안녕하세요. 황정웅 전문가입니다.
생물·생명
Q. 천연항생물질로 만든 의약품은 바이오의약품이라고 할 수 있나요?
바이오의약품은 합성의약품과 대비되는 말로 합성의약품은 화학공정을 통해서 제조 생산한 물질로 만든 의약품이며, 바이오의약품은 생물체에서 유래된 것을 원료로 제조한 의약품을 말합니다.이는 효과 물질을 화학적으로 합성하느냐, 아니면 생물학적으로 합성하느냐에 따라 구분하는 방식입니다.천연물은 보통 자연에 존재하는 생물들에게서 합성하는 물질을 말하며 생물들이 합성하는 모든 물질이 해당됩니다.바이오의약품은 생물체에서 유래된 것을 원료로 제조한 의약품을 말하기 때문에, 천연물은 대부분 생물학적 공정을 통해 만들 수 있습니다.바이오 의약품에는 생물학적제제, 유전자재조합의약품, 세포배양의약품, 생균치료제 등 생물체를 활용한 의약품들이 속합니다.유전자 재조합 의약품은 생물에서 해당 물질을 만들수 있는 유전자를 추출하여, DNA 재조합 기술을 사용해 미생물이나 다른 세포에 넣어 세포들이 이 물질을 합성할 수 있게 만듭니다. 예를 들면 인슐린은 사람이나 동물들에게 분비되는 천연물이지만, 인슐린 유전자를 대장균에 삽입하여 생산하면 이는 바이오의약품으로 부를 수 있습니다.동일한 물질이라도 재조 공정에 따라 합성의약품이 될 수도, 바이오의약품이 될 수도 있습니다. 천연물질도 화학 구조가 비교적 간단하고 합성하는 화학식을 알고있으면 합성하여 만들 수 있고, 동시에 바이오 공정으로 생산도 가능합니다.
생물·생명
Q. 조류는 왜 수시로 변을 싸는 이유가 무엇인가요?
조류는 대부분의 포유류가 소변 대변이 나오는 곳이 따로 구분되어 있는것과 다르게 총배설강이라 하여 항문과 요도가 합쳐진 구조를 가지고 있습니다. (양서류, 조류, 파충류가 총배설강을 가짐)또 대부분 생식기관도 연결되어 알과 정액도 이쪽으로 나옵니다.그래서 소화로 나오는 대변과, 신장에서 걸러진 소변은 총배설강에 모여 같이 배출됩니다.조류의 변이 묽은 이유는 이렇게 소변과 대변이 섞여서 배출되기 때문입니다. 그리고 조류의 소변은 요산을 포함하고 있어 흰색으로 보입니다. 조류는 일반적으로 대장이 짧아서 배설물을 오래 담아둘 수 없습니다. 그래서 수시로 배설물을 배출합니다.
생물·생명
Q. 곤충산업이 미래 유망한 먹거리라고 하던데 어떻게 생각하시나요?
곤충에게는 우리 몸에 필요한 탄수화물 단백질 지방과 같은 3대 영양소가 풍부하게 들어있습니다. 특히 단백질 비율이 높게 들어있어서 건강에도 좋은 음식이라고 생각되고 있습니다.그리고 키우는데 드는 자원이 적고 빠르게 자라 소나 돼지 등의 가축을 기르는 것보다 효율적이기 때문에 기존 가축을 기르는 방식보다 환경보호에 도움이 되며 지구 온난화로 인한 식량위기에 대비하기 적합합니다.우리나라도 오래전부터 메뚜기를 먹기도 했고, 누에나방의 번데기는 요즘도 통조림으로도 판매되고 많이 먹는 음식이기도 합니다. 하지만 외형에 거부감을 느끼는 사람들이 대다수이기 때문에이런 거부감을 극복하는 점도 이 산업이 넘어가야할 과제입니다.최근에는 이런 곤충울 먹는 것에 대한 거부감 때문에 세포분열을 이용한 인공고기를 만드는 방식을 연구하는 곳도 있습니다.
