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생물·생명
Q. 식물이 살리실산, 자스몬산, 에틸렌과 같은 호르몬을 이용하여 면역 반응을 조절하는 방식은 각각 어떻게 다른가요?
말씀하신 살리실산이나 자스몬산, 에틸렌은 각각 다른 종류의 자극에 특화된 면역 반응을 조절합니다.'살리실산'은 주로 병원균과 같은 생물적 위협에 대응하는 호르몬입니다. 병원균이 침입하면 신호 물질로 작용해 감염 부위의 세포를 의도적으로 괴사시키고, 식물 전체에 저항성을 주며 전신획득저항성(SAR)을 유도하는 것이죠.'자스몬산'은 주로 곤충과 같은 포식자나 물리적 손상에 반응하게 합니다. 곤충이 식물을 갉아먹으면 활성화되어 독성 물질이나 소화를 방해하는 단백질을 생성함으로써 포식자를 쫒아내는 것이죠.마지막으로 '에틸렌'은 자스몬산과 함께 작용하여 주로 괴사성 병원균에 대한 방어에 관하합니다. 상처와 같은 스트레스 상황에서 분비되어 세포벽을 강화하고 방어 유전자의 발현을 촉진해 감염 확산을 막는 것이죠.
생물·생명
Q. 식물이 곰팡이나 세균과 같은 병원체가 분비하는 단백질의 인식하고 방어하는 기작은 어떻게 이루어지나요?
말씀하신대로 곰팡이나 세균 같은 병원체는 효과기 단백질을 분비하여 식물의 면역 체계를 무력화합니다.이때 식물은 R 단백질, 즉 저항성 단백질을 이용하여 병원체의 침입을 인식하고 방어하게 됩니다.이 방어 기작은 '유전자 대 유전자' 가설이 가장 대표적인데, 병원체가 특정 효과기 유전자를 가지고 있고, 식물이 이에 대응하는 특정 R 단백질 유전자를 가지고 있을 때만 성공적인 방어 반응이 일어나는 것이죠.좀 더 자세히 말씀드리면 R 단백질이 효과기 단백질을 인식하면, 인식과 동시에 방어 신호를 활성화하여 과민 반응을 유도합니다. 이 반응은 감염된 세포를 죽여 병원체가 더 이상 확산되지 못하게 하고, 동시에 항균 물질인 피토알렉신을 생성하고, 병원체 세포벽을 분해하는 효소를 분비하여 방어를 강화하는 것입니다.
생물·생명
Q. 화분 잎이 하나만 색이 죽었어요ㅠ 어떤문제일까요?
먼저 사진을 보니 식물의 종류는 '자미오쿨카스'가 아닌가 생각됩니다.'자미오쿨카스'는 기르는 난이도가 그다지 높지 않은 편이지만, 주의해야 할 점이 있다면 과습입니다.과습의 가장 큰 특징이 잎이 노랗게 변하는 것인데, 특히 잎의 가장자리부터 노랗게 변하는 경우가 많습니다.우선 화분에 물이 고여있는지를 확인하시고 물은 바로 버려 주시고, 화분 흙이 아직도 축축하다면 물 주는 주기를 훨씬 길게 가져가야 합니다. 보통 보통 겉흙이 마르고 2-3일 정도 더 지난 후에 흠뻑 주는 것이 좋습니다.
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Q. 식충식물이 벌레를 잡아먹는 기작을 택한 이유는 무엇인가요?
결론부 말씀드리면 부족한 영양분, 그 중에서도 특히 질소를 얻기 위해서입니다.대부분의 식물은 뿌리를 통해 토양에서 질소를 흡수하여 단백질티카 핵산, 엽록소 등 생장에 필수적인 물질을 만듭니다. 하지만 늪지나 습지와 같은 식충식물의 서식지는 토양에 질소가 거의 없습니다. 이러한 환경에서 살아남기 위해 식충식물들은 질소를 포함한 영양분이 풍부한 곤충을 사냥하는 방향으로 진화한 것입니다.
생물·생명
Q. 세포 연접에서 간극연접과 원형질 연락사는 어떤 차이가 있나요?
말씀하신 대로 동물세포의 간극연접과 식물세포의 원형질 연락사는 인접한 세포 간 물질 및 신호 교환 통로라는 공통점이 있기는 하지만, 구조와 기능에서 분명 차이가 있습니다.간극연접은 세포막에 있는 커넥신 단백질들이 모여 형성되며, 세포벽이 없는 동물세포에서 두 세포막을 직접 연결합니다. 반면, 원형질 연락사는 두꺼운 세포벽을 관통하는 통로로, 통로 내부에 세포막이 연속적으로 이어져 있고, 중심에는 데스모튜불이라는 내형질막 구조물이 있습니다.기능적으로 본다면 간극연접은 이온이나 작은 분자만 통과시키는 반면, 원형질 연락사는 더 큰 분자들인 특정 단백질과 RNA까지 이동시킬 수 있습니다. 따라서 간극연접은 주로 신속한 신호 전달에 관여하고, 원형질 연락사는 식물체 내 장거리 물질 수송과 발달 과정 조절에 중요한 역할을 한다고 볼 수 있습니다.
