Doctor of Public Health 전상훈입니다
Q. 신경 전달 물질의 분비가 신경계의 활동에 미치는 영향에 관하여 궁금합니다.
안녕하세요. 신경 전달 물질의 분비는 신경계에서 가장 근본이자 중요한 역할입니다. 이들 화학 물질은 뉴런 간의 정보 전달을 매개하며, 이 과정을 통해 신체의 다양한 생리적 반응과 행동을 조절합니다. 신경 전달 물질의 주요 기능은 뉴런의 수용체에 결합하여 특정 신경 신호를 촉진하거나 억제하는 것입니다. 이러한 조절 작용은 학습, 기억, 감정 및 다양한 신경 내분비 기능에 영향을 미칩니다. 신경 전달 물질의 활동은 도파민, 세로토닌, 아세틸콜린, 글루타메이트 및 감마-아미노부르티르산(GABA)과 같은 주요 물질로, 도파민은 보상과 쾌락을 관리하는 뇌 부위에서 주로 작용하며, 이는 동기 부여와 중독 행동에 중요한 역할을 합니다. 세로토닌은 기분과 감정의 안정을 조절하는 데 관여하며, 그 수준의 불균형은 우울증과 같은 정신 건강 문제와 연관될 수 있습니다.
Q. 이상기체와 실제 기체의 차이에 관하여 궁금합니다.
안녕하세요. 이상기체와 실제 기체의 차이에 대해 설명하기 전에, 이상기체와 실제 기체의 개념을 정확히 설명드리고 시작하겠습니다. 이상기체는 물리학에서 기체의 행동을 이해하기 위해 고안된 가상의 모델로, 모든 기체 분자 간의 상호작용이 없고, 분자의 부피가 전체 기체 부피에 비해 무시할 만큼 작다고 가정합니다. 반데르발스 방정식(Van der Waals equation)은 이상기체 법칙(Ideal gas law)의 한계를 극복하기 위해 제안된 실제 기체의 상태 방정식입니다. 이 방정식은 실제 기체가 가지는 분자 간의 인력과 분자의 유한한 크기를 고려하여 이상기체 법칙을 수정한 것입니다. 반데르발스 방정식은 아래와 같습니다 : (P + a / Vₘ²) * (Vₘ - b) = RT 여기서 P는 압력, Vₘ는 몰 부피, R은 기체 상수, T는 절대 온도를 나타냅니다. 상수 a와 b는 각각 기체 분자 간의 인력과 기체 분자의 유한한 부피를 고려하는 인자입니다. 이 방정식은 기체의 압축성과 저온에서의 액화 현상을 설명할 수 있으며, 실제 기체의 행동을 보다 정확히 예측하는 데 사용됩니다. 이상기체와 실제 기체의 주요 차이는 분자 간의 상호작용 및 부피로 설명할 수 있습니다. 이상기체는 분자 간에 상호작용이 전혀 없다고 가정하지만, 실제 기체는 분자 간에 인력이나 척력이 작용합니다. 또, 이상기체는 분자의 부피가 무시할 수 있을 정도로 작다고 가정하지만, 실제 기체는 분자의 유한한 부피를 고려합니다.
Q. 음파를 이용해 물체를 이동시키는 기술은 어디까지 발전할 수 있을까요?
안녕하세요. 음파를 이용한 비접촉식 물체 이동 기술ㅡ음향 레비테이션(acoustic levitation)ㅡ은 음파의 압력을 활용하고 물체를 공중에 띄우고 조작하는 기법입니다. 이 기술은 특정 주파수의 음파가 생성하는 음압을 이용하여 물체를 지지하고, 이동시킬 수 있습니다. 음파는 공기 중에서 진행하면서 압력 차이를 만들어내는데, 이 압력 차이가 물체를 공중에 띄울 수 있는 충분한 힘을 제공합니다. 또한, 이러한 읍압은 물체를 특정 방향으로 이동시키는 데도 사용될 수 있습니다. 음향 레비테이션 기술의 발전 가능성은 주로 그 응용 분야에 따라 다릅니다. 현재 이 기술은 실험실 환경에서 작은 입자나 액체 방울을 조작하는 데 주로 사용되고 있으며, 제약 산업에서 화학 반응을 위한 물질 조작, 생명 과학 연구에서 세포나 작은 생물체의 조작 등에 응용되고 있습니다. 이 기술의 더 큰 잠재력은 정밀 조작이 필요한 다양한 과학적, 산업적 응용에서 찾아볼 수 있습니다.
Q. 바이러스가 스스로 진화해 다른 숙주로 전환되는 메커니즘은 어떻게 설명될 수 있을까요?
안녕하세요. 바이러스의 진화는 바이러스가 환경에 적응하고 새로운 숙주로 전환하는 과정을 포함합니다. 바이러스의 생존과 전파는 주로 숙주 내에서의 복제 능력과 숙주 간 전파의 효율성에 의존합니다. 바이러스는 높은 복제율과 함께 비교적 높은 돌연변이율을 가지고 있습니다. RNA 바이러스의 경우, RNA 중합요소가 DNA 중합효소보다 오류를 더 자주 범하기 때문에 특히 그렇습니다. 이러한 돌연변이는 바이러스의 유전적 다양성을 증가시키며, 이는 새로운 종류의 숙주에 적응할 수 있는 변이체를 만들어낼 수 있습니다. 또, 바이러스가 숙주 내에서 복제되면서, 가장 효과적으로 복제되고 전파되는 변이체가 선별됩니다. 만약 어떤 변이가 숙주의 면역 시스템을 더 잘 피하거나, 더 넓은 범위의 숙주 세포에 침입할 수 있는 능력을 가지면, 그 변이는 다른 변이보다 더 많이 전파될 가능성이 높습니다.
Q. CRISPR 유전자가위 기술이 암 치료에 어떤 혁신을 가져올 수 있을까요?
안녕하세요. CRISPR-Cas9은 가장 잘 알려진 유전자 편집 도구 중 하나입니다. 간단한 RNA 가이드 분자를 사용하여 Cas9 단백질이 특정 DNA 시퀀스를 인식하고 절단할 수 있게 합니다. CRISPR 기술을 이용하면 암 세포 성장에 기여하는 유전자(ex : 종양 유발 유전자)를 직접 수정하거나 무력화할 수 있습니다. 이를 통해 암 세포의 성장을 억제하고, 정상세포는 보존하는 표적 치료가 가능해집니다. CRISPR 기술은 맞춤형 유전자 치료의 가능성을 현실로 만들고 있으나 이 기술의 사용은 여전히 윤리적, 법적, 사회적 문제를 수반합니다. 유전자 편집의 결과가 예측할 수 없는 변이를 일으킬 수 있고, 장기적인 건강 영향을 미칠 수 있기 때문에, CRISPR 기술의 안전성과 효과에 대한 철저한 검증이 필요합니다.