안녕하세요. 황정웅 전문가입니다.
생물·생명
Q. 손톱과 발톱은 무엇으로 구성되어 있나요?
안녕하세요. 황정웅 전문가입니다.손톱과 발톱은 주로 케라틴이라는 단백질로 이루어져 있습니다.그리고 칼슘, 마그네슘,구리, 망간 등 다양한 금속 물질들도 적지만 포함되어 있습니다. 사람 이외의 다른 발톱을 가진 동물들도 발톱의 두께나 모양은 다르지만 케라틴이 주 성분이라는 점은 동일합니다. 케라틴은 점성과 탄성이 높은 단백질로 털, 특정 동물의 뿔, 손발톱 등에 많이 존재합니다.케라틴으로 구성된 손발톱이 단단한 이유는 이황화결합에 의해 그 구조가 서로 강하게 결합하고 있기 때문입니다.
생물·생명
Q. 식물세포와 동물세포는 어떤 차이가 있을까요?
안녕하세요. 황정웅 전문가입니다.식물세포와 동물세포는 둘 다 진핵세포로 핵과 미토콘드리아 등을 포함한 다양한 세포소기관을 동일하게 가지지만, 구조적, 기능적인 차이점들을 가집니다. 세포벽 식물세포는 세포벽이 존재하며 주된 구성 성분은 셀룰로오스입니다. 세포벽은 식물세포의 모양을 유지하고, 세포를 보호하며 식물체를 지지하는 역할을 합니다. 반면 동물세포는 세포벽을 가지지 않습니다. 그래서 동물은 식물과 다르게 유연하고 다양한 형태의 세포를 가집니다. 엽록체 식물세포는 동물세포와 다르게 엽록체를 가집니다. 엽록체에서 물과 이산화탄소를 빛에너지를 이용해 포도당으로 변환할 수 있습니다. 동물세포는 엽록체가 없어 광합성을 하지 못하므로 외부의 유기물을 섭취해야 에너지를 공급할 수 있습니다. 중심체 동물세포는 중심체를 가지며 세포분열시 중심체에서 방추사가 형성됩니다. 식물세포는 대부분 중심체를 가지지 않습니다. 다만 세포분열시 방추사는 형성됩니다.액포 동물세포도 액포를 가지지만 식물세포에서는 굉장히 발달된 중심액포를 가집니다. 이는 식물세포 중앙에 위치한 거대한 액포인데 세포의 수명이 길수록 액포도 커집니다. 이 액포는 물,영양소, 노폐물 등을 조절하고 세포 내부의 압력을 조절하는 역할을 합니다.
생물·생명
Q. 식물이 광합성 결과 만들어진 포도당이 단백질, 지방도 되는건가요?
안녕하세요. 황정웅 전문가입니다.식물에게서 광합성을 통해 포도당이 생성됩니다. 포도당은 그 자체로 에너지원으로 사용될 수 있지만 변환되어서 단백질의 구성성분인 아미노산과, 지질로 변환 될 수 있습니다. 광합성 과정 중 켈빈 회로 라는 과정이 있는데 이 회로에서 삼탄당-인산(글리세르알데하이드 3-인산)이 방출되고 서로 축합되며 육탄당-인산을 형성합니다. 육탄당-인산은 포도당으로써 설탕, 녹말로 변환되어 저장되거나 셀룰로스로 합성되어 세포벽의 구성 성분이 됩니다. 켈빈회로에서 생성된 육탄당-인산은 아미노산과 지질로 변환될 수 있는 탄소 골격으로 사용될 수 있습니다. 아미노산 합성은 식물과 미생물들만 가능한 과정입니다.단백질은 아미노산 단위체들이 연결된 구조를 가집니다.단백질은 포도당과 지방과 다르게 탄소 수소 산소 원자 외에 질소원자를 가집니다.식물은 뿌리혹박테리아나 질소 고정 세균등에 의해 생성된 암모늄이온 혹은 질산이온을 뿌리로 흡수하여 질소원자를 얻습니다.식물이 광합성으로 생성한 포도당은 호흡과정인 TCA회로에 의해 알파케토글루탐산으로 변환될 수 있는데 여기에 암모늄이온이 결합하면 아미노산 중 하나인 글루탐산이 생성됩니다. 글루탐산은 여러 변환과정을 통해 다양한 아미노산으로 변환될 수 있습니다. 식물은 호흡과정 중 해당과정에 의해 생성된 피루브산을 변형하여 지방산을 생성합니다. 피루브산은 아세틸-CoA로 변환되고 TCA 회로로 유입되어 에너지 생성에 이용될 수 있지만, 아세틸-CoA가 지질합성회로를 거치면 지방산으로 합성됩니다. 동물의 경우 이 과정이 세포질에서 시작하여 미토콘드리아-활면소포체를 거쳐 일어나지만 식물의 경우 색소체내의 스트로마에서 일어난다는 차이가 있습니다. 다만 전체적인 과정은 유사합니다.