생물·생명
Q. 진핵세포와 원핵세포 유전자 중에서 공통으로 나타나는 DNA의 기능에 대해 궁금합니다.
진화론적 관점에서 모든 생물은 공통조상에서 시작하여 갈래가 갈라졌기 때문에,우리의 생각보다 높은 비율의 유사한 염기서열을 가집니다.어떤 생물이던 결국 같은 유전체에서 시작하여 돌연변이를 거쳐 변화하였기 때문입니다.이 때문에 공통적으로 나타나는 서열은 생물의 기본적인 기능과 연관이 있을 수 있습니다. 예를들면 진핵세포와 원핵세포는 핵의 유무등 굉장히 많은 차이가 있지만, 세포막과 세포질을 가진다는 점은 비슷합니다. 혹은 DNA로 전사를 시작 할 때 필요한 프로모터에 TATA 염기서열이 존재한다는 점도 비슷한 점입니다.하지만 서열이 같다고 해서 해당 기능이 항상 같다고 볼 수는 없습니다.염기서열에 대한 많은 오해는 모든 염기서열에 기능이 있고, 서열이 같으면 동일한 기능을 할 것 이라는 생각입니다.기본적인 원리는 같지만, 원핵생물과 진핵생물은 번역 방식에 차이가 있고 진핵생물의 경우 더 복잡한 DNA번역 매커니즘을 가집니다.원핵생물은 DNA의 번역을 진행할 때 정해진 방향성이 없습니다.그러니까 정방향으로 읽어도 역방향으로 읽어도 어떤 의미를 가질 수 있습니다.하지만 진핵생물은 DNA를 번역하는 방향이 정해져 있고 역방향으로 번역하지 않습니다.진핵생물의 경우 기능이 없는 염기서열이 훨씬 많습니다.유전자와 유전자 사이에는 굉장히 많은 비번역부위가 존재합니다.비번역부위는 이전에는 기능을 하였지만 번역을 위한 여러 조건들이 변이가 되면서 기능을 잃은 부분입니다.혹은 단백질로 번역은 되지 않지만 특정 서열의 번역을 유도하는 프로모터로 기능하기도 합니다.이런 서열은 조상이 어떤 유전자를 가졌는지 유추할 수 있는 증거가 되고 유전자 유사성을 조사해 계통도를 그리는데 활용됩니다.DNA가 발현되려면 먼저 mRNA로 전사되고 이후 mRNA를 단백질로 번역합니다.이는 중심원리라고 하며 DNA에서 단백질이 만들어지는 방법입니다.진핵세포는 이 과정에 RNA스플라이싱이 일어납니다.DNA에서 RNA를 전사할 때 필요한 부분 불필요한 부분 관계없이 모두 전사합니다.이후 RNA에서 불필요한 부분을 제거하고 필요한 부분만 연결해서 단백질 번역에 사용합니다.이는 진핵세포에서 일어나는 특이한 현상입니다.DNA에서 mRNA로 전사되는 부분 중 역할이 없는 서열부분을 인트론, 실제로 단백질 번역에 사용되는 부분을 엑손이라고 합니다.사람의 유전자를 구성하는 DNA염기 서열은 30억 쌍이지만 3% 이하의 서열만 특정한 형질을 암호화 하고 있다고 합니다.이 때문에 원핵세포와 진핵세포의 유사한 서열은 동일한 기능을 하지 않을 수 있습니다.만약 둘 다 같은 기능을 한다면 세포에서 공통적으로 일어나는 특징일 가능성이 있습니다.
생물·생명
Q. 식물은 땅에 있는 양분을 흡수하기도 하나요??
식물은 광합성으로 포도당을 합성하지만 그것만으로 식물이 성장하고 살아가는데 필요한 모든 것이 충족되지는 않습니다. 식물을 구성하는 원소는 탄소 산소 수소 말고도 굉장히 다양합니다.식물은 물을 흡수하면서 광합성으로는 얻을 수 없는 굉장히 다양한 종류의 이온과 양분을 뿌리를 통해 흡수합니다.특히 질소 인 칼륨 칼슘 황 은 다양한 형태로 뿌리를 통해 식물로 흡수되며,염소 붕소 철 망간 아연 구리 니켈 몰리브덴도 적은 양이 필요하지만 식물에게 필요합니다.특히 마그네슘은 식물 엽록소의 구성 성분으로 광합성을 하기위해서 꼭 필요한 구성성분입니다.식물을 물에서 키우는 수경재배를 하더라도 이런 양분은 공급 되어야 합니다.
