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원핵생물과 진핵생물의 차이가 생명활동에 미치는 영향은?
원핵생물과 진핵생물의 가장 큰 구조적 차이점은 핵과 막성 세포소기관의 유무입니다.원핵생물은 핵이 없습니다. 유전 물질은 세포질 내의 핵양체라고 불리는 특정 영역에 뭉쳐 있죠. 또한 막으로 둘러싸인 세포소기관이 없기 때문에 세포 내에서 특정 기능을 수행하는 구획화된 구조가 없습니다. 그 외에도 세포벽은 펩티도글리칸이라는 복합체로 이루어져 있으며 리보솜은 존재하지만 진핵생물의 리보솜보다 작고 대부분 단세포 생물이며, 크기가 진핵생물보다 훨씬 작고 구조가 단순합니다.반면 진핵생물은 핵막으로 둘러싸인 뚜렷한 핵이 있고 유전 물질이 핵 안에 안전하게 보관되어 있습니다. 또한 다양한 막성 세포소기관을 가지고 있어, 각 세포소기관은 특정 기능을 수행하여 세포 내에서 분업화된 효율적인 생명 활동을 가능하게 합니다. 그 외에 식물의 세포벽은 셀룰로오스, 균류는 키틴 등으로 이루어져 있으며, 동물 세포에는 세포벽이 없고 리보솜은 원핵생물보다 크며, 대부분 다세포 생물이지만, 단세포 진핵생물도 존재하는데, 크기가 원핵생물보다 훨씬 크고 구조가 복잡합니다.이러한 차이가 생물의 생명 활동에 미치는 영향이라면 가장 먼저 유전 물질의 보존 및 발현 효율성에서 차이가 발생합니다. 진핵생물은 복잡한 유전자 조절 메커니즘을 통해 다양한 세포의 기능과 분화를 가능하게 하는 반면 원핵생물은 핵이 없어 DNA가 세포질에 직접 노출되어 있지만, 유전자 발현이 핵과 세포질 사이를 오갈 필요가 없어 빠르게 일어나기 때문에 급변하는 환경에 빠르게 적응하는 데 유리합니다.그리고 세포 대사의 효율성 및 복잡성에서도 차이가 있고, 크기와 조직화도 달라지게 됩니다.
학문 / 생물·생명
25.05.30
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인지질 이중층은 세포막의 기본 구조를 이루는데, 이러한 구조가 세포막의 선택적 투과성과 물질 이동에 어떤 영향을 주나요?
인지질 이중층은 세포막의 핵심 구조입니다. 이는 세포막이 선택적 투과성을 가지게 하고 다양한 물질의 이동을 조절하는 데 결정적인 역할을 합니다.먼저 인지질 이중층은 친수성 머리 부분과 소수성 꼬리 부분으로 구성되어 있습니다. 이 독특한 구조 때문에 세포막은 특정 물질만 통과시키고 다른 물질은 막는 선택적 투과성을 갖게 됩니다.당연히 이런 인지질 이중층은 물질 이동 방식에도 큰 영향을 미칩니다.먼저 단순 확산은 농도 기울기에 따라 물질이 인지질 이중층을 직접 통과하는 방식입니다. 주로 소수성 물질이나 매우 작은 극성 분자들이 이 방식으로 이동합니다.촉진 확산은 운반체 단백질이나 통로 단백질의 도움을 받아 농도 기울기에 따라 물질이 이동하는 방식입니다. 친수성 물질이나 이온들이 주로 이 방식을 이용하는데, 인지질 이중층 자체를 통과하기 어렵기 때문에 단백질의 도움을 받는 것입니다.능동 수송은 에너지를 사용하여 농도 기울기에 역행하여 물질을 이동시키는 방식입니다. 주로 펌프 역할을 하는 막 단백질을 통해 일어나며, 인지질 이중층만으로는 불가능한 과정입니다.삼투 현상은 물 분자가 선택적 투과성을 가진 인지질 이중층을 통해 농도가 낮은 곳에서 높은 곳으로 이동하는 현상입니다. 인지질 이중층은 물 분자의 통과를 부분적으로 허용합니다.결론적으로, 인지질 이중층은 세포막의 유동성과 소수성 장벽을 만들어 세포 내부 환경을 안정적으로 유지하고 필요한 물질만 선택적으로 받아들이거나 배출할 수 있도록 하는 것입니다.
