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답변 내역

식물 호르몬은 극미량으로 작용함에도 불구하고 강력한 생리적 효과를 나타내는 이유는 무엇인가요?
가장 큰 이유는 상당히 효율적인 신호 전달 체계 덕분입니다.호르몬 분자는 세포막이나 세포질 내의 특정 수용체에 높은 친화성으로 결합합니다. 이는 마치 자물쇠에 정확히 맞는 열쇠처럼 작용하여, 아주 적은 수의 호르몬만으로도 반응을 시작할 수 있는 것이죠.또한 호르몬이 수용체에 결합하면 세포 내부에서 연속적인 효소 활성화 과정이 시작됩니다. 이 연쇄 반응은 하나의 호르몬 신호를 수백, 수천 배로 증폭시켜 극미량이더라도 세포 전체에 막대한 영향을 미치게 됩니다.이렇게 증폭된 신호는 궁극적으로 유전자 발현을 조절하여 세포의 성장이나 분화, 대사 등 생리적 변화를 유발하게 되죠.
학문 / 생물·생명
25.10.01
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앱시스산이 기공의 개폐를 조절하여 수분 스트레스에 어떻게 대응하도록 하는지 설명할 수 있나요?
앱시스산(ABA)은 식물이 수분 부족을 겪을 때 생산량이 급증하는 스트레스 호르몬입니다.그래서 이 호르몬의 주된 역할은 물 손실을 줄이기 위해 잎의 기공을 닫는 것이죠.ABA는 기공을 둘러싼 공변세포에 작용하며, 세포 내 ABA 수용체와 결합하는데, 이 결합은 복잡한 신호 전달 과정을 활성화시켜 특정 이온 채널들을 조절합니다.구체적으로는 공변세포의 K+이온과 음이온이 세포 밖으로 빠르게 유출되도록 유도하고, 이러한 이온의 유출은 공변세포 내부의 용질 농도를 감소시키고, 결과적으로 삼투 포텐셜을 높이게 됩니다. 그리고 삼투 현상으로 인해 공변세포 속의 물이 바깥으로 빠져나가면서 팽압이 급격히 낮아집니다.결국 팽압이 감소하면서 공변세포는 이완되고, 기공이 닫히게 되는 것입니다.
학문 / 생물·생명
25.10.01
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왜 사람은 걸을때 양팔을 앞뒤로 움직이나요?
걸을 때 에너지 효율을 높이고 신체의 균형을 유지하기 위함입니다.그 중에서도 특히 가장 큰 이유는 걸을 때 한 발을 내디디면 골반과 몸통이 자연스럽게 회전하려는 힘이 발생하기 때문입니다. 만약 팔을 가만히 두면 이 회전력 때문에 몸이 옆으로 크게 흔들리거나 비틀리게 됩니다.이때 팔을 다리와 반대 방향으로 흔들어주면, 팔의 움직임이 다리로 인한 회전력을 상쇄시켜 몸의 중심을 똑바로 유지하도록 도와줍니다.또한 연구 결과에 따르면, 팔을 흔들지 않고 걸으면 팔을 흔들 때보다 약 12% 더 많은 에너지를 소비하게 됩니다. 따라서 팔 흔들기는 불필요한 근육 사용을 줄여 걷는 것을 더 수월하게 만드는 것이죠.
학문 / 생물·생명
25.10.01
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에틸렌이 과일의 성숙을 촉진하는 분자적 원리는 무엇인가요?
에틸렌의 분자적 원리는 세포 내 신호 전달 경로를 통해 숙성 관련 유전자들의 발현을 활성화하는 것입니다.에틸렌 분자가 세포의 소포체 막에 있는 에틸렌 수용체(ETR)에 결합하면, 평소 신호를 억제하던 CTR1 단백질의 활성이 멈추게 됩니다. 그리고 CTR1의 억제가 해제되면 EIN2 단백질이 활성화되고, 핵으로 이동하여 핵심 전사 인자인 EIN3/EIL을 안정화시킵니다.안정화된 EIN3/EIL은 숙성 과정을 직접 지시하는 에틸렌 반응 인자 유전자를 포함한 수많은 표적 유전자들의 발현을 유도하게 되고 이 유전자들이 만들어내는 펙틴 분해 효소나 색소 합성 효소 등이 과일의 연화, 색 변화, 당도 및 향 증가와 같은 실제적인 성숙 현상을 일으키게 됩니다.