생물·생명
Q. 물고기의 시작은 바다였을것 같은데 민물고기로 진화된 이유가 있을까요?
정확한 시기와 계기는 알 수 없지만, 만약 해수와 담수 모두에서 살 수 있다면 담수로 이동하는 것은 여러가지 이점이 있습니다.만약 담수 서식이 당시 흔하지 않은 일이었다면 담수로 이동하여 서식할 경우 포식자를 피하기 쉽다는 장점이 있습니다.또 서식지 경쟁과 플랑크톤 등의 먹이 경쟁도 초창기에는 더 쉬웠을 것입니다.
생물·생명
Q. 장기들은 몸속에서 고정되어있나요??
장기의 위치는 약간의 유동성은 있지만 크게 변하지 않고몸 속에 고정되어 있습니다.주로 인대같은 결합조직이 붙잡고 있으며,복강에 있는 장간막에 의해서 구획도 나누어져 있습니다.정해진 위치에 있어야 혈액순환이 원활하게 일어날 수 있고장기가 제 기능을 할 수 있기 때문에 장기 위치를 고정하는 조직은 중요합니다.특히 길이가 긴 장의 경우에 위치가 틀어지면 탈장이나 장 꼬임이 일어날 수 있고심할경우 폐색되어 혈액공급이 되지 않아 괴사할 수 있으므로 병원에서 치료해야 합니다.
생물·생명
Q. 잡초들이 이산화탄소를 흡수하기도 하나요??
광합성으로 포도당을 합성하기 위해서는 이산화탄소가 필요하기 때문에 광합성을 하는 식물들은 이산화탄소를 흡수합니다.잡초도 광합성을 하는 식물이기 때문에 마찬가지로 이산화탄소를 흡수하는 역할을 합니다.
생물·생명
Q. 새가 공룡의 후예라고 하는데 그 근거는 무엇인가요?
최근은 조류와 공룡은 공통 조상을 가지고 공룡의 일부 종 그룹이 새의 조상일 것으로 예측합니다.이는 여러가지 이유로 예측할 수 있는데요, 오래전 최초로 시조새 화석이 발견되었을 새처럼 깃털이 있었다는 점에서 새와 공룡의 연결고리를 떠올리게 했습니다.이후 공룡화석이 더 많이 발견되면서 공룡의 뼈 구조에 대한 데이터가 많이 쌓였고, 새에서 나타나는 골격구조인 차골이 수각류 공룡에게 모두 존재한다는 사실이 밝혀졌습니다.그리고 여러 뼈의 구조나, 이족보행을 했다는 점 등의 공통점, 그리고 발의 구조의 유사성 등이 이 의견에 힘을 실었습니다.그러다 시조새 외에, 깃털을 가진것으로 보이는 공룡 화석들이 발견되며 이는 점점 정설이 되었습니다.현재는 생물의 형태적 특징과 더불어 생물들의 DNA 염기서열도 비교하여 계통을 분류하기도 합니다. 공룡의 유전자도 발견되어 연구중이라고 합니다.이는 유전자 분석기술의 발달과, 상태가 좋은 화석에서 종종 발견되는 보존된 세포조직을 발견하여 가능하게 되었습니다.
생물·생명
Q. 대학교교수에게 자문을 구하려고하는데요
안녕하세요. 해당 주제는 생명공학과와 많이 관련이 있을 것 같습니다.생명이나 생물, 바이오 이름이 붙은 과 위주로 찾아보시는 게 좋을 것 같고 해당 주제가 농업과도 관계가 있으므로 농업생명과학 쪽을 살펴보는 것도 좋을 것 같습니다.보통 한 과에도 교수님이 여러명 계시고 전공 분야도 서로 다른데요,때문에 과만 보고 자문을 구하기보다는 해당 교수님의 전공 분야가 무엇인지 알아보고 자문을 구하는게 좋을 것 같습니다.보통 대학교에는 교수님이 담당하는 랩실이 있기 때문에잿빛곰팡이는 진균류이므로 진균을 활용한 연구를 하는 랩실을 찾는 것이 좋을 것 같습니다.