지대기지

암 치료에 사용되는 항암제는 세포 독성 항암제와 표적 항암제로 나뉜다. 파클리탁셀과 같은 세포 독성 항암제는 세포 분열을 방해하여 세포가 증식하지 못하고 사멸에 이르게 한다. 그러므로 세포 독성 항암제는 암세포뿐 아니라 정상 세포 중 빈번하게 세포 분열하는 종류의 세포도 손상시킨다. 이러한 세포 독성 항암제의 부작용은 이 약제의 사용을 꺼리게 하는 주된 이유이다. 반면에 표적 항암제는 암세포에 선택적으로 작용하도록 고안된 것이다. 암세포에서는 변형된 유전자가 만들어낸 비정상적인 단백질이 세포 분열을 위한 신호 전달 과정을 왜곡하여 과다한 세포 증식을 일으킨다. 암세포가 종양으로 자라려면 종양 속으로 연결되는 새로운 혈관의 생성이 필수적이다. 표적 항암제는 암 세포가 증식하고 종양이 자라는 과정에서 어느 ..

견과류와 같이 지방질을 많이 함유하고 있는 식품을 장기간 저장하다 보면 불쾌한 냄새가 나기도 한다. 이는 대개 산패로 인해 발생한다. 산패는 저장 중인 식품에서 비정상적인 맛과 냄새가 나는 현상을 말한다. 지방질이 공기에 장시간 노출되어 열, 빛 등의 영향을 받으면 산화 작용이 일어나 산패에 이르게 된다. 이러한 산패는 지방질을 구성하는 성분의 구조와 관련이 있다. 일반적으로 지방질은 사슬 모양을 이루고 있으며 지방질 한 분자에는 글리세롤 한 분자와 지방산 세 분자가 결합되어 있다. 지방산은 탄소끼리의 결합을 중심으로 탄소와 수소, 탄소와 산소의 결합을 포함한 사슬 구조로 이루어져 있으며 글리세롤과 결합된 탄소를 제외한 모든 탄소는 수소와 결합되어 있다. 지방산에서 탄소끼리의 결합은 대부분 단일결합인데 ..

우리가 사물을 분간하고 세상을 인식하기 위해서는 망막의 역할이 중요하다. 망막은 동공을 통해 들어온 빛이 상을 맺는 곳이며, 그 빛 자극을 우리의 뇌가 인지할 수 있도록 전기적 신호로 바꾸어 뇌로 전달하는 신경 조직이다. 따라서 망막이 제 역할을 하지 못한다면, 빛이 아무리 충분해도 우리가 사물을 제대로 인식하는 것은 어렵게 된다. 망막은 광수용체, 양극세포, 신경절세포 등으로 이루어져 있다. 이 중 빛 자극을 전기적 신호로 바꾸는 부분은 광수용체이다. 광수용체는 막대세포와 원뿔세포를 일컫는데 이들은 빛의 밝기에 따라 서로 다른 역할을 한다. 막대세포는 망막의 주변부에 분포하고 주로 0.1Lux 이하의 어두운 곳에서 약한 빛을 감지한다. 막대세포에는 빛에 대한 민감도가 뛰어난 로돕신이라는 광수용 색소가 ..

탄수화물, 단백질, 지방은 체내에 에너지를 제공하는 물질로 모두 여러 개의 성분으로 구성되어 있다. 이 물질들은 음식물과 소화액이 섞인 걸쭉한 수용성 혼합물인 미즙의 상태로 소화된다. 탄수화물은 당을, 단백질은 아미노산을 기본 단위로 결합되어 있으며 수용성을 띤다. 그러나 지방은 지방산 3개와 글리세롤 1개가 결합한 트리글리세리드가 기본 단위인데, 트리글리세리드는 물에 녹지 않는 소수성을 띠며 자기들끼리 쉽게 응집되어 지방 덩어리를 이루는 특성이 있다. 또한 탄수화물은 입과 소장에서, 단백질은 위와 소장에서 소화가 주로 진행되나 지방은 그 특성으로 인해 소장에서 소화가 주로 이루어진다. 지방의 소화에는 ㉠라이페이스(lipase)와 ㉡담즙염(bile salt)이 관여한다. 라이페이스는 지방을 분해하는 소화..