학문 / 생물·생명
25.10.01
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옥신이 식물의 굴광성에 어떤 역할을 하며, 세포 신장과 어떻게 연관되어 있나요?
식물의 굴광성은 옥신의 불균등한 분포와 이에 따른 세포 신장의 차이로 인해 발생하는 것입니다.줄기가 한쪽에서 오는 빛(주로 청색광)에 노출되면, 옥신은 빛을 피해 빛의 반대쪽에 많이 분포하게 됩니다. 이로 인해 그늘진 쪽 세포들은 빛을 받는 쪽 세포들보다 훨씬 높은 농도의 옥신을 가지게 됩니다.옥신은 줄기 세포의 신장(길이 생장)을 강력하게 촉진하는 호르몬인데, 세포막의 양성자 펌프를 활성화하여 세포벽 주변을 산성으로 만들고, 산성 환경은 세포벽을 유연하게 만드는 효소(익스팬신 등)의 활성을 높여 세포벽을 이완시킵니다.결국 옥신 농도가 높은 그늘진 쪽 세포가 더 빨리, 더 길게 신장하면서, 줄기는 빛을 향해 휘어지게 되는 양성 굴광성이 나타나게 되는 것입니다.
학문 / 생물·생명
25.10.01
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사람이 우주와 같은 진공상태에 들어가면 영화와 같은 현상이 실제 일어 나는가?
사실 공상과학 영화에서 묘사되는 것처럼 몸이 풍선처럼 터져버리는 일은 실제로는 일어나지는 않습니다.실제로는 가장 큰 위험 질식사입니다. 폐 속 공기가 급격히 팽창해 강제적으로 몸 밖으로 배출되고, 15초 이내에 산소 부족으로 의식을 잃으며, 1~2분 내 질식으로 사망에 이르게 됩니다.또한 외부 압력 부족으로 체액의 끓는점이 낮아져 체온에서도 수분이 증발하며 기포가 발생하는 비등증이나, 혈액과 조직 내 기포로 인해 몸이 일시적으로 두 배 가까이 부풀어 오르는 팽창으로 인해 영화처럼 완전히 터져버리지는 않지만, 내부 장기는 심각하게 손상될 가능성이 높습니다.게다가 눈과 코, 입 등 노출된 점막 부위의 수분이 급격히 증발하면서 증발 냉각이 일어나 심각한 동상을 입고, 눈이 부풀어 오르거나 충혈될 가능성이 매우 높습니다.결론적으로 만약 10초 이내에 가압된 환경으로 돌아온다면 생존할 가능성도 있지만, 그 이상 노출되면 치명적인 결과로 이어질 가능성이 매우 높습니다.
학문 / 생물·생명
25.10.01
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생명체 구성은 반드시 유기화합물 구조로만 구성되야 하나요?
네, 말씀하신 것처럼 지구상의 생명체는 모두 탄소 기반 유기화합물로 이루어져 있지만, 탄소계 외의 생명체 구성에 대한 이론적 과학 기반이 있고, 이 분야를 대체 생화학(Alternative Biochemistry)이라 합니다.가장 유력한 후보는 규소(Silicon)입니다. 규소는 주기율표에서 탄소와 같은 14족으로, 탄소처럼 4개의 공유 결합을 형성할 수 있어 이론적으로 복잡한 분자 구조의 골격을 이룰 수 있습니다.다만 지구와 같은 환경에서 규소 결합은 탄소보다 불안정하고, 복잡한 장쇄 분자 형성이 어렵다는 한계가 있습니다. 그러나 규소 화합물은 고온에 강하기 때문에, 금성이나 목성의 위성처럼 극한 환경에서는 규소 기반 생명체가 유리할 수 있습니다.또한, 물이 아닌 다른 용매를 사용하는 생명체도 있을 수 있는데, 예를 들어 매우 추운 환경에서는 액체 메탄이나 암모니아가 생명 현상을 유지하는 용매 역할을 할 수 있습니다.이러한 가설들은 우주의 다양한 환경을 고려할 때, 생명의 기본 물질이 탄소에 국한되지 않을 수 있다는 과학적 기반이 되는 것이죠.
학문 / 생물·생명
25.10.01
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노화가 일어나는 생물학적인 메카니즘과, 랍스터가 절대 늙지 않는다는 주장과의 관계는?