생물·생명
Q. 세균과 바이러스 둘 다 백신을 사용하는 건가요?
안녕하세요. 황정웅 전문가입니다.백신의 원리는 세균이나 바이러스를 약화시키거나 파괴하여 기능을 제거한 후 체내에 주입하여 몸의 면역체계가 해당 세균이나 바이러스에 대한 항체를 생성하고 이 항체의 생성을 기억하게 하는 것 입니다. 백신 주입으로 해당 병원물질에 대한 항체를 생성하였다면 다음에 실제 세균이나 바이러스가 침입했을 때 이들을 제거할 수 있는 항체를 빠르게 많이 생성할 수 있게됩니다. 그래서 백신을 맞으면 세균이나 바이러스에 대한 면역력을 갖게됩니다. 대부분의 백신은 바이러스에 대한 백신이지만 세균에 대해서도 백신을 만들어 사용하고 있습니다. 바이러스에 대한 백신은 홍역,볼거리, 수두, 인플루엔자, 코로나19, 일본뇌염, 광견병, A형 간염, B형 간염 등이 있고세균에 대한 백신으로는 백일해, 장티푸스, 콜레라, 결핵 등에 대한 백신이 있습니다.
생물·생명
Q. 좋은 땅에 지렁이가 사는 것이 맞나요?
안녕하세요. 황정웅 전문가입니다.지렁이는 땅속에서 유기물이 섞인 흙이나 찌꺼기를 먹고 생활합니다.이는 토양에 식물에게 필요한 유기물이 많다는 의미로 볼 수 있습니다.또한 지렁이같은 생물들이 흙에 많이 서식한다는 것은 흙이 생물이 살 수 있을 정도로 농약을 비롯한 제초제나 비료 등에 오염되지 않았다는 의미입니다. 또한 지렁이가 서식하면서 땅에 포함된 흙을 더 좋은 흙으로 만듭니다. 지렁이가 흙을 먹고 소화하여 배출하면서 포함된 양분과 염류가 식물이 흡수하기 좋은 형태로 변하여 배출됩니다. 또한 땅 아래에서 굴을 파면서 땅속의 가스가 환기되도록하며 이곳을 통해 물이 잘 스며들거나 반대로 너무 많은 양의 물이 배수될 수 있습니다.
생물·생명
Q. 수혈 시 고려되는 사항이 혈액형 외에도 있을까요?
안녕하세요. 황정웅 전문가입니다.수혈시 주로 ABO식 혈액형과 Rh혈액형의 일치를 고려하지만 이 외에도 고려하는 요소가 있습니다. 혈액의 응고반응을 일으키는 항체는 일반적으로 AB항원과 와 Rh D항원에 대응하는 항체이고 혈액형에 따라 예측이 가능합니다. 하지만 종종 예측하기 힘든 항체가 존재할 수 있으며 이를 비예기항체라고 합니다. Kidd, Duffy, Kell, MNS, Diego 등의 항원을 가지는 혈액형도 있으며 이 항원에 대한 항체 역시 수혈부작용을 일으킬 수 있습니다. 그렇기 때문에 이에 대한 항체 역시 수혈에서 고려되어야 합니다. 수혈시 고려할 다른 요소는 수혈로 전파될 수 있는 감염 유무 입니다. 간염 바이러스, 후천성면역결핍증 바이러스 등은 수혈로 전파될 수 있는 대표적인 바이러스 입니다. 말라리아나 매독균의 경우도 수혈을 통해 전파될 수 있습니다. 그렇기 때문에 혈액이 이런 병원물질에 감염되었는지 검사가 필요합니다. 이외에 사람이 먹고있는 약물 역시 고려 대상입니다. 특정 약물은 다른 사람에게서 부작용을 일으킬 수 있기 때문에 이를 복용하고 있는 사람은 헌혈할 수 없습니다. 헌혈 전 헌혈금지약물에 대한 안내문이 제공되고 상담할 수 있습니다.
생물·생명
Q. 젖소가 계속 우유를 생산할 수 있는 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 황정웅 전문가입니다.생각하시는 것처럼 젖소도 출산을 해야 젖을 생산할 수 있습니다. 그렇기 때문에 젖소에게서 우유를 얻기위해서 젖소를 계속 임신시키게 됩니다.자연교배 혹은 인공수정을 통해서 젖소를 임신시킵니다.(주로 인공수정)젖소는 출산 후 10개월 가량 우유를 생산합니다. 출산 후 3개월이 될 쯤 다시 임신시키며 이 과정을 반복합니다. 출산 후 10개월동안 우유를 생산하도록 하기 위해서 주기적으로 젖을 짜주어야 합니다.젖을 짜는 과정에 의해 프로락틴 등의 호르몬이 분비되어 젖을 계속 생성합니다. 그렇지 않을 경우 일정 기간 이후 젖이 생산되지 않습니다. 그래서 보통 하루에 2회 젖소의 젖을 짭니다.