우리 몸은 단백질의 합성과 분해를 끊임없이 반복한다. 단백질 합성은 아미노산을 연결하여 긴 사슬을 만드는 과정인데, 20여 가지의 아미노산이 체내 단백질 합성에 이용된다. 단백질 합성에서 아미노산들은 DNA 염기 서열에 담긴 정보에 따라 정해진 순서대로 결합된다. 단백질 분해는 아미노산 간의 결합을 끊어 개별 아미노산으로 분리하는 과정이다. 체내 단백질 분해를 통해 오래되거나 손상된 단백질이 축적되는 것을 막고, 우리 몸에 부족한 에너지 및 포도당을 보충할 수 있다. 단백질 분해 과정의 하나인, 프로테아솜이라는 효소 복합체에 의한 단백질 분해는 세포 내에서 이루어진다. 프로테아솜은 유비퀴틴이라는 물질이 일정량 이상 결합되어 있는 단백질을 아미노산으로 분해한다. 단백질 분해를 통해 생성된 아미노산의 약 7..

음식이 상한 것과 가스가 새는 것을 쉽게 알아차릴 수 있는 것은 우리에게 냄새를 맡을 수 있는 후각이 있기 때문이다. 이처럼 후각은 우리 몸에 해로운 물질을 탐지하는 문지기 역할을 하는 중요한 감각이다. 어떤 냄새를 일으키는 물질을 ‘취기재(臭氣材)’라 부르는데, 우리가 어떤 냄새가 난다고 탐지할 수 있는 것은 취기재의 분자가 코의 내벽에 있는 후각 수용기를 자극하기 때문이다. 일반적으로 인간은 동물만큼 후각이 예민하지 않다. 물론 인간도 다른 동물과 마찬가지로 취기재의 분자 하나에도 민감하게 반응하는 후각 수용기를 갖고 있다. 하지만 개[犬]가 10억 개에 이르는 후각 수용기를 갖고 있는 것에 비해 인간의 후각 수용기는 1천만 개에 불과하여 인간의 후각이 개의 후각보다 둔한 것이다. 우리가 냄새를 맡으..

1960년대 미국의 학자 맥아더 등은 “군집 * 에 따라 종의 수가 왜 다른가?”라는 의문을 지니고, 섬을 활용해 이를 연구했다. 섬은 육지보다 좁고 주변 군집들과 격리되어 있어 종의 수 연구에 적합한 환경을 제공하였기 때문이다. 이들은 종의 이입률과 멸종률, 섬의 면적, 육지로부터의 거리 등이 섬의 종 다양성을 결정하는 요인이라고 설명하였는데, 이를 ‘섬생물지리 평형설’이라고 부른다. 이 학설에 따르면, 이입률과 멸종률을 통해 섬의 종 수가 결정되는 과정을 알 수 있다. 이입률은 새로운 종이 일정 기간 섬으로 이입되는 비율이고, 멸종률은 섬에 있던 기존 종이 일정 기간 사라지는 비율이다. 육지는 섬으로 이주해 가는 종의 공급원으로, 육지의 종 수가 섬으로 이입되는 종 수에 영향을 준다. 식물의 종자와 ..

알츠하이머병과 같은 퇴행성 신경 질환이 일부의 사람들에게만 생기는 이유는 무엇일까? 그리고 대부분의 사람들이 이러한 질병에 잘 걸리지 않는 이유는 무엇일까? 이것은 ‘소포체 스트레스’와 ㉠ ‘소포체 스트레스 반응’과 관련이 있다. 소포체는 세포 내의 소기관으로, 소포체로 유입된 단백질을 가공한다. 그런데 소포체 내에서 칼슘 농도 변화 등이 발생하면, 단백질이 정상적인 입체 구조를 잃어버리는 변성이 일어나 비정상적 단백질이 축적된다. 이런 상태가 지속되어 소포체의 기능이 저하되는 것을 소포체 스트레스라고 한다. 소포체 스트레스의 원인이 되는 단백질의 변성은 소포체 내의 ‘단백질의 접힘(folding)’과 관련이 있다. 단백질의 접힘은 과 같은 과정을 거친다. 소포체로 유입된 단백질은 소포체에서 정교하게 꼬..

