Doctor of Public Health 전상훈입니다
Q. 생물 케톤체 아세틸 coa coa sh
안녕하세요. 질문하신 내용은 기아 상태나 1형 당뇨병에서 아세틸-CoA가 축적되는 과정과 관련하여 CoA-SH가 회수되지 않는 이유에 대한 것입니다. 이 현상을 이해하려면 몇 가지 생화학적 개념을 살펴봐야 합니다. 아세틸-CoA는 주로 지방산의 산화, 당의 분해, 일부 아미노산의 대사 과정에서 생성됩니다. 이 화합물은 시트르산 회로(TCA 사이클)의 시작점에서 중요한 역할을 하며, 에너지 생산에 필수적입니다. CoA-SH는 코엔자임 A의 활성 형태로, 아세틸 그룹(아세틸-CoA를 형성하는 부분)을 전달하는데 사용됩니다. CoA-SH는 아세틸 그룹이 전달된 후에 재생되어야 다시 사용할 수 있습니다. 기아 상태나 1형 당뇨병에서는 인체가 충분한 포도당을 얻지 못하므로, 에너지를 생성하기 위해 지방산을 산화시켜 아세틸-CoA를 대량으로 생산합니다. 이러한 상황에서는 아세틸-CoA의 양이 증가하고, 이는 다음과 같은 결과를 낳습니다. 정상적인 조건에서는 아세틸-CoA가 시트르산 회로에 입력되어 에너지를 생성하며, 이 과정에서 CoA-SH가 회수됩니다. 그러나 기아 상태나 1형 당뇨병에서는 포도당의 부족으로 시트르산 회로가 제한되고, 따라서 아세틸-CoA가 축적됩니다. 아세틸-CoA의 축적은 사용 가능한 CoA-SH의 양을 감소시킵니다. 이는 CoA-SH가 더 많은 아세틸-CoA와 결합할 수 없게 하며, 결과적으로 CoA-SH가 회수되지 않아 새로운 지방산 산화가 제한됩니다. 아세틸-CoA의 축적은 케톤체의 형성을 촉진합니다. 케톤체는 뇌를 비롯한 여러조직이 에너지원으로 사용할 수 있는 대체 물질입니다. 케톤체의 생성은 CoA-SH의 추가 사용을 요구하므로, 이 과정에서도 CoA-SH가 추가적으로 소비됩니다. 결론적으로, 기아 상태나 1형 당뇨병에서 아세틸-CoA의 축적과 관련된 CoA-SH의 회수되지 않는 현상은 CoA-SH가 충분히 재생되지 못하고, 에너지 대사 경로가 제한되기 때문입니다. 이러한 이해는 대사 장애가 신체에 미치는 영향을 파악하는데 중요합니다.
Q. 전기분해로 분해할수 없는 원소가 있을까요?
안녕하세요. 전기분해는 화합물이나 혼합물에서 개별 성분을 분리하거나 화학 결합을 분해하는데 매우 효과적인 방법입니다. 주로 이온 결합 화합물에서 금속과 비금속을 분리하거나, 물의 전기분해를 통해 수소와 산소를 얻는데 사용됩니다. 그러나 원소 자체는 화합물처럼 결합을 분해할 수 있는 대상이 아니기 때문에, 전기분해로 원소를 '분해'할 수는 없습니다. 원소는 더 이상 다른 물질로 분해되지 않는 기본적인 물질이기 때문에, 전기분해로 분해할 수 없는 것이 당연합니다. 대신 전기분해는 화합물에서 원소를 분리하는데 사용되며, 이 경우 원소가 양이온이나 음이온 형태로 존재해야 합니다. 예를 들어, 물(H₂O)의 전기분해를 통해 수소(H₂)와 산소(O₂)를 얻을 수 있는 이유는 물이 화합물로 존재하기 때문입니다. 전기분해로 분리할 수 없는 경우 중 하나는 비활성 원소, 즉 화학적으로 반응성이 낮은 원소들입니다. 예를 들어, 헬륨(He), 네온(Ne)과 같은 귀금속성 원소들은 화학 결합을 잘 하지 않기 때문에, 이들을 전기분해로 분리하거나 분해할 수있는 화합물이 존재하지 않습니다. 또한 이러한 비활성 기체들은 원자 형태로 자연에 존재하며, 다른 원소와의 결합이 거의 불가능합니다. 전기분해는 원소가 결합된 상태에서 화학 결합을 분해하는데 적합한 방법이므로, 자유 원소 상태로 존재하는 원소들(특히 비활성 기체나 금 같은 원소)은 전기분해 대상이 될 수 없습니다. 또한 원자핵의 분해(핵반응)는 전기분해가 아닌 핵분열(fission)이나 핵융합(fusion)과 같은 다른 물리적 과정이 필요하며, 이 과정은 원자핵 자체의 변화를 수반합니다. 결론적으로, 전기분해는 화합물 내의 원소를 분리하는데 사용되는 방법이지만, 원소 자체를 더 작은 것으로 분해하거나 원자핵을 변화시키는 것은 전기분해로 불가능합니다.
