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생물·생명
Q. A form의 DNA가 B form의 DNA보다 직경이 넓은 이유는?
결론부터 말씀드리면 염기쌍의 기울기와 당의 구조 변화 때문입니다.B형 DNA는 수분이 충분한 생체 내 환경에서 안정적으로 존재합니다. 이 구조에서는 염기쌍이 약 1.2도 정도의 기울기로 나선 축에 거의 수직으로 배열되어 있습니다. 반면 A형 DNA는 수분 함량이 낮거나 고염 농도 환경에서 형성됩니다. 이 경우, 염기쌍이 나선 축에 대해 약 19도 정도로 기울어지며, 나선 중심에서 바깥쪽으로 이동합니다.이러한 염기쌍의 기울기 변화는 인산-당 골격의 배열을 변경시켜, 결과적으로 나선 전체의 직경을 넓히게 됩니다.그리고 B형 DNA의 리보스는 C2'-endo 구조를 가지며, 이는 인산-당 골격이 다소 펴진 형태로 유지되게 만듭니다. 이 구조는 물 분자와의 효율적인 수소 결합을 통해 안정화되죠.반면 A형 DNA는 탈수 환경에서 당의 구조가 C3'-endo로 변형됩니다. 이 변형으로 인산기가 더 가까워지게 만들고, 물 분자가 골격에 직접 결합하기 어려워집니다. 대신, 염기쌍이 나선 축을 따라 더 촘촘하게 쌓이고, 축에 기울어진 형태로 배열되면서 직경이 넓어지는 것입니다.
생물·생명
Q. 무주에 반딧불 축제를 한다고 하는데요. 이 반딧불은 어떤곳에 잘서식하나요?? 그리고 무주에는 왜 많이 있어서 저렇게 축제까지 할수 있나요??
반딧불이는 환경오염에 매우 민감한 환경지표 곤충입니다.그래서 반딧불이가 많이 서식하는 곳은 깨끗한 자연환경을 가진 곳이라고 할 수 있습니다.즉, 깨끗한 물과 먹이는 물론이고 빛공해가 없고 적절한 기온이면서도 높은 습도가 필요합니다.무주는 이런 반딧불이 서식 조건들을 잘 갖추고 있기 때문에 반딧불이가 많이 서식하며, 그 덕분에 우리나라에서 가장 많은 반딧불이를 볼 수 있는 대표적인 지역이 되었고, 이를 주제로 한 축제가 매년 열리고 있는 것입니다.
생물·생명
Q. 감정이 과학적으로 환상이라는 증거는?
사실 우리가 느끼는 감정이 가짜이거나 혹은 환상이라는 개념은 현대 뇌과학과 심리학 분야에서 중요한 논쟁거리입니다.보통 감정을 우리의 몸과 마음에 고정된 실체로 생각하지만, 일부 과학자들은 그 관점에 의문을 제기하고, 그에 대한 근거를 제시하고 있습니다.전통적으로 감정은 뇌의 특정 부위에 고정된 회로가 존재하고, 어떤 외부 자극에 대해 정해진 방식으로 활성화되어 나타나는 것이라고 여겨졌습니다. 하지만 최근의 뇌과학 연구에서 '기본 감정 이론'의 증거를 찾기 어렵다고 합니다.즉, 과학자들은 뇌의 특정 부위를 조사했을 때, 슬픔, 행복, 분노와 같은 특정 감정에만 반응하는 고정된 신경 회로를 발견하지 못한 것입니다. 오히려 뇌의 여러 네트워크가 다양한 감정적 경험을 만들어내고 있는 것입니다.또한 감정은 맥락에 따라서도 달라지며, 사회적인 영향도 크게 받는다는 것이죠.결국 이런 관점에서 보면, 감정은 환상이라는 것처럼 우리가 생각하는 것처럼 감정이 뇌 속에 고정된 실체가 아니라는 것이죠.사실 아직도 상당히 논란이 많은 주제이긴 합니다.