찰스 다윈은 어린 식물이 빛의 방향으로 휘는 것을 보고 어린 식물의 일부 부위를 가리거나 절단한 후 햇빛에 노출시키는 실험을 진행하였다. 이 실험 이후에 보이센옌센은 식물이 특정 부분에서 빛을 인식하고, 그 부분에서 화학 물질이 줄기를 따라 뿌리 쪽으로 이동한다는 것을 실험으로 확인하였다. 벤트는 이 화학 물질을 ‘옥신’이라고 이름 지었다. 식물은 분열 조직이 있는 줄기의 맨 윗부분에서 옥신을 만들고, 이 옥신이 뿌리 쪽으로 이동한다. 옥신은 주로 식물 세포를 신장시키는 역할을 한다. 대표적인 옥신인 IAA는 이온화되지 않은 형태인 IAA와 이온화된 형태인 IAA⁻의 두 가지로 세포벽에 존재한다. 이온화되지 않은 옥신은 확산되어 세포질로 유입된 후 IAA⁻과 H⁺으로 이온화된다. 하지만 세포벽에 이온화된..

사람들 중에는 유독 길눈이 밝아 길을 잘 찾는 사람이 있는가 하면, 여러 번 갔던 길도 잘 못 찾는 사람도 있다. 이처럼 사람들의 공간 지각 능력에 차이가 나는 이유가 무엇일까? 그것은 대뇌의 측두엽 안쪽에 있는 해마와 이를 감싸고 있는 내후 각피질의 신경 세포들로 설명할 수 있다. 1970년대 오키프는 뇌가 어떻게 내비게이션의 역할을 하는지를 밝히고자 기억력과 관계 깊은 해마 연구에 몰두했다. 그래서 실험용 쥐의 해마에 전극을 꽂고 신경 세포가 내는 전기 신호를 기록하였다. 이 방법은 감각 정보가 전기 신호로 바뀌어 복잡한 신경 세포망을 거칠 때, 역치값 * 보다 약한 자극에는 신경 세포가 반응을 안 하다가 역치값 이상이 되면 반응한다는 점을 이용하였다. 실험 끝에 오키프는 실험용 쥐가 특정 장소에 가..

자동차는 에너지가 있어야 달릴 수 있다. 마찬가지로 사람도 에너지가 있어야 활동할 수 있다. 에너지는 사람이 체온을 조절하고 유지하는 데 가장 많이 쓰이고 생장하거나 운동하는 등에 이용된다. 이러한 에너지를 얻게 되기까지의 일련의 과정을 호흡이라고 한다. 호흡은 외호흡과 내호흡으로 이루어진다. 외호흡은 폐의 폐포와 모세혈관 사이에서 일어나는 산소와 이산화탄소의 기체 교환을 말한다. 모세혈관과 조직 세포 사이에서도 산소와 이산화 탄소의 기체 교환이 이루어지는데, 이에 의해 모세혈관을 통해 조직 세포에 들어온 산소가 영양소와 결합하여 영양소가 산화되면서 에너지가 발생하는 과정을 내호흡이라고 한다. 그렇다면 영양소가 산화되어 에너지가 발생하기까지의 과정은 어떻게 이루어질까? 이 과정은 세 가지의 주요 단계를 ..

