과학/생물

면역계(Immune System)

면역 면역이란 신체에 침입하여 손상을 입힐 수 있는 요소에 대응하여 이들을 제거하고 대응하는 능력이에요. 발달된 면역계를 가진 개체는 자신을 해칠 수 있는 물질의 침입과 공격을 방어하여 그렇지 않은 개체들에 비해 생존에 유리하게 되었고, 이는 생명이 면역계를 진화시키게 하였죠. 면역계에서 항원(antigen, Ag)은 면역반응을 발생시키는 물질이에요. 이들은 대부분 생명에 독성을 가지고 있으며 세균, 바이러스, 화학물질, 암세포가 포함되지만 독성이 없는 물질이나 심지어는 신체의 일부도 항원으로 인식되기도 하지요. 예를 들어 알레르기는 식품, 먼지, 꽃가루 등 독성이 없거나 미미한 물질에 대하여 신체가 격렬한 면역반응을 일으켜 발생되는 질환이에요. 알레르기를 일으킬 수 있는 화학물질은 매우 매우 다양하지요..

mRNA 백신

백신이란 몸이 약화되거나 독성이 없는 병원체를 미리 경험하게 하여 나중에 진짜 병원체가 침입했을 때 적응 면역을 발휘할 수 있게 해주는 약이다. 약화되거나 독성이 없는 병원체를 주사하는 방법에 따라 백신의 종류는 갈리는데, 진짜 병원체의 힘만 빼고 주사하는 생백신부터, 병원체의 작용기만 따로 분리해서 주사하는 백신까지 종류는 많다. 이번 글에서 설명할 mRNA 백신은 병원체를 주사하기 위해 mRNA를 사용하는 백신이다. 우선 mRNA 백신 외에도 다른 백신들부터 보자. 생백신은 병원체를 약화시킨 후 몸속으로 주입한다. 좀 경악스럽지만 실제로 사용하는 방법이다. 이 방식은 메커니즘이 간단하고, 대량 배양만 하면 만드는 것 자체는 어렵지 않지만 면역을 얻으려고 맞은 백신에 감염되는 일이 생길 수도 있는 치명..

mRNA는 무엇일까?

mRNA 백신은 기존 DNA백신을 대체할 새로운 백신으로 과거부터 연구되어왔다가 코로나바이러스-19의 대유행으로 급부상한 백신의 종류이다. mRNA백신은 어떻게 작동하고, 기존 백신과 무엇이 다를까? 이번 글에서는 mRNA 백신을 이해하기 위한 기본 지식, mRNA에 대해 알아본다. mRNA는 Messenger RNA의 줄임말로 단백질 합성을 위해 핵 속의 DNA 정보를 복사해서 핵 밖으로 전달해주는 역할을 한다. ATGC 4개의 염기로 구성된 DNA와 달리 mRNA는 AUGC 염기로 이루어져 있다. 티민 대신 우리실 염기를 가지고 있다. 물론 대응관계는 DNA와 동일하게 AU, GC이다. 다음은 DNA가 mRNA로 전사된 예시이다. DNA: 3' ACACGTGGATTC 5' mRNA: 5' UGUGCA..

인간은 결국 식량부족을 맞이할 수 밖에 없을까?

식량은 모든 개체가 필요로 하는 대표적인 자원이다. 개별 개체들은 식량을 얻기 위해 노력하고, 모든 개체군은 식량의 한계에 부딪혀 성장을 멈출 수밖에 없다. 이는 인간에게도 예외 없이 적용된다. 토마스 로버트 맬서스는 자신의 책 "인구론"에서 인간 개체군의 성장은 기하급수적이지만, 식량생산의 증가는 산술급수적이라 식량부족은 언젠가는 닥칠 운명이라고 경고했다. 즉, 언젠가는 식량생산능력보다 인구수가 늘어나 모든 사람에게 식량을 주지 못할 수 도 있다는 말이다. 식량생산을 막는 근본적인 요소는 질소 고정이다. 식물이 자라는데 필요한 햇빛, 물, 공기는 무제한으로 많다. 하지만 흔히 지력이라고 하는 땅의 질소성분은 그렇지 않다. 물론 대기에는 질소가 넘치도록 많다. 하지만 대기의 질소 기체($\mathrm{N..