생물·생명
Q. 개구리, 두꺼비의 차이가 뭐가 있을까요?
아이들 수준에서 설명을 드리자면..개구리와 두꺼비는 생김새와 사는 곳이 다릅니다.먼저, 피부를 보면 개구리는 매끈매끈하고 축축하지만, 두꺼비는 울퉁불퉁하고 거칠어 보입니다. 그리고 다리는 개구리가 길어서 멀리 뛰어다니지만, 두꺼비는 짧아서 잘 뛰지 못하고 기어 다닙니다.또한 개구리는 날씬한 몸을 가지고 연못이나 논처럼 물이 있는 곳 근처에 사는 반면 두꺼비는 뚱뚱한 편이라 숲이나 땅속처럼 물에서 좀 떨어진 곳에서도 잘 사는 편입니다.
생물·생명
Q. 바다에서 해파리는 어떻게만들어지는건가요?
먼저 대부분의 해파리는 암수 구분이 어렵습니다. 하지만 일부 종의 경우 성숙한 개체는 생식선의 색깔을 통해 암수 구별이 가능합니다.대표적으로 보름달물해파리의 경우 성숙한 암컷의 생식선은 연한 핑크색이나 오렌지색을 띠는 경향이 있고 성숙한 수컷의 생식선은 이보다 진한 자주색을 띨 수 있습니다.하지만, 대부분의 해파리는 암수 구분이 어렵습니다.그리고 해파리는 매우 독특하고 복잡한 생활 주기를 가지고 있는데, 유성 생식과 무성 생식을 모두 하는 것이 특징입니다.종마다 차이는 있지만, 많은 경우 성숙한 수컷과 암컷 해파리는 각각 정자와 난자를 물속으로 방출하고, 이 정자와 난자가 만나 수정되면 '플라눌라'라는 애벌레가 됩니다.이후 플라눌라는 바닥이나 다른 단단한 표면에 달라붙어 폴립 형태로 변하는데, 이 폴립은 말미잘이나 산호처럼 촉수를 가진 작은 줄기 모양을 하고 있습니다. 폴립에서 계속해서 작은 해파리(에피라)를 만들어내게 됩니다.
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Q. 근육 운동을 하고 나면 왜 근육통을 느끼게 되나요?
웨이트 트레이닝 후 나타나는 근육통은 '지연성 근육통'이라 하며, 보통 운동 직후가 아닌 24~72시간 후 나타나는 특징이 있습니다. 이러한 지연성 근육통이 나타나는 데에는 몇가지 가설이 있습니다.가장 유력한 가설은 '근육 섬유의 미세 손상'입니다. 평소 사용하지 않던 근육을 강하게 사용하거나, 근육을 늘리면서 힘을 주는 편심성 수축 운동을 할 때 근육 섬유와 결합 조직에 미세한 파열이 생깁니다. 이 미세 손상이 근육통의 주된 원인이라는 것이죠.그리고 근육 섬유의 미세 손상이 발생하면 우리 몸은 이를 회복하기 위해 염증 반응을 일으킵니다. 염증 반응으로 인해 통증을 유발하는 화학물질이 분비되고, 이로 인해 근육이 욱신거리고 뻣뻣해지는 통증을 느끼게 되는 것입니다.이후 손상된 근육 섬유의 복구가 어느 정도 진행되면 염증 반응이 가라앉으며 통증도 사라지게 됩니다. 보통 2~3일이 지나면 통증이 크게 줄어들긴 하지만, 개인에 따라 며칠 더 지속될 수도 있습니다.
생물·생명
Q. 곤충은 달콤한 음식에 붙에서 즙을 먹나요? 아니면 씹어먹는 것인가요?
곤충은 입의 구조에 따라 먹는 방법이 달라지게 됩니다.그래서 어떤 곤충은 씹어 먹기도 하고, 어떤 곤충은 즙을 빨아 먹기도 합니다.그래서 곤충은 크게 저작형과 흡수형이라는 두 가지 입 구조를 가집니다.저작형에느는 딱정벌레나 바퀴벌레, 메뚜기 등이 속하는데, 이 곤충들은 단단한 턱을 가지고 있어 고체 음식을 씹어서 먹을 수 있습니다.그리고 흡수형에는 나비나 나방, 모기, 파리 등이 속합니다. 이 곤충들은 액체 음식을 빨아들이기 위한 빨대 모양의 구조를 가지고 있습니다.