학문 / 생물·생명
25.05.30
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도토리가 열매인줄 알았는데 씨앗인가요?
식물학 관점에서 본다면 도토리는 씨앗이 맞습니다.식물학에서 열매는 씨앗을 보호하고 퍼뜨리는 역할을 하는 기관을 말하며, 씨방이 발달하여 만들어집니다. 반면 씨앗은 식물의 번식을 위해 발달하는 생식 단위로, 씨앗 자체에서 새로운 식물이 자라날 수 있습니다.우리가 먹는 도토리와 밤은 단단한 껍질 안에 하나의 씨앗이 들어있는 형태인데 이 껍질을 벗겨내면 바로 식물이 자랄 수 있는 씨앗인 종자 부분이 나옵니다. 특히 도토리와 밤은 견과의 한 종류로 분류되는데, 견과는 단단한 껍질에 싸인 씨앗으로 이루어진 열매를 뜻하죠.결론적으로, 도토리와 밤은 식물의 씨앗이 맞습니다.
학문 / 생물·생명
25.05.30
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수분섭취량 중 소변으로 빠져나가는 액체량
말씀대로 여러 요인으로 달라질 수 있기 때문에 정확히 몇 %라 단정짓긴 어렵습니다.하지만, 보통 성인의 하루 수분 배출량은 말씀하신 섭취량 2L를 넘어서는 2.5L정도입니다. 그 중 소변은 전체 수분 배출량의 약 50~60%를 차지합니다. 그리고 피부, 즉 땀을 통해 약 20~30% 정도를 배출하게 되는데, 땀이 적다고 하셨으니 더 적을 수도 있겠네요. 또 호흡을 통해서 약 10~15%정도, 대변을 통해 5% 내외가 배출됩니다.하지만 말씀하신대로 하루 2L의 수분을 섭취하고 땀 배출이 적다면, 앞서 말씀드린 60%보다 더 높은 수준으로 수분 배출의 상당 부분이 소변으로 이루어질 가능성이 높습니다.따라서 땀 배출이 거의 없다면, 하루 섭취량 2리터 중 약 60~70% 이상, 많게는 80% 가까이 소변으로 배출될 수 있기에 이론적으로 대략 약 1.2리터에서 1.6리터에 해당하는 양이 소변으로 배출 될 것으로 예상됩니다.
학문 / 생물·생명
25.05.30
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현재 동물 실험을 완벽하게 대체할 방법이 존재하나요?
결론부터 말씀드리면 동물실험을 완전히 대체할 수 있는 방법은 아직 없습니다.물론 말씀하신 오가노이드, AI 등 여러 기술들이 동물 실험을 대체할 방법으로 주목받고 있고, 실제로 많은 성과를 내고 있습니다. 하지만 이 기술들이 동물 실험을 완벽하게 대체하기에는 한계점이 있습니다.오가노이드는 인체 줄기세포 등을 이용하여 실제 장기와 유사한 구조와 기능을 가진 3차원 미니 장기를 만들어냅니다. 이를 통해 특정 장기의 질병 연구, 약물 테스트, 맞춤형 치료 등에 활용될 가능성이 매우 높습니다. 특히 인간 생리와의 유사성이 높아 동물 실험의 한계점을 극복할 수 있다는 큰 장점이 있습니다. 그러나 아직은 개별 장기에 대한 연구가 주로 이루어지고 있으며, 인체 전체의 복잡한 생체 시스템을 완벽하게 재현하기에는 한계가 있습니다. 물론 '멀티 오가노이드 시스템' 등 여러 장기의 오가노이드를 연결하는 연구가 활발히 진행 중이지만, 아직 초기 단계입니다.AI 역시 비슷합니다. 방대한 데이터를 기반으로 약물의 독성이나 효능을 예측하고, 빠르게 신약을 개발하는 데 큰 도움을 줍니다. 또한 컴퓨터 모델링을 통해 가상의 인체에서 신약의 효과와 부작용을 검증하는 연구도 진행되고 있습니다. 동물 실험보다 시간과 비용을 절약할 수 있을 뿐만 아니라 재현성이 높다는 장점이 있습니다. 일부 연구에서는 AI 독성 예측 정확도가 동물 실험보다 높게 나타나기도 했습니다.그러나 AI는 기존 데이터를 기반으로 작동하기 때문에 예측에 한계가 있으며, 생체 전체의 복잡성을 완전히 재현하기에는 아직 역부족입니다. 특히 예측 불가능한 부작용이나 복잡한 생리 현상을 정밀하게 구현하는 데는 아직 부족한 점이 많습니다.그래서 결구 복잡한 생체 시스템을 재현하기에는 아직 어려울 뿐만 아니라 예측 불가능한 부작용 등 아직은 동물 실험에서만 확인 가능한 경우가 많습니다.