진화론

식량과 죽음을 둘러싼 자연에서의 전쟁은 생식할 수 있는 발달된 개체, 즉 고등생물이 탄생하게 하였다. 하나, 혹은 적은 수의 생명이 살아가기 시작하고, 이 행성이 중력에 법칙에 따라 도는 동안 너무나도 간단한 기원은 가장 아름답고 경이로운 형태로 존재해왔고, 존재하고 있으며, 진화해나갔다. 이러한 생명에는 장엄함이 있다. 찰스 다윈. 종의 기원 아주 오래전, 우연한 이유로 지구에는 자신의 정보를 후손에게 전달하는 유기체가 처음 생겼다. 이 유기체의 이름은 LUCA, 최초의 생명이라는 뜻이다. 지구상의 모든 종은 이 LUCA에서 진화했다는 것이 진화론의 설명이다. 진화는 생물이 무언가 더 발전된 형태로 바뀌는 것을 의미한다. 진화의 결과로 생명은 더욱 복잡해지고, 정교해졌다. 처음 다윈이 진화론을 주장했을..

인체의 순환계

순환계는 인체에 산소와 양분을 공급하고, 이산화탄소와 노폐물을 수거하는 시스템이다. 흔히 알고 있는 심장, 혈관 등이 이 계에 속한다. 이 글에서는 인체의 순환계에 대해 알아본다. 순환계의 구조와 역할 사람의 몸에서 순환계는 크게 다음 역할을 맡는다. 양분, 산소, 에너지 공급 이산화탄소, 노폐물 수거 체온 유지 호르몬 전달 이 과정은 호흡과도 연관 깊다. 호흡에 필요한 에너지와 산소를 순환계에서 공급하고, 그 결과 생성된 이산화탄소와 노폐물은 순환계를 통해 제거된다. 순환계는 크게 혈관과 심장으로 이루어져 있다. 익히 알 듯 심장은 혈액이 이동하도록 압력을 만들고, 혈관은 혈액이 이동하는 경로의 역할을 한다. 위 그림은 순환계의 모습을 모식적으로 그린 것이다. 심장에서 나온 혈액은 대동맥을 거쳐 몸 구..

생물의 에너지 획득

생물에게 에너지란 매우 중요한 존재이다. 생명을 유지하는 모든 대사활동은 기본적으로 에너지를 필요로 하기 때문이다. 숨 쉬는 것, 심장을 뛰게 하는 것, 생각하는 것... 뭐 하나 에너지 없이 가능한 것은 없다. 이 글에서는 생물에게 에너지를 공급하는 세포호흡에 대해 알아보자. 호흡을 통한 에너지의 획득 생명체가 고에너지 물질로부터 에너지를 얻는 과정을 호흡이라고 한다. 호흡은 대표적인 이화 작용이며. 여기서 고에너지 물질에는 탄수화물, 단백질, 지방 등이 포함된다. 호흡은 유산소 호흡과 무산소 호흡으로 나뉜다. 둘의 차이는 이름 그대로 산소를 사용하냐, 사용하지 않느냐이다. 인간은 대부분의 에너지를 유산소 호흡으로 얻지만, 순간적으로 강한 에너지를 사용하거나(역도, 근력운동 등), 산소가 부족한 상황(..

혈액 - ABO 혈액

ABO혈액형은 우리가 흔히 말하는 A형, B형, AB형, O형이다. 이 글에서는 ABO혈액형과 각 혈액형의 특징과 유전. 마지막으로 돌연변이 혈액형에 대해 알아본다. 이 글에서는 ABO혈액형만 다룹니다. Rh혈액형은 여기를 참조해주세요. ABO 혈액형의 응집원과 응집소 ABO혈액형에는 응집원 A, 응집원 B, 응집소 α, 응집소 β가있다. 응집원은 항원의 역할을 하며 혈액 속 적혈구 표면에 있으며 응집소는 항체의 역할을 하며 혈액 속 혈장에 있다. 같은 타입의 응집원과 응집소가 만나게되면 항원-항체반응이 일어나서 혈액이 응집된다. 응집원 A는 응집소 α와 응집하고, 응집원 B는 응집소 β와 반응하여 응집한다. 다음은 각 ABO혈액형에 따른 응집원과 응집소의 유무이다. A형 B형 AB형 O형 응집원 응집원..