Q. 생존중인 동물중에 치악력이 가장 것은 무엇인가요?
안녕하세요. 현재 생존 중인 동물들 중 치악력(bite force)이 가장 강한 것으로 알려진 동물은 바다악어(Saltwater Crocodile, Crocodylus porosus)입니다. 바다악어는 치악력이 약 3,700 psi(파운드/제곱인치) 정도로 측정되었으며, 이는 약 1,680 kg의 힘에 해당합니다. 이는 대부분의 포유류나 육지 포식자들과 비교해도 매우 높은 수치입니다. 바다악어의 치악력은 이 거대한 파충류가 먹이를 제압하고, 단단한 껍질이나 뼈를 부수기 위한 목적으로 진화한 결과입니다. 악어의 치악력은 물 속에서 먹이를 사냥하거나 강력하게 붙잡아 둠으로써 생존에 유리한 역할을 하며, 이 점에서 이들의 강력한 턱은 중요한 적응의 결과입니다. 다른 강력한 치악력을 가진 동물로는 하마(Hippopotamus)가 있으며, 하마의 치악력은약 1,800 psi로 측정됩니다. 하마는 매우 큰 어금니와 강력한 턱을 가지고 있으며, 이는 먹이뿐 아니라 자기 방어 및 영역 보호에도 사용됩니다. 또한, 북극곰(Polar Bear)이나 호랑이(Tiger)와 같은 대형포식자들도 매우 강한 치악력을 가지고 있지만, 바다악어의 치악력에는 미치지 못합니다. 티라노사우루스 렉스가 치악력이 5.7톤으로 추정된다는 것과 비교했을때, 현재 현존하는 동물들 중에서는 바다악어가 가장 강력한 치악력을 가진 종으로 평가되고 있습니다.
Q. 산소가 없는 곳에서 제트엔진은 사용할수 없는 이유가 무엇인가요?
안녕하세요. 제트엔진이 산소가 없는 환경에서 사용할 수 없는 이유는 제트엔진의 기본 작동 원리가 대기 중 산소의 존재를 필수 조건으로 하기 때문입니다. 제트엔진은 공기를 흡입하고 이를 압축한 후 연료와 혼합하여 연소함으로써 고온, 고압의 연소가스를 생성하여 추력을 발생시킵니다. 이 과정에서 산소는 연료의 연소를 위해 반드시 필요합니다. 연소는 연료와 산소가 화학적으로 반응하여 에너지를 방출하는 산화 과정이기 때문에, 산소가 존재하지 않는다면 연료가 산화되지 않고 에너지가 발생할 수 없습니다. 제트엔진의 작동 과정은 크게 흡입, 압축, 연소, 배기 네 단계로 나눌 수 있습니다. 흡입 단계에서 공기가 엔진으로 들어오며, 이 공기는 압축기에 의해 압축된 후 연소실로 들어갑니다. 압축된 공기는 연료와 혼합되어 연소하며, 이 과정에서 산소가 연료와 반응하여 고온의 연소가스를 생성합니다. 이 연소가스는 터빈을 회전시켜 압축기와 팬을 돌리고, 최종적으로 노즐을 통해 빠르게 배출되면서 추력이 발생합니다. 이 모든 과정에서 산소는 연료의 화학적 에너지를 해방시키기 위한 필수적인 역할을 합니다. 산소가 없는 환경, 예를 들어 진공 상태인 우주에서는 공기를 흡입할 수 없기 때문에 제트엔진이 작동할 수 없습니다. 우주에서는 산소가 부족할 뿐만 아니라 공기가 없기 때문에 압축할 물질 자체가 없습니다. 이와 달리 로켓 엔진은 연료와 산화제(ex : 액체 산소)를 모두 내장하고 있어 외부의 산소 공급 없이도 연소를 할 수 있습니다. 로켓 엔진은 산화제와 연료를 혼합해 연소시키면서 추력을 발생시키므로, 우주와 같은 무산소 환경에서도 정상적으로 작동할 수 있습니다.