생물·생명
Q. 단엽과 복엽의 기능적 차이는 무엇안가요
단엽과 복엽은 구조는 물론 기능적 특징에서도 차이가 있습니다.기능적으로 보면 복엽은 여러 개의 소엽으로 구성되어 있어 단엽보다 전체 표면적이 넓은 경우가 많기 때문에 증산 작용과 호흡이 더 활발할 수 있습니다. 하지만 이는 식물의 종류, 환경 등 여러 요인에 따라 달라질 수 있어 단엽이 복엽보다 호흡이 많다고 단정하기는 어렵습니다.그리고 온도가 높아지면 식물의 호흡이 많아지는 이유는 호흡에 관여하는 효소의 활성이 증가하기 때문입니다.그리고 효소는 일정 온도까지 온도가 상승하면 촉매 작용이 활발해져 호흡을 위한 물질 대사 속도가 빨라집니다. 다만, 온도가 너무 높아지면 효소가 변성되어 기능이 떨어지거나 멈추게 되어 호흡 속도도 급격히 감소하게 됩니다.
생물·생명
Q. 봄베이혈액형이 발생하는 원리는 무엇인가요?
A형 또는 B형 항원의 전구체인 H항원을 만들지 못하기 때문입니다.ABO식 혈액형은 적혈구 표면에 H항원이 먼저 만들어진 후, 이 H항원에 추가적인 당이 결합하여 A 또는 B 항원이 형성됩니다. 그런데, 봄베이 혈액형은 H항원을 만드는 FUT1 유전자에 돌연변이가 생겨 기능이 없는 hh 유전자형을 가지게 됩니다.결국 hh 유전자형을 가진 사람은 H항원 생성 효소를 만들 수 없으므로, 적혈구 표면에 H 항원이 형성되지 않고, A형 또는 B형 유전자를 가지고 있더라도, H항원이 없기 때문에 A 또는 B 항원 역시 형성되지 못하는 것입니다.결과적으로, 적혈구에는 A, B, H 항원 모두 존재하지 않아 혈액형 판별 시 O형과 동일하게 반응하게 됩니다. 따라서 유전자형은 A형이나 B형일 수 있지만, 표현형은 O형으로 나타나는 것이죠.참고로 이러한 특성 때문에 봄베이 혈액형인 사람은 O형을 포함한 모든 혈액형으로부터 수혈을 받을 수 없습니다. 일반적인 O형의 적혈구에는 H 항원이 존재하는데, 봄베이 혈액형인 사람의 혈청에는 H항원에 대한 항체가 있기 때문입니다.
생물·생명
Q. 취약X증후군과 헌팅턴무도병이 세대가 지날수록 조기발병하는 이유는?
결론부터 말씀드리면 '삼핵산 반복 확장'이라는 특이한 유전적 변이에 의해 발생하기 때문입니다.일반적으로 유전자는 특정 염기서열이 반복되는 구간을 가지고 있습니다.특히 CAG 또는 CGG와 같은 세 개의 염기가 반복되는 구간이 있습니다. 헌팅턴무도병은 HTT 유전자의 CAG 반복 횟수가 비정상적으로 증가할 때 발생하며, 취약X증후군은 FMR1 유전자의 CGG 반복 횟수가 비정상적으로 늘어날 때 발생합니다.그런데, 부모에게서 자녀에게 유전자를 전달하는 과정에서 이 반복 서열의 횟수가 불안정하게 증가하는 경향이 있습니다.그리고 특정 질병이 발현되는 데 필요한 반복 횟수의 역치가 있는데, 헌팅턴무도병의 경우 CAG 반복 횟수가 40회를 넘으면 질병이 발현됩니다. 그래서 만약 부모가 정상 범위를 약간 초과하는 불완전 돌연변이를 가지고 있다고 하더라도 그 자녀에게 유전될 때 반복 횟수가 크게 증가하여 완전 돌연변이 상태가 될 가능성이 높아지며, 이렇게 반복 횟수가 세대를 거치면서 계속 증가하면 질병 발현 역치를 넘는 시기가 점점 빨라지게 되므로, 더 어린 나이에 발병하게 되는 것입니다.