학문 / 생물·생명
25.05.30
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동물 유전자와 식물 유전자 차이가 많이 나나요?
사실 보는 관점에 따라 다를 수 있습니다.크게 차이난다고 생각했다면 그 차이가 크지 않을 수 있고, 차이가 없다고 생각했다면 차이가 클 수 도 있습니다.다만, 분명 어느정도 차이가 있지만, 놀랍게도 공통적인 조상을 가지고 있기 때문에 일부 유전자는 공유하고 있습니다.먼저 동물과 식물 모두 유전 정보를 담고 있는 DNA가 동일하게 이중 나선 구조로 되어 있습니다. 또한 DNA를 구성하는 기본적인 4가지 화학 빌딩 블록 역시 동물과 식물 모두 동일합니다.특히 동물과 식물은 공통 조상으로부터 진화했기 때문에 특정 유전자들은 유사성을 가지는데, 에너지 생성에 관여하는 사이토크롬 C 같은 단백질을 만드는 유전자는 식물과 동물 모두에게서 발견되는 대펴적인 유전자입니다.그럼에도 동물과 식물의 유전자에는 매우 큰 차이가 있습니다. 이는 각 생물이 살아가는 방식과 환경에 적응하며 다르게 진화했기 때문입니다.세포 구조의 차이나 유전자의 구성, 면역 체계, 발생 및 재생에 관한 능력, 유전자 조절 방식 등이 대표적인 차이입니다.
학문 / 생물·생명
25.05.30
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미생물이 하는 역활은 분해와 영양 순환밖에 없나요?
미생물은 아주 많은 일을 하고 있습니다.그 중 말씀하신 분해와 영양 순환은 미생물이 하는 많은 일 중 가장 대표적인 일입니다.먼저 미생물 중에는 주변의 무기물을 이용하여 유기물을 만들어내는 능력을 가진 것들이 많습니다. 예를 들어, 식물처럼 광합성을 하는 시아노박테리아는 지구의 대기 조성에 큰 영향을 미쳤고, 다양한 생명체의 에너지원이 됩니다. 또한, 일부 미생물은 특정 유기 화합물이나 항생물질 등을 합성하여 생태계에서 중요한 역할을 합니다.또한 대기 중에는 질소 기체가 풍부하지만, 대부분의 생명체는 이 질소 기체를 직접 이용할 수 없는데, 이때 일부 미생물이 대기 중의 질소 기체를 암모니아 형태로 전환하여 식물이 이용할 수 있도록 만들어주는 질소 고정을 하기도 합니다. 이는 토양의 비옥도를 높이고 생태계의 생산성을 유지하는 데 필수적인 역할이죠.그리고 미생물은 오염된 환경을 정화하는 데에도 중요한 역할을 합니다. 기름 유출 사고 지역에서 유기 오염 물질을 분해하거나, 중금속을 제거하는 등 생물학적 정화 기술에 활용되고 있죠. 또한, 폐수 처리 시설에서도 미생물의 분해 능력을 이용하여 유기물을 제거하기도 합니다.그 외에도 미생물은 식품이나 의약품, 에너지 생산 등 다양한 산업 분야에서 활용됩니다. 흔히 먹는 빵의 발효나 술 제조, 치즈 숙성 등에 이용되며, 항생제나 효소, 바이오 연료 등의 생산에도 필수적인 역할을 하고 있습니다.
