Doctor of Public Health 전상훈입니다
생물·생명
Q. 모기는 여러 사람의 피가 섞여도 응고가 괜찮나요??
안녕하세요. 모기가 여러 사람의 혈액을 흡혈할 때 혈액이 응고되지 않는 이유는 모기의 타액에 포함된 특수한 화학 물질 때문입니다. 모기는 흡혈 과정 중에 자신의 타액을 피부에 주입하는데, 이 타액에는 항응고제가 포함되어 있습니다. 이 항응고제는 주로 '프로스타글란딘(prostaglandin)'이라는 물질로, 이는 혈액이 응고되는 것을 방지하여 모기가 혈액을 더 쉽게 흡수할 수 있도록 돕습니다. 또한, 모기의 소화 시스템은 혈액을 처리할 수 있도록 특화되어 있으며, 혈액 내의 다양한 혈액형이 섞여 있더라도 문제가 되지 않습니다. 혈액형의 차이는 주로 적혈구 표면에 존재하는 특정 당 분자의 차이에서 비롯되지만, 모기는 이러한 차이를 구별할 수 있는 메커니즘을 가지고 있지 않습니다. 따라서 모기는 서로 다른 혈액형의 혈액이 섞여 있어도, 이로 인한 응고 문제 없이 혈액을 소화하고 활용할 수 있습니다. 결론적으로, 모기는 자신의 생리학적 특성과 화학적 방어 메커니즘을 통해 여러 사람의 혈액을 흡혈하고 이를 효과적으로 처리할 수 있습니다. 이러한 능력은 모기가 다양한 환경에서 생존하고 번식할 수 있는 중요한 요소 중 하나입니다.
생물·생명
Q. 왜 생물는 단백질로 구성되어있나요?
안녕하세요. 생명체가 단백질로 구성되어 있는 이유는 단백질이 지니는 다양한 기능적 및 구조적 특성 때문입니다. 단백질은 아미노산으로 구성된 고분자 화합물로, 아미노산의 서열이 단백질의 특정 3차원 구조를 결정짓고, 이 구조가 그 기능을 정의합니다. 이러한 특성 때문에 단백질은 생명 현상에서 중추적인 역할을 수행합니다. 먼저, 효소(enzyme)의 역할을 들 수 있습니다. 효소는 대부분 단백질로 구성되어 있으며, 생화학적 반응의 속도를 조절하는 촉매로 작용합니다. 이는 생명체가 효율적으로 생명 유지 활동을 수행할 수 있도록 돕습니다. 또한, 단백질은 구조적 역할을 합니다. 예컨데, 액틴(actin)과 미오신(myosin)은 근육 섬유의 수축을 가능하게 하는 단백질이며, 콜라겐(collagen)은 조직의 구조적 지지를 제공합니다. 추가로, 단백질은 신호 전달 및 조절 기능을 담당합니다. 세포 간 신호 전달에 관여하는 수용체(receptors)와 같은 단백질은 세포의 환경에 대한 반응을 조절하여 적절한 생리적 반응을 유도합니다. 이와 같이, 단백질은 그들의 다양한 생화학적 기능과 구조적 특성 덕분에 생명 유지에 필수적인 요소로 작용합니다. 생명체의 복잡한 생리적 과정을 지탱하는데 필수적인 다기능성 및 고도의 조절 능력을 지닌 단백질은 진화 과정에서 선택되어 왔습니다. 이는 단백질이 생명 현상의 다양한 요구를 충족시키는데 적합한 분자라는 것을 의미합니다.
화학
Q. CH4 (메테인) 이 0.5몰이면 H원소가 2몰이 되는 이유가 뭔가요?
안녕하세요. 메테인(CH₄) 분자는 하나의 탄소 원자(C)와 네 개의 수소 원자(H)로 구성되어 있습니다. 따라서 CH₄ 한 몰에는 수소 원자가 4몰 포함되어 있습니다. 메테인 0.5몰의 경우, 각 분자에 포함된 4개의 수소를 고려할 때, 총 수소 원자의 몰 수는 다음과 같은 계산으로 확인할 수 있습니다 : 0.5 mol CH₄ × 4 mol H = 2 mol H 이 계산은 메테인 분자 내의 수소 원자 수를 고려하여 각 몰의 수소 원자 수를 계산함으로써 이루어집니다. 따라서, 메테인 0.5몰이 있을 때, 총 2몰의 수소 원자가 존재하게 됩니다. 이는 화학적 계산에서 비례식을 사용하여 원자 또는 분자 수를 산출하는 기본적인 예입니다.
