안녕하세요. 황정웅 전문가입니다.
Q. 영화 쥬라기공원에 나오는 스토리는 실제로 가능할까요?
안녕하세요. 황정웅 전문가입니다.영화 쥬라기공원에서 호박 속 모기에게서 추출한 혈액에서 공룡의 DNA를 채취해 공룡을 복원시킵니다.다만 현실에서 영화에서 처럼 공룡을 복원시킬 수 있는지는 미지수입니다. 공룡이 멸종한지 너무 오래 되었기 때문입니다.호박 속에 밀봉된 혈액이라도 너무 오랜 시간이 지났기 때문에 공룡의 DNA가 공룡을 복원시킬 만큼 온전하게 남아있을 가능성은 매우 작습니다. 쥬라기 공원에서도 손상된 유전자는 현대의 양서류의 DNA를 삽입하여 보충했던 것으로 기억합니다. 다만 온전하게 보존된 공룡의 DNA가 존재한다면 복원 자체는 가능할 것으로 생각됩니다. 현재의 동물복제 기술은 계속 정교해지고 있습니다. 핵치환을 통한 동물복제는 쥬라기공원에서 공룡을 복원한 방법과 거의 동일한 방법입니다. 이는 세포 내에서 유전자를 포함한 핵을 다른 개체의 난자에 삽입한 후 착상시켜 발생되도록 하는 방법입니다. 이런 동물복제 기술을 활용하여 멸종 위기 동물들을 실제로 복원하기도 했습니다. 결국 기술 자체는 실현이 가능하지만 이를 진행하는데 필요한 재료가 발견될 확률이 매우 낮다고 할 수 있습니다.
Q. 카페인을 통한 각성 원리 질문드립니다.
안녕하세요. 황정웅 전문가입니다.우리 몸은 체내에서 아데노신이 늘어날 경우 피로를 느끼게 됩니다. 아데노신이 신경세포에 있는 아데노신 수용체에 결합하면 신경세포의 활동이 둔화되며 졸음을 느끼고 혈관이 팽창되는 등 휴식을 취하기 위한 상태가 됩니다.카페인의 경우 아데노신과 유사한 분자구조를 가지고 있습니다. 아데노신이 수용체에 결합하는 부위가 유사하여 아데노신 수용체에 카페인이 대신 결합할 수 있습니다. 이 경우 아데노신이 수용체에 결합하는 것을 방해하여 졸음같은 피로감을 느끼지 못하게 됩니다. 또한 카페인이 아데노신 수용체에 결합할 뿐 아니라 도파민 같은 호르몬 분비를 촉진하여 각성상태를 유지하게 합니다. 다만 이는 피로를 잘 느끼지 못하게 할 뿐 몸이 실제로 회복된 것은 아닙니다.그래서 몸은 아데노신의 작용을 잘 느끼지 못한다고 판단하여 신경세포에서 아데노신 수용체를 늘리게 됩니다.그래서 이전과 동일하게 효과를 보려면 더 많은 카페인이 필요합니다. 이런 이유로 카페인을 갑자기 끊게 되면 일정 기간동안 뇌의 활동도가 떨어질 수 있습니다.이 경우 시간이 지나 아데노신 수용체의 수가 줄어들면서 정상적인 수준으로 돌아옵니다.
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.
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.
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.