생물·생명
Q. 식물의 원형질 연락사를 통해서는 거대 분자도 이동할 수 있는 이유가 무엇인가요?
결론부터 말씀드리면 구조적 차이 때문입니다.원형질 연락사는 식물 세포벽에 뚫린 통로로, 인접한 두 세포의 세포질과 세포막을 직접 연결하는 구조입니다.특히, 이 통로의 중심에는 인접한 두 세포의 소포체가 연결되어 형성된 소관이 위치하고 있는데, 이 소관은 세포 간 물질 이동의 통로 역할을 하며, 이 소관 주변의 세포질 공간을 통해 이온이나 작은 분자는 물론, 특정 단백질과 RNA와 같은 거대 분자도 통과할 수 있죠.반면, 동물 세포의 간극 연접은 세포막에 박혀 있는 커넥손이라는 단백질 복합체가 서로 맞물려 형성하는 채널입니다. 이 커넥손은 6개의 커넥신 단백질로 이루어져 있으며, 수문처럼 열리고 닫히며 이온이나 1,000달톤 미만의 작은 분자만 통과시키는 역할을 합니다. 즉, 통로 자체가 단백질로 구성되어 있고 그 크기가 매우 작기 때문에 단백질과 같은 거대 분자는 통과할 수 없는 것입니다.다시 말해 원형질 연락사는 소포체가 통과하는 비교적 넓은 통로를 가지고 있어 세포질을 통해 거대 분자의 이동이 가능하지만, 간극 연접은 커넥손이라는 작은 단백질 채널로 구성되어 있어 작은 분자만 통과시킬 수 있는 것입니다.
생물·생명
Q. 삼투압에 따른 수액의 종류와 투여 목적!
먼저 저장액은 혈액보다 농도가 낮아 세포 안으로 수분을 넣어줄 때 사용합니다.주로 탈수 상태이거나 고나트륨혈증 환자에게 투여합니다.등장액은 혈액과 농도가 같아 수분이동이 거의 없습니다. 출혈이나 화상으로 체액이 부족할 때 혈액량을 빠르게 보충하거나, 수술 전후 환자에게 가장 흔하게 사용됩니다.고장액은 혈액보다 농도가 높아 세포의 수분을 혈관으로 끌어들입니다. 뇌부종처럼 세포가 부어있거나 심각한 저나트륨혈증 환자에게 투여하여 부종을 줄이는 데 사용됩니다.
생물·생명
Q. 음지식물이 양지식물보다 엽록소의 함량이 높은 이유는 무엇인가요?
가장 큰 이유는 제한된 빛을 효율적으로 흡수하여 광합성을 하기 위함입니다.반면 카로티노이드 함량은 양지식물과 큰 차이가 없는 편입니다.음지식물은 빛이 부족한 환경에 적응하기 위해 광합성에 필수적인 엽록소 a와 엽록소 b의 함량을 늘려 빛을 더 많이 흡수합니다. 특히 엽록소 b는 약한 빛의 파장에서도 빛에너지를 잘 흡수하여 엽록소 a에 전달하는 역할을 합니다.따라서 음지식물은 엽록소의 함량을 늘려 빛 수집 능력을 극대화하는 전략을 가지는 것입니다.그리고 말씀하신 카로티노이드는 주로 강한 햇빛으로부터 엽록소를 보호하는 역할을 합니다.강한 빛은 활성산소를 만들어 광합성 기관을 손상시킬 수 있는데, 카로티노이드가 이를 흡수해 피해를 줄이는 것이죠. 음지식물은 강한 빛에 노출될 일이 그다지 많지 않기 때문에, 양지식물처럼 과도한 광보호 기능이 필요하지 않기에 카로티노이드 함량을 늘릴 필요가 없어 양지식물과 큰 차이가 없는 것입니다.물론 카로티노이드는 엽록소와 함께 보조 색소로도 기능하지만, 음지식물의 주된 전략은 엽록소 자체의 양을 늘리는 것이죠.
생물·생명
Q. 기공의 개폐 조절에 관여하는 인자는 무엇이며 수분 스트레스를 받는 상황에서 기공은 어떻게 변화하나요?
기공의 개폐는 공변세포의 팽압 변화에 의해 조절됩니다.그리고 팽압 변화는 주변 환경과 식물 내부의 다양한 요인에 반응하는 공변세포의 삼투압 변화로 일어나는데, 주요 조절 인자로는 빛, 이산화탄소, 수분, 온도, 호르몬 등이 있습니다.또한 식물이 수분 스트레스를 받으면, 즉 토양에서 흡수하는 물의 양보다 증산 작용으로 잃는 물의 양이 많아지면 생존을 위해 기공을 닫아 수분 손실을 최소화하려는 모습을 보입니다.
생물·생명
Q. 식물이 병원균에 대항하기 위해 사용하는 물리화학적 방어 기작은 어떤 것이 있나요?
대표적 물리적 방어로는 표면에 있는 왁스층이나 큐티클이 1차 방어벽 역할을 하고, 세포벽 역시 병원균의 침입을 막는 물리적 장벽이 됩니다.또한 식물의 줄기나 잎에 있는 털이나 가시는 병원균의 부착을 막거나, 해충의 접근을 막아 간접적으로 병원균 감염을 줄이는 효과가 있으며, 일분 병원균이 기공을 통해 침입하는 경우가 있어 이를 막기 위해 감염이 감지되면 기공을 닫는 방어 반응을 보이기도 합니다.