생물·생명
Q. 산소를 활용한 박테리아는 어떻게 생기고 왜이들이 지배했나요?
안녕하세요. 황정웅 전문가입니다.최초의 생명체들은 산소를 활용하지 않는 박테리아들이었습니다.초기 지구에는 산소(O2)가 현재 대기와 달리 매우 적었기 때문입니다.진화과정에서 광합성 박테리아들이 출현하면서 산소(O2)를 발생하게 되었고 오랜 시간을 거쳐 현재처럼 대기중의 산소농도가 높아지게 되었습니다.산소는 반응성이 높은 물질로 일반적으로 다른 물질을 산화시키며 생명체에게 손상을 줍니다. 산소와 오존을 이용해 소독을 하는 것이 이런 산소의 특성을 이용하는 것 입니다. 때문에 산소가 거의 없는 환경에서 살던 생물들은 이런 산소 농도에 적응하지 못하고 그 수가 감소하였습니다.산소가 높은 환경에 적응한 개체들이 살아남았고 시간이 흘러 산소를 이용하여 호흡하는 호기성 세균이 등장하였습니다.산소는 반응성이 좋기 때문에 독으로 작용할 수 있지만 반응성이 좋기 때문에 호흡의 효율이 좋다는 장점을 가집니다.산소를 이용하여 호흡하는 것은 산소를 이용하지 않는 호흡보다 더 많은 에너지를 생성할 수 있습니다. 같은 자원에서 더 많은 에너지를 얻을 수 있기 때문에 산소를 이용하지 않는 세균에 비해서 더 득세할 수 있었습니다.
생물·생명
Q. 혈액의 성분인 혈장이 무엇이며 어떤 역할을 하나요
안녕하세요. 황정웅 전문가입니다.혈장은 혈액을 구성하는 물질 중 액체로 존재하는 성분입니다. 혈액에서 적혈구,백혈구,혈소판 등의 물질이 제거된 것입니다.단백질이나 당 등의 다양한 유기물과 염분 같은 무기물이 녹아 있는 용매역할을 합니다.특히 알부민, 글로불린, 피브리노겐 등의 단백질과 체내에서 생성된 여러 호르몬들이 다량 녹아있고 이들은 면역과 혈액응고 등에 관여합니다.포도당과 아미노산 등이 혈장에 녹아서 이동합니다.또한 혈장에 나트륨이온 염화이온 칼슘이온 칼륨이온 탄산수소이온 등의 무기물이 녹아있고 혈액의 농도와 산성도를 일정하게 유지하는 역할을 합니다.
생물·생명
Q. 당뇨병이 생기는 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 황정웅 전문가입니다.당뇨병의 발생에는 유전적인 요인과 환경적인 요인이 모두 작용하는 것으로 보입니다.현재까지는 당뇨병의 원인이 되는 유전자가 명확하게 밝혀지지는 않았습니다.다만 가족력이 있다면 당뇨가 발생할 확률이 그렇지 않는 사람들 보다 높기에 좀 더 주의하는 것이 좋습니다.고령, 비만, 스트레스, 임신 등이 당뇨를 유발할 수 있습니다. 과도한 당 섭취와 이로인한 비만의 발생이 당뇨를 유발시킬 수 있습니다. 당뇨는 주로 혈당을 조절하는 호르몬인 인슐린에 이상이 생기면 유발됩니다. 식사 후에는 높아진 혈당을 인슐린이라는 호르몬을 분비하여 낮추게 되는데 인슐린의 분비가 잘 되지 않거나, 인슐린은 정상적으로 분비하지만 몸의 세포가 인슐린에 잘 반응하지 못할 수 있습니다.이 경우 혈당이 높은 수치로 유지되며 소변으로 당이 함께 배출될 수 있습니다. 제1형당뇨병의 경우 인슐린을 만들어내지 못하여 당뇨가 나타나며 제2형 당뇨병의 경우 세포가 인슐린에 잘 반응하지 못하는 인슐린저항으로 발생합니다.여성의 경우 임신할 경우 당뇨가 발생하기도 합니다.제1형당뇨병의 경우 주로 소아에게서 발생하며 특별한 예방 방법은 없습니다.완치는 불가능하며 인슐린주사와 식단 운동을 통해 조절할 수 있습니다.제2형당뇨병의 경우 성인에게서 잘 발생하며 유전적 요인과 더불어 비만, 스트레스, 식단 등이 원인이 되어 세포가 인슐린에 잘 반응하지 않게되어 발생합니다. 지속될 경우 인슐린 분비에도 이상이 생길 수 있습니다.제2형 당뇨병 역시 규칙적인 식단과 운동을 통해 예방할 수 있습니다. 특히 당이 많이 포함된 음식은 혈당을 급격히 올리기 때문에 먹는 것에 주의가 필요합니다.