Q. 이동성 야생동물의 개체수가 줄어들면 환경에 어떤 영향을 줄 수도 있나요?
안녕하세요. 이동성 야생동물(migratory wildlife)의 개체수가 감소하는 것은 생태계 전체에 걸쳐 매우 심각한 영향을 미칠 수 있습니다. 이동성 동물은 생태계의 기능을 연결하고 유지하는 중요한 역할을 합니다. 이들이 감소할 경우 생태계 내 여러 상호작용의 균형이 깨지며, 그 결과 생태계의 복잡한 연쇄적 변화를 초래할 수 있습니다. 이동성 동물들은 종자 확산, 영양물질 순환, 그리고 포식과 피식 간의 균형 조절 등 다양한 생태적 기능을 수행합니다. 예를 들어, 많은 이동성 조류는 번식지와 월동지를 오가며 수많은 지역에서 종자와 영양분을 옮기는 역할을 합니다. 이러한 이동은 다양한 식물 종의 분포와 생장에 기여하며, 생태계의 다양성을 유지하는 데 중요합니다. 만약 이들이 감소한다면, 특정 지역의 식물군집이 고립되고, 이는 생물 다양성의 감소로 이어질 수 있습니다. 또한 이동성 야생동물들은 영양사슬(trophic chain) 내에서 중요한 위치를 차지합니다. 이들은 다양한 포식자에게 먹이로 제공되며, 이로 인해 포식자들의 생존과 번식이 유지됩니다. 만약 이동성 동물의 개체수가 줄어들면, 이들의 포식자인 육식 동물들의 개체수도 감소할 수 있습니다. 이는 먹이사슬의 균형을 깨뜨리고, 그 결과 상위 포식자뿐만 아니라 전체 생태계의 건강과 안정성에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다. 이동성 동물들은 또한 영양물질의 순환을 통해 생태계를 유지합니다. 예를 들어, 연어와 같은 이동성 어류는 강과 바다 사이를 오가며 영양물질을 다양한 생태계에 분산시킵니다. 이들은 바다에서 축적한 영양소를 강으로 옮겨 내륙 생태계에 필수적인 영양분을 공급합니다. 연어의 개체수가 감소하면, 강을 따라 위치한 생태계의 영양 균형이 무너지게 되며, 이는 물고기를 먹이로 삼는 다양한 종에게도 영향을 미칩니다. 이동성 동물과 정주성 동물(한 곳에서 서식하는 동물) 간에는 생태적 균형이 존재합니다. 이동성 동물은 계절에 따라 서식지를 이동하면서 정주성 동물과 자원을 공유하거나 생태적 역할을 보완합니다. 이를 통해 계절적 자원 이용의 균형을 유지하고, 특정 자원에 대한 과도한 이용이나 경쟁을 줄이는 데 기여합니다. 따라서 이동성 동물의 감소는 자원 이용의 불균형을 초래하고, 이로 인해 정주성 동물의 생존과 번식에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다. 결론적으로, 이동성 야생동물의 개체수 감소는 생태계의 기능과 균형에 큰 위협이 될 수 있습니다. 이들의 감소는 생태계 내에서 수행되는 다양한 기능—종자 확산, 영양사슬 유지, 영양물질 순환 등—을 약화시킬 수 있으며, 이러한 변화는 결국 생물 다양성과 생태계의 건강에 장기적으로 부정적인 영향을 미칩니다. 따라서 이동성 야생동물의 보존은 생태계 전체의 건강과 안정성을 유지하기 위해 매우 중요한 문제입니다.