동물들은 홍채에 있는 근육의 수축과 이완을 통해 눈동자를 크게 혹은 작게 만들어 눈으로 들어오는 빛의 양을 조절하므로 눈동자 모양이 원형인 것이 가장 무난하다. 그런데 고양이와 늑대와 같은 육식동물은 세로로, 양이나 염소와 같은 초식동물은 가로로 눈동자 모양이 길쭉하다. 특별한 이유가 있는 것일까? 육상동물 중 모든 육식동물의 눈동자가 세로로 길쭉한 것은 아니다. 주로 매복형 육식동물의 눈동자가 세로로 길쭉하다. 이는 숨어서 기습을 하는 사냥 방식과 밀접한 관련이 있는데, 세로로 길쭉한 눈동자가 사냥감과의 거리를 정확히 파악하는 데 효과적이기 때문이다. 일반적으로 매복형 육식동물은 양쪽 눈으로 초점을 맞춰 대상을 보는 양안시로, 각 눈으로부터 얻는 영상의 차이인 양안시차를 하나의 입체 영상으로 재구성하면..

우리가 섭취한 영양소로부터 생활에 필요한 에너지를 얻거나 몸에 필요한 물질을 합성하는 과정은 모두 화학 반응에 의해 이루어진다. 이 화학 반응의 속도를 변화시키는 물질이 촉매이다. 촉매는 정촉매와 부촉매로 구분되는데, 활성화 에너지와 반응 속도를 통해 설명할 수 있다. 활성화 에너지란 어떤 물질이 화학 반응을 일으키기 위해 필요한 최소한의 에너지이다. 활성화 에너지가 낮아지면 반응 속도가 빨라지고, 활성화 에너지가 높아지면 반응 속도가 느려지게 된다. 이러한 활성화 에너지를 낮추는 것이 정촉매이고, 활성화 에너지를 높이는 것이 부촉매이다. 우리 몸속에도 이러한 촉매가 존재하는데, 효소가 그러하다. 대부분의 효소는 생체 내에서 화학 반응을 빠르고 쉽게 일어나게 한다. 예를 들어 소화 효소인 펩신이 분비되어..

고래의 유선형 몸매나 북극곰의 흰색 털처럼 주어진 환경에 어울리는 생물학적 ‘적응’은 어떻게 일어났을까? 찰스 다윈은 『종의 기원』에서 ‘자연선택에 의한 진화’를 그 해답으로 제시하였다. 개체[각주:1]의 번식에 도움이 되는 유전적 변이만을 여러 세대에 걸쳐 우직하게 골라내는 자연선택의 과정이 결국 환경에 딱 맞는 개체를 만들어낸다는 것이다. 다윈은 자연선택이 각 개체의 적합도(fitness), 즉 번식 성공도를 높이는 방향으로 ⓐ 일어난다고 보았다. 그렇다면 자신은 번식을 하지 않으면서 집단을 위해 평생 헌신하는 일벌이나 일개미의 행동은 어떻게 설명할 수 있을까? 다윈은 그와 같은 경우 집단의 번성에 이득을 주므로 자연선택이 되었다고 결론을 내렸는데, 이것은 자연선택이 개체에게 이득이 되는 방향으로 일..

빛은 망막의 광수용기 세포에서 수용되어 전기 신호로 변환 된 뒤, 뇌의 시각 피질로 전달된다. ㉠ 후벨과 위젤은 망막에 비춰진 빛에 대해 고양이의 시각 피질 세포가 어떻게 반응하는지 실험하였다. 그들은 이를 통해 시각 피질 세포가 망막의 일정 영역 내 광수용기 세포들과 연결되어 있다는 사실을 알아냈다. 하나의 시각 피질 세포와 연결된 망막상의 일정 영역을 해당 시각 피질 세포의 ‘수용장’이라고 한다. 또한 이 실험을 통해 시각 피질이 하위의 ‘단순 세포’와 상 위의 ‘복잡 세포’의 다층 구조로 구성되어 있다는 점이 밝혀졌다. 단순 세포와 복잡 세포 모두 각각의 수용장에 비친 특정한 각도를 가진 선분 모양의 빛에 활성화된다. 하지만 단순 세포가 수용장 내 특정 위치의 빛에만 활성화되는데 반해, 복잡 세포는..