안녕하세요. 김지호 전문가입니다.
Q. DNA와 RNA의 구조적 차이점은 무엇인가요?
안녕하세요. 네, DNA와 RNA는 생체 고분자의 일종인 '핵산'입니다. DNA와 RNA는 모두 유전 정보를 저장하거나 전달하는 중요한 핵산이지만, 구조적으로 몇 가지 뚜렷한 차이점이 있습니다. 우선 DNA(디옥시리보핵산)는 이중 나선(double helix) 구조로 되어 있는 반면, RNA(리보핵산)는 보통 단일 가닥(single strand)으로 존재합니다. 이 구조적 차이로 인해 DNA는 안정적이고 장기적인 유전 정보 저장에 적합하며, RNA는 유전 정보를 일시적으로 전달하거나 단백질 합성에 관여하는 역할에 적합합니다. 또한 두 분자는 사용하는 당(sugar)이 다릅니다. DNA는 디옥시리보오스(deoxyribose)라는 당을 사용하고, RNA는 리보오스(ribose)라는 당을 사용합니다. 이 차이는 분자 구조에서 산소 원자 하나의 유무에서 비롯되며, RNA가 조금 더 화학적으로 불안정하게 만드는 요소이기도 합니다. 더 구체적으로 말하자면 당의 2번 탄소에 OH가 붙어있는 경우에는 리보오스이고, H가 붙어있는 경우에는 디옥시리보오스라고 합니다. 다음으로 염기 구성에서도 차이가 있는데요, DNA는 아데닌(A), 티민(T), 구아닌(G), 사이토신(C)이라는 4가지 염기를 사용하지만, RNA는 티민(T) 대신 유라실(U)을 사용하여 아데닌(A), 유라실(U), 구아닌(G), 사이토신(C) 네 가지 염기로 구성됩니다. 정리하자면, DNA는 이중 나선, RNA는 단일 가닥을 이루고 당의 종류도 DNA는 디옥시리보오스, RNA는 리보오스이며 염기 구성을 봤을 때 DNA는 티민(T)을 사용하지만, RNA는 유라실(U)을 사용합니다. 마지막으로 기능적 측면에서 DNA는 유전 정보 저장, RNA는 그 정보를 전달하거나 단백질 합성에 관여합니다. 이러한 구조적 차이 덕분에 DNA는 유전 정보를 안정적으로 보존하고, RNA는 그 정보를 다양한 방식으로 활용하는 데 적합한 분자가 됩니다.
Q. 단백질 합성은 세포 내 어디에서 이루어지나요?
안녕하세요. 네, 말씀하신 것처럼 단백질 합성은 생명체 내에서 일어나는 중요한 대사 과정이라고 할 수 있습니다. 단백질 합성은 인체 세포 내에서 매우 중요한 과정이며, 주로 세포질에 있는 리보솜(ribosome)에서 이루어집니다. 리보솜은 단백질을 만드는 작은 공장과도 같은 역할을 하는 세포 소기관으로, 자유롭게 세포질에 떠 있거나, 소포체(Endoplasmic Reticulum)에 부착된 형태로 존재합니다. 특히 단백질 합성은 두 단계로 나뉘는데, 먼저 핵(nucleus) 안에서 DNA의 유전정보가 mRNA(전령 RNA)로 전사(transcription)되고, 이 mRNA가 핵을 빠져나와 세포질로 이동하면, 리보솜이 그 mRNA의 정보를 해석해 아미노산들을 차례대로 연결하면서 단백질을 만들어내는 번역(translation) 단계가 이어집니다. 만약 만들어지는 단백질이 세포 밖으로 분비되거나 막 단백질처럼 특정 장소에 쓰일 예정이라면, 이 합성은 거친면소포체(rough ER) 위에 붙어 있는 리보솜에서 이루어집니다. 반면, 세포 내부에서 사용할 단백질은 주로 자유 리보솜에서 만들어집니다. 즉 정리해보자면, 단백질 합성은 세포질에 있는 리보솜에서 이루어지며, 그 시작은 핵에서 DNA 정보가 RNA로 전사되는 단계에서 출발합니다. 이 과정을 통해 세포는 생명 유지에 꼭 필요한 다양한 단백질을 정밀하게 만들어냅니다.
Q. 식물들 같은 경우는 막걸리를 부었을때 술에 취하지 않나요?
안녕하세요.식물은 막걸리 같은 술을 뿌렸을 때 사람처럼 ‘술에 취한다’는 개념으로 반응하지는 않지만, 그 안에 들어 있는 알코올과 다른 성분들에 의해 분명한 영향을 받을 수 있습니다. 우선 막걸리에는 에탄올(알코올)이 포함되어 있는데, 이 성분은 식물에게 독성을 일으킬 수 있습니다. 알코올은 식물의 세포막을 손상시키고, 뿌리세포의 기능을 방해하여 물과 양분의 흡수를 어렵게 만들며, 결국 식물의 생장을 저해하거나 심할 경우 뿌리를 썩게 하여 죽게 만들 수 있습니다. 또한 알코올이 휘발되면서 뿌리 주변의 산소 농도를 떨어뜨리기 때문에 뿌리가 숨 쉬기 힘들어지는 환경도 초래됩니다. 하지만 흥미로운 점은, 아주 소량의 희석된 막걸리에는 쌀, 누룩, 효모 등 발효된 성분과 미량의 영양소가 포함되어 있기 때문에, 일시적으로 비료 효과를 주는 경우도 있습니다. 실제로 일부 농업에서는 발효액비(효소액비)를 만들 때 막걸리 같은 발효물질을 소량 섞어 사용하는 사례도 있긴 합니다. 다만 이 경우에도 에탄올은 대부분 날아가게 만든 뒤 사용하는 것이 일반적입니다.결론적으로, 막걸리를 식물에 그대로 부으면 알코올의 독성 때문에 식물이 손상되거나 죽을 수 있습니다. 식물은 술에 취하지는 않지만, 화학적인 자극에 의해 생리적 반응을 보일 수 있고, 그 결과는 보통 좋지 않게 나타납니다. 따라서 술은 식물에게 주는 것이 좋겠습니다.