학문 / 생물·생명
25.05.30
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은행은 냄새가 심한데도 불구하고 은행나무가 어떻게 번식을 할 수 있는건가요?
은행나무 열매에서 냄새가 나는 것은 '빌로볼'과 '은행산'이라는 성분 때문으로 이 성분들은 독성을 띠기도 해서 곤충이나 동물들이 접근하지 못하게 하는 역할을 합니다. 하지만, 은행 역시 이 씨앗으로 번식을 하는 것은 맞습니다. 그렇지만, 과거에는 씨앗을 퍼뜨리던 매개 동물이 있었으나 그 동물이 멸종하면서 인간의 도움 없이 야생에서의 번식은 쉽지 않게 된 것입니다.즉, 냄새가 나고 독성까지 있는 은행나무의 열매를 먹고 퍼트리는 동물이 있었지만, 그 동물이 멸종하며 퍼트릴 수 있는 동물이 사라지며 자연적으로 번식하는 것이 쉽지 않은 상황이 된 것입니다.
학문 / 생물·생명
25.05.30
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한국인에게만 있다는 ABCC11 라는 유전자는 정체가 뭐고 어떤 결과를 보여주나?
ABCC11 유전자는 ABC(ATP-binding cassette) 수송체의 일종으로, 세포막을 통해 특정 물질을 세포 안팎으로 운반하는 단백질을 만드는 설계도 역할을 하는 유전자입니다. 특히 이 유전자는 아포크린 땀샘과 관련이 깊습니다. 아포크린 땀샘은 주로 겨드랑이, 사타구니 등 특정 부위에 분포하며, 지방과 단백질이 함유된 땀을 분비하는데, 이 땀이 피부의 세균과 만나 분해되면서 특유의 땀냄새를 발생시키죠.ABCC11 유전자는 크게 G형과 A형 두 가지 유형으로 나뉩니다.G형은 정상적인 기능을 하는 유전자로, 아포크린 땀샘의 분비가 활발하여 몸 냄새가 발생할 가능성이 높습니다. 또한 젖은 귀지와 관련이 있습니다. 반면 A형은 G형 유전자의 돌연변이 형태로, ABCC11 단백질의 기능이 저하되거나 소실되어 아포크린 땀샘의 활동이 감소하여 몸 냄새가 거의 나지 않게 되며, 마른 귀지와도 관련이 있습니다.ABCC11 유전자의 A형 대립유전자는 특히 동아시아인에게서 매우 높은 빈도로 나타나는데, 특히 한국인의 경우 이 A형 유전자를 가진 비율이 매우 높다고 알려져 있으며, 어떤 연구에서는 100%에 가깝게 나타났다는 결과도 있습니다. 이는 한국인이 전 세계적으로 몸 냄새가 가장 적은 민족 중 하나인 이유가 되기도 하는 것이죠.
학문 / 생물·생명
25.05.30
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비슷하긴 한데 이 꽃이 정확하게 뭔가요?
사진이 좀 흔들리긴 했는데, 철쭉이거나 영산홍으로 보입니다.사실 두 꽃 모두 진달래과에 속하며, 외형이 비슷하여 혼동하기 쉽습니다.특히 이파리가 뭔가 다른 느낌으로 자잘하게 되어있다고 말씀하셨는데, 이는 영산홍으로 생각하게 만든 부분으로 영산홍은 철쭉보다 잎이 작고, 잎의 앞뒷면에 털이 있는 경우가 많습니다.하지만 정확하게 구분하기 위해서는 잎의 크기나 모양, 털 유무, 꽃의 개화 시기 등을 살펴볼 필요가 있지만 사진을 통해서는 확인이 좀 어렵네요.결과적으로 가장 유력한 후보는 철쭉 또는 영산홍이며, 말씀하신 잎의 특징으로 미루어 볼 때 영산홍일 가능성이 높습니다.
학문 / 생물·생명
25.05.30
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