노화는 단순히 하나의 과정이 아닌, 여러 생물학적 메커니즘이 복합적으로 얽혀 발생하는 현상입니다.그리고 최근 생물학에서는 이를 노화의 특징(Hallmarks of Aging)이라는 개념으로 설명하기도 합니다.노화의 주요 생물학적 메커니즘이라면 유전체 불안정성, 텔로미어 단축, 후성유전적 변화, 단백질 항상성 상실, 미토콘드리아 기능 저하, 세포 노화 등이 대표적이죠.랍스터는 텔로미어 단축을 막는 효소인 텔로머레이스(Telomerase)를 평생 상당히 높은 수준으로 활성화하여 세포 노화로 인한 사망인 자연사하지 않는다는 점에서는 상당히 독특한 생물이라 할 수 있습니다. 즉, 생물학적 노화 기전 중 핵심인 텔로미어 단축을 극복한 셈입니다.그러나 랍스터는 탈피를 통해 계속 성장해야 하는데, 몸집이 커질수록 탈피에 필요한 에너지는 점차 많아지고, 성공 확률은 낮아집니다. 알기 쉽게 비유하자면 게임에서 레벨이 오를 수록 다음 레벨로 가기 위한 자원이 많고 어려운 것과 비슷하죠. 결국 탈피 실패나 감염, 또는 다른 생물에 의한 포식으로 죽는 경우가 많기에 영원히 사는 불사 생명체라 말하기는 어렵습니다.
학문 / 생물·생명
25.10.01
5.0
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감정변화에 따라 눈물을 흘리는건 인간만의 특수한 메커니즘 같은데, 인간이 그렇게 진화한 이유는?
인간만이 감정 변화에 따라 눈물을 흘리도록 진화한 주된 이유는 사회적 소통과 유대 강화의 기능을 수행했기 때문이라 알려져 있습니다.즉, 눈물은 다른 사람에게 자신이 도움이나 지지가 필요함을 알리는 신호 역할을 하고, 눈물이 시야를 흐리게 하여 일시적으로 무방비 상태임을 보여줌으로써, 주변 사람들의 공격성을 억제하고 동정심을 유발하는 효과도 가집니다.또한, 눈물은 공감을 촉진하고 정서적 어려움을 함께 나누게 하여 집단 내 사회적 유대와 결속력을 강화하는 역할도 합니다. 결론적으로, 감정 눈물은 복잡하고 협력적인 사회생활을 해 온 인간의 생존을 위한 진화라 할 수 있는 것입니다.
학문 / 생물·생명
25.10.01
4.0
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광계 I과 광계 II가 협력하여 전자전달을 수행하는 과정에서 ATP와 NADPH는 어떻게 생성되나요?
식물의 광합성 명반응에서 ATP와 NADPH는 비순환적 광인산화를 통해 생성되며, 이 과정은 광계2와 광계1의 협력으로 틸라코이드 막에서 일어납니다.광계2가 빛을 흡수해 전자를 방출하고, 잃어버린 전자는 물의 광분해로 보충됩니다. 그리고 이 광분해로 H+이온은 틸라코이드 내부 공간인 루멘에 쌓입니다.PS2에서 나온 고에너지 전자는 전자전달계를 따라 PS1로 이동하고, 전자가 이 경로를 지날 때 방출하는 에너지는 H+이온을 스트로마에서 루멘으로 펌핑하는 데 사용되어 H+농도 기울기가 형성됩니다.그리고 루멘에 축적된 H+이온이 이 기울기를 따라 ATP 합성 효소를 통과하면서 ATP가 합성됩니다.이후 전자전달계의 전자는 PS1에 도달하여 다시 빛 에너지를 흡수하여 에너지가 높아지고, PS1에서 나온 고에너지 전자는 짧은 전달계를 거쳐 NADP+로 전달됩니다. 그리고 NADP+는 효소의 작용으로 전자를 받아 스트로마의 H+와 결합하여 NADPH로 환원되게 되죠.글로만 설명드리니 좀 어려워 보일 수도 있는데 결과적으로, ATP는 H+기울기를 이용해, NADPH는 PSI에서 재활성화된 고에너지 전자를 이용해 생성되고, 생성된 ATP와 NADPH는 광합성의 다음 단계인 암반응에서 탄수화물 합성에 필요한 에너지와 환원력을 주는 것입니다.
학문 / 생물·생명
25.10.01
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