장애 없이 치료할 기술의 실현 가능성은 상당히 긍정적으로 전망됩니다. 현재 유전자 치료, 줄기세포 연구, 인공지능을 활용한 조기 진단 기술, 그리고 발전된 약물 전달 시스템 및 미세 수술 기법 등이 활발히 개발되고 있으며, 이러한 기술들은 질병의 근본 원인을 교정하거나 진행을 효과적으로 억제하여 시신경 손상과 시야 결손을 최소화하는 것을 목표로 합니다. 특히 정기적인 검진을 통해 질병을 조기에 발견하고 개인 맞춤형 치료를 적용하는 정밀 의료가 보편화되면서, 미래에는 고도근시 합병증으로 인한 심각한 시력 상실을 예방할 수 있는 가능성이 더욱 커질 것으로 보입니다.
학문 / 생물·생명
25.10.02
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역전사 바이러스(retrovirus)가 숙주 게놈에 자신의 유전자를 삽입할 수 있는 분자적 원리는 무엇인가요?
역전사 바이러스가 숙주 게놈에 자신의 유전자를 삽입하는 원리는 역전사효소와 통합효소라는 두 가지 핵심적인 효소의 작용을 통해 이루어집니다. 바이러스가 숙주 세포에 침입하면 먼저 역전사효소가 바이러스 자신의 RNA 유전 정보를 주형으로 삼아 DNA를 합성하는 역전사 과정을 수행합니다. 이렇게 생성된 바이러스성 DNA는 이후 통합효소에 의해 숙주 세포의 염색체 DNA 안으로 잘려 들어가 삽입되며, 이를 통해 바이러스의 유전 정보가 숙주 게놈의 일부가 되어 영구적으로 자리 잡게 됩니다.
학문 / 생물·생명
25.10.02
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인플루엔자 바이러스가 계절마다 유행하는 이유를 변이의 관점에서 설명할 수 있나요?
인플루엔za 바이러스가 매 계절 유행하는 이유는 항원 대변이(antigenic drift)라고 불리는 작은 유전적 변이가 지속적으로 발생하기 때문입니다. 이 바이러스의 표면에 있는 헤마글루티닌(HA)과 뉴라미니다아제(NA) 단백질은 면역 체계가 바이러스를 인식하는 주요 부분인데, 복제 과정에서 오류가 잦은 RNA 바이러스의 특성상 이 단백질들의 유전 정보에 계속해서 작은 돌연변이가 축적됩니다. 이러한 변화로 인해 과거의 감염이나 백신 접종을 통해 형성된 면역 체계가 새로운 변이 바이러스를 효과적으로 인식하고 방어하기 어려워지므로, 매년 새로운 바이러스에 다시 감염될 수 있어 계절적 유행이 반복되는 것입니다.
학문 / 생물·생명
25.10.02
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프리온과 바이러스는 어떤 점에서 유사하고, 또 어떤 점에서 근본적으로 다른가요?
프리온과 바이러스는 숙주 세포 내에서만 증식할 수 있는 감염성 입자라는 점에서 유사합니다. 하지만 둘은 구성 성분과 증식 방식에서 근본적인 차이를 보입니다. 바이러스는 단백질 껍질 안에 핵산(DNA 또는 RNA)이라는 유전물질을 가지고 있어 숙주 세포의 복제 시스템을 이용하여 자신을 복제하는 반면, 프리온은 유전물질 없이 오직 변형된 단백질로만 구성되어 있으며, 정상적인 구조의 단백질을 자신과 같은 비정상적인 구조로 변형시키는 방식으로 증식합니다.
학문 / 생물·생명
25.10.02
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박테리오파지가 세균을 감염시킬 때 나타나는 생활사적 특징은 무엇인가요?
박테리오파지가 세균을 감염시킬 때 나타나는 생활사는 용균성 주기와 용원성 주기로 구분되는 특징을 보입니다. 용균성 주기에서는 파지가 세균 내에서 즉시 증식한 후 세균을 파괴하고 방출되어 주변의 다른 세균들을 감염시키는 과정이 빠르게 일어납니다. 반면, 용원성 주기에서는 파지의 유전물질이 세균의 염색체에 삽입되어 함께 복제되며 잠복 상태를 유지하다가, 특정 조건이 되면 활성화되어 용균성 주기로 전환될 수 있습니다.