Q. 사람이나 동물, 식물들은 밤이 되면 잠을 자잖아요.
안녕하세요.사람이나 동물, 식물들이 밤이 되면 잠을 자는 이유는 단순히 어두워서가 아니라, 생명체의 내부에 '생체 시계(일주기 리듬)'라는 체계가 존재하기 때문입니다. 이 생체 시계는 빛과 어둠의 주기, 즉 지구의 자전으로 인한 낮과 밤의 변화에 맞춰 몸의 활동과 휴식을 조절합니다. 그래서 우리가 밤이 되면 졸리고, 아침이 되면 자연스럽게 깨어나는 것입니다. 만약 밤이 없는 낮만 계속되는 환경에서 살게 된다면, 처음에는 우리의 몸이 혼란을 겪을 수 있지만, 일정 시간이 지나면 생체 시계가 그 환경에 맞춰 서서히 재조정될 수 있습니다. 예를 들어, 북극처럼 여름에는 '백야'로 며칠씩 밤이 없이 계속 낮이 지속되는 지역에서도 사람들은 여전히 잠을 잡니다. 이는 빛이 없는 '실내 환경'을 만들어 잠을 자기도 하고, 멜라토닌 같은 호르몬 변화가 여전히 작동하기 때문입니다. 그러나 만약 인간이 아주 오랜 세월 동안 밤이 전혀 없는 환경에서 세대를 거쳐 살아간다면, 이론적으로는 진화를 통해 잠의 패턴이나 수면 주기가 바뀔 수도 있습니다. 예를 들어, 짧게 자도 회복이 빠른 형태로 변화하거나, 하루에 여러 번 짧게 자는 형태로 바뀔 가능성도 있습니다. 하지만 잠 자체가 사라지지는 않을 것으로 보입니다. 왜냐하면 수면은 뇌의 회복, 면역 기능 유지, 기억 정리 등 생명 유지에 필수적인 역할을 하기 때문입니다. 식물도 마찬가지로, 광합성을 위해 낮에는 활동하고 밤에는 잎을 접거나 성장 호르몬을 조절하는 등의 '휴식' 활동을 합니다. 밤이 없으면 식물도 리듬이 깨져 성장 이상이나 스트레스 반응이 나타날 수 있지만, 일부 식물은 인공조명 환경에서도 적응해 살아가기도 합니다. 정리하자면, 밤이 없더라도 사람이나 동물, 식물은 여전히 잠을 자거나 휴식 활동을 합니다. 다만 그 방식이 달라질 수 있고, 시간이 아주 오래 지나면 환경에 맞춰 진화적 변화가 나타날 수도 있습니다. 하지만 잠 자체는 생명체에게 꼭 필요한 기능이기 때문에 완전히 없어지지는 않을 가능성이 높습니다.
Q. 홍콩과 동남아 일대에서 새로운 코로나가 발병하여 의외로 많은 사람들이 사망하고 있는데요 이러한 원인과 앞으로의 대책은 뭔가요?
안녕하세요.최근 홍콩과 동남아시아 일부 지역에서 코로나19 확진자와 사망자가 다시 증가하고 있는데요, 이러한 상황은 새로운 변이 바이러스의 등장과 면역력 저하 등이 복합적으로 작용한 결과로 분석됩니다. 주요 원인으로는 다음과 같이 고려해볼 수 있습니다. 첫번째는 신규 변이 바이러스 확산인데요, 이번 확산의 주요 원인은 오미크론 계열의 하위 변이인 JN.1과 그 파생형인 LF.7, NB.1.8 등입니다. 이들은 전염력이 높아 빠르게 확산되고 있으며, 기존 백신이나 감염으로 형성된 면역을 부분적으로 회피할 수 있는 특성이 있습니다. 두번째는 면역력 감소와 부스터 접종률 저조를 고려해볼 수 있습니다. 시간이 지남에 따라 자연 감염이나 백신 접종으로 형성된 면역력이 감소하고 있습니다. 특히 고령층과 기저질환자들의 부스터 접종률이 낮아 중증화 위험이 높아지고 있습니다. 앞으로의 대책으로는 고위험군 대상 부스터 접종 권장을 생각해볼 수 있습니다. 각국 보건당국은 고령자와 기저질환자들에게 부스터 접종을 권장하고 있습니다. 두번째는 기본 방역 수칙 준수로 마스크 착용, 손 위생, 밀집 장소 피하기 등 기본적인 방역 수칙을 지속적으로 준수하는 것이 중요합니다. 세번째는 변이 바이러스 모니터링 강화입니다. 세계보건기구(WHO)와 각국 보건당국은 새로운 변이 바이러스의 특성과 확산 경로를 면밀히 모니터링하고 있습니다. 현재까지 한국 내에서는 큰 확산세가 보고되지 않았지만, 해외 유입 사례 증가와 변이 바이러스의 특성을 고려할 때 지속적인 감시와 대비가 필요합니다. 특히 고위험군을 중심으로 한 부스터 접종과 방역 수칙 준수가 강조됩니다. 최근의 상황은 코로나19가 여전히 우리의 일상에 영향을 미칠 수 있음을 상기시켜줍니다. 개인과 사회 모두가 경각심을 가지고 방역에 협조하는 것이 중요합니다.