학문
혹시 여기서 생명과학 문제도 풀어주시나요…?
저기서 파란 색으로 쓴게 문제이고 빨간색이 제가 푼 흔적이거든요 근데 a랑 ㄴ이 각각 TSH, TRH가 아닌 까닭은 뭔가요? 답은 ㄱ이 맞는데 저게 안되는 이유가 뭔지 답지에 안 나와있어서요 설명 부탁드립니다
2개의 답변이 있어요!
반갑습니다, 자작나무님. 이중철 과학기술전문가입니다.
아마 아쉽게도 이번 문제풀이 질문도 답변이 거의 없거나 적을 것 같네요.
자작나무님이 실망하지 않도록 신경쓰느라 덕분에 오랜만에 관련 지식도 다시 짚어보고 좋았습니다.
자, 작성하신 풀이 과정을 보면 우선 질문자님께서 이미 ㉠이 티록신이라는 것을 정확하게 잘 짚어내셨고, 음성 피드백의 원리도 잘 이해하고 계신 것으로 보이네요. 아주 훌륭한 접근이에요.
1. [문제의 핵심 원리] 갑상샘 호르몬의 음성 피드백!
이 문제를 완벽히 이해하기 위해서는 먼저 시상하부, 뇌하수체 전엽, 갑상샘으로 이어지는 호르몬의 분비 축과 '음성 피드백' 과정을 알아야 합니다.
정상적인 상태라면 시상하부에서 TRH를 분비하여 뇌하수체 전엽을 자극하고, 뇌하수체 전엽은 TSH를 분비하여 갑상샘을 자극합니다.
그 결과 갑상샘에서 티록신이 분비됩니다. 이때 티록신의 농도가 충분히 높아지면, 티록신 스스로가 시상하부와 뇌하수체 쪽에 '충분하니까 이제 그만 분비해!'라는 억제 신호를 보내 TRH와 TSH 분비를 줄입니다.
이 견제 시스템이 바로 '음성 피드백'입니다.
2. [1단계] 생쥐 C를 통한 '갑상샘 제거' 상태 파악하기
실험 (나)에서 생쥐 B와 C는 갑상샘이 제거되었습니다. 갑상샘이 없다는 것은 체내에서 스스로 최종 산물인 '티록신'을 만들 수 없다는 뜻입니다.
티록신이 없으니 시상하부와 뇌하수체에는 억제 신호(음성 피드백)가 전혀 전달되지 않습니다. 따라서 시상하부와 뇌하수체는 비상사태로 인식하여, 티록신 분비를 재촉하기 위해 평소보다 훨씬 더 많은 TRH와 TSH를 분비하게 됩니다.
그래프 (다)에서 아무것도 주사하지 않은 생쥐 C의 ㉡ 농도가 비정상적으로 매우 높게 나타난 이유가 바로 이 때문입니다.
3. [2단계] 그래프 (나)를 통한 ㉠ 확인하기
그래프 (나)를 보면 정상 생쥐 A와 달리, 갑상샘이 제거된 생쥐 B와 C에서는 혈중 ㉠ 농도가 바닥을 칩니다. 갑상샘이 없어져서 분비되지 못하는 호르몬이므로, ㉠은 갑상샘 호르몬인 티록신임을 확실히 알 수 있습니다.
4. [3단계] 핵심 의문 해결 - 왜 ⓐ는 TSH나 TRH가 될 수 없는가?
이제 생쥐 B에게 주사한 ⓐ가 무엇인지 논리적으로 찾아보겠습니다. 만약 ⓐ가 TSH라고 가정해 보겠습니다.
※ TRH라고 가정해도 결과는 같습니다.
갑상샘이 없는 생쥐 B에게 TSH를 주사하면 어떤 일이 발생할까요? TSH는 갑상샘을 자극하는 역할을 하는데, 생쥐 B는 자극받을 표적 기관인 갑상샘 자체가 없습니다. 따라서 밖에서 TSH를 아무리 많이 찔러 넣어줘도 티록신은 단 한 방울도 만들어지지 않습니다.
체내에 여전히 티록신이 없기 때문에 음성 피드백은 작동할 수 없고, 생쥐 B의 상태는 생쥐 C와 다를 바가 없습니다. 즉, 생쥐 B 역시 ㉡(TRH 또는 TSH)의 농도가 매우 높게 솟아 있어야 합니다.
하지만 그래프 (다)를 보십시오. 생쥐 B의 ㉡ 농도는 확연히 낮아져 있습니다. 이는 'ⓐ가 TSH나 TRH일 것이다'라는 가정이 실험 결과와 정면으로 모순됨을 증명합니다.
따라서 ⓐ는 절대 TSH나 TRH가 될 수 없습니다.
5. [4단계] ⓐ와 ㉡의 정체 밝히기
생쥐 C처럼 ㉡의 농도가 폭발적으로 높아야 할 생쥐 B가, ⓐ를 주사 맞고 나서 ㉡ 농도가 뚝 떨어졌습니다.
이렇게 억제 장치 없이 폭주하던 TRH나 TSH의 분비량을 단번에 낮출 수 있는(강력한 음성 피드백을 일으키는) 유일한 물질은 바로 최종 산물인 티록신뿐입니다.
결론적으로 생쥐 B에게 주사한 ⓐ는 티록신(㉠)이어야만 모든 앞뒤 맥락이 맞아떨어집니다. ⓐ가 티록신으로 확정되었으므로, 남은 ㉡과 ㉢은 문제의 조건에 따라 순서와 상관없이 TRH와 TSH 중 하나가 됩니다.
6. [5단계] 보기 해석 및 최종 정답 도출
ㄱ. ㉠의 분비는 음성 피드백으로 조절된다. (맞음)
㉠은 티록신입니다. 티록신은 시상하부와 뇌하수체에 억제 신호를 보내 스스로의 분비량을 조절하는, 음성 피드백의 가장 대표적인 사례입니다.
ㄴ. 혈중 ⓐ 농도가 높아지면 ㉡ 분비가 촉진된다. (틀림)
ⓐ는 티록신입니다. 티록신의 농도가 높아지면 음성 피드백 작용이 강해지므로, 뇌하수체나 시상하부에서 나오는 TRH와 TSH(㉡)의 분비는 촉진이 아니라 강력하게 '억제'됩니다.
ㄷ. ⓐ = ㉢ 이다. (틀림)
우리가 밝혀낸 바와 같이 ⓐ는 티록신(㉠)입니다.
㉢은 남은 두 호르몬(TRH, TSH) 중 하나이므로 ⓐ와 ㉢은 서로 다른 호르몬입니다.
따라서, 최종 정답
즉, 올바른 설명은 ㄱ 하나이므로, 정답은 ㄱ인 것입니다.