학문 / 생물·생명
25.10.02
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바이러스의 외피가 숙주 세포막에서 유래한다는 점은 어떤 의미를 가지나요?
바이러스의 외피가 숙주 세포막에서 유래한다는 점은 바이러스가 숙주의 면역 체계를 회피하고 다른 세포로 감염을 확산시키는 데 중요한 의미를 가집니다. 숙주 세포의 막 성분으로 위장함으로써 바이러스는 면역 세포에게 외부 침입자로 인식되지 않고 공격을 피할 수 있습니다. 또한, 이 외피는 바이러스가 새로운 숙주 세포에 부착하고 세포막과 융합하여 내부로 쉽게 침투할 수 있도록 돕는 역할을 수행합니다.
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25.10.02
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RNA 바이러스가 DNA 바이러스보다 변이가 빠르게 일어나는 이유는 무엇인가요?
RNA 바이러스가 DNA 바이러스보다 변이가 빠르게 일어나는 주된 이유는 유전 정보를 복제할 때 사용하는 효소의 차이 때문입니다. RNA 바이러스는 RNA 중합효소를 사용하여 자신의 유전물질을 복제하는데, 이 효소는 복제 과정에서 오류가 발생해도 이를 교정하는 기능이 거의 없습니다. 반면, DNA 바이러스의 복제에 관여하는 DNA 중합효소는 오류를 인식하고 수정하는 교정 기능이 있어 상대적으로 돌연변이 발생률이 낮습니다.
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25.10.02
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세균 감염 치료에 박테리오파지를 활용하려는 연구(파지 요법)가 주목받는 이유는 무엇인가요?
박테리오파지를 이용한 파지 요법은 항생제 내성균 문제를 해결할 대안으로 주목받고 있습니다. 박테리오파지는 특정 세균만을 표적으로 삼아 공격하므로 인체에 유익한 다른 균에는 영향을 주지 않는 높은 특이성을 가지고 있으며, 이는 광범위하게 작용하여 유익균까지 사멸시킬 수 있는 항생제와 비교되는 주요 이점입니다. 또한, 세균이 파지에 대한 내성을 획득하더라도 파지 역시 진화를 통해 이에 대응할 수 있고, 여러 종류의 파지를 혼합한 칵테일 요법으로 내성 발현 가능성을 줄일 수 있어 기존 항생제의 한계를 극복할 잠재력이 큽니다.
학문 / 생물·생명
25.10.02
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C3식물, C4식물, CAM식물의 광합성 경로에는 어떤 차이가 있으며, 각각 어떤 환경에서 유리하게 작용하나요?
C3, C4, CAM 식물은 이산화탄소를 고정하는 초기 과정과 광호흡을 회피하는 전략에서 차이를 보여 각기 다른 환경에 적응했습니다. C3 식물은 이산화탄소를 3탄소 화합물로 직접 고정하는 가장 기본적인 경로를 따르므로, 광호흡의 비효율성이 적은 서늘하고 습한 온대 기후에 유리합니다. C4 식물은 이산화탄소를 4탄소 화합물로 일차 고정한 뒤, 이를 캘빈 회로가 일어나는 세포로 옮겨 이산화탄소 농도를 높이는 공간적 분리 방식을 사용하며, 이는 광호흡을 억제하여 덥고 빛이 강한 열대나 아열대 환경에 효과적입니다. CAM 식물은 밤에 기공을 열어 이산화탄소를 유기산의 형태로 저장했다가 낮에 기공을 닫은 상태에서 저장된 유기산을 이용해 광합성을 하는 시간적 분리 전략을 통해 수분 손실을 최소화하므로 사막과 같은 고온 건조한 환경에서 생존하는 데 특화되어 있습니다.
학문 / 생물·생명
25.10.02
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