화학
Q. 일반화학 용해도 격자에너지 크기 비교
안녕하세요. 격자 에너지의 본질과 이의 결정 구조 내에서의 영향에 대해 깊이 있는 설명이 필요해 보입니다. 격자 에너지는 결정을 이루는 이온 간의 전기적 인력에 의해 방출되는 에너지로, 이온 결정의 안정성을 결정하는 중요한 요소입니다. 격자 에너지는 결정을 이루는 이온들이 무한히 멀어졌을 때 비교하여 결정 내의 균형 위치에 이르는데 필요한 에너지의 양을 나타냅니다. 이론적으로, 중심 이온 사이의 거리가 줄어들수록-이온 반경이 작아질수록- 서로의 인력이 강해져 격자 에너지가 증가합니다. 이는 쿨롱의 법칙(Coulomb`s Law)에 따라, 힘은 거리의 제곱에 반비례하기 때문입니다.격자 에너지와 이온 크기 :NaCl 결정에서 Na⁺와 Cl⁻ 이온은 각각의 이온 반경에 따라 격자를 형성하며, 이온 반경이 작을수록 중심 이온 사이의 거리가 줄어들어 격자 에너지가 증가합니다. 따라서, Na⁺, K⁺, Rb⁺ 등이 같은 반응 조건 하에 있을 때, Na⁺의 이온 반경이 가장 작기 때문에 격자 에너지가 가장 크게 나타납니다. 여기서 중심 이온이라 함은 결정 구조 내에서 서로 인력을 가장 강하게 발휘하는 양이온과 음이온을 지칭합니다.이온 반경과 이온 사이의 거리 Na⁺와 K⁺는 각각 다른 이온 반경을 가지고 있습니다. Na⁺의 이온 반경이 K⁺보다 작기 때문에, NaCl 결정에서 Na⁺와 Cl⁻ 사이의 거리는 KCl 결정에서 K⁺와 Cl⁻ 사이의 거리보다 짧습니다. 이는 Na⁺가 작기 때문에 Cl⁻와 더 가까이 위치할 수 있어, 서로간의 전기적 인력이 더 강해지기 때문입니다.격자 에너지의 증가 원인 이온의 반경이 작을수록, 즉 Na⁺의 반경이 K⁺의 반경보다 작을수록, 해당 이온과 대응하는 Cl⁻ 이온 간의 거리가 줄어들고, 이로 인해 이온간의 전기적 인력이 강해집니다. 쿨롱의 법칙에 따르면, 전기적 힘은 거리의 제곱에 반비례하여 작용합니다. 따라서 거리가 줄어들면 인력은 증가하며, 이는 격자 에너지의 증가로 이어집니다. 따라서, 이온의 반경이 작아질수록, 해당 이온과 짝을 이루는 이온 사이의 거리가 줄어들고, 이로 인해 격자 에너지는 증가합니다. 이는 NaCl과 KCl의 비교에서도 명확히 드러나며, NaCl이 KCl보다 더 높은 격자 에너지를 가지는 것은 바로 이러한 이유 때문입니다. 이와 같은 원리가 격자 에너지를 결정하는 중요한 요소로 작용합니다.
화학
Q. 일반화학 용해열에 대한 문제 설명 부탁드려요
안녕하세요. 용해열이 작다는 것은 용질이 용매에 녹을 때 필요한 엔탈피 변화(ΔH)가 상대적으로 작다는 의미입니다. 이는 용질이 용매에 녹아들어가는 과정에서 큰 열의 흡수나 방출이 동반되지 않음을 나타냅니다. 엔탈피 변화가 작은 경우, 이는 용해 과정이 온도 변화에 따라 크게 좌우되지 않는다는 것을 의미할 수 있습니다. 즉, 온도가 변하더라도 용해도의 변화가 비교적 적은 편이 됩니다. 반대로, 용해열이 큰 경우, 엔탈피 변화가 크기 때문에 온도가 조금만 변해도 용해도의 변화가 크게 나타날 수 있습니다. 예컨데, 엔탈피가 양의 큰 값인 경우(흡열 과정), 온도 상승은 용해도를 증가시키는데 더 유리하게 작용합니다. 반면 엔탈피가 음의 큰 값인 경우(발열 과정), 온도 상승은 용해도를 감소시킬 수 있습니다. 따라서, "용해열이 작은 화합물은 온도 변화에 따른 용해도 변화가 작다"는 명제는 이러한 열역학적 원리에 기반을 두고 있으며, 상대적으로 작은 엔탈피 변화가 온도 변화에 따른 용해도의 변화도 작게 만든다는 의미입니다. 이는 용해 과정에서의 에너지 변화가 미미하기 때문에, 온도의 변화가 용해 특성에 크게 영향을 주지 않는다는 것을 반영합니다.