생명공학과학23 효소 속에서도 양자역학이 일어날까?｜수소 터널링은 효소 반응을 어떻게 도울까 우리 몸속에서는 지금 이 순간에도 셀 수 없이 많은 화학반응이 일어나고 있습니다.음식을 분해하고, 에너지를 만들고, DNA를 복제하고, 손상된 분자를 고치는 과정 대부분에는 효소(enzyme)가 관여합니다.효소는 화학반응을 빠르게 만들어주는 생체 촉매입니다.그런데 효소가 어떻게 이렇게 빠른 반응을 만들어내는지 들여다보다 보면 예상하지 못했던 물리학이 등장합니다.바로 양자역학입니다.여기서 먼저 조심해야 할 것이 있습니다.“생명체가 양자역학을 이용한다.”라는 표현만 보면 마치 세포가 특별한 양자컴퓨터처럼 움직이는 것처럼 느껴질 수 있습니다.그런 뜻은 아닙니다.분자와 전자는 본래 양자역학의 법칙을 따르기 때문에 모든 화학반응의 바닥에는 양자역학이 있습니다.과학자들이 특별히 관심을 갖는 질문은 조금 다릅니다.효.. 2026. 9. 11. 라디칼 페어 메커니즘이란 무엇인가 철새가 지구 자기장을 감지하는 과정에 양자역학이 관여할 수 있다는 이야기가 있습니다. 그 중심에 있는 것이 바로 ‘라디칼 페어 메커니즘(Radical Pair Mechanism)’입니다.이름은 어려워 보이지만 원리는 의외로 단순합니다. 두 전자의 상태가 자기장의 영향을 받고, 그 차이가 화학반응의 결과를 바꿀 수 있다는 것입니다.라디칼 페어란 무엇일까?라디칼은 짝을 이루지 못한 전자를 가진 화학종입니다. 특정 화학반응에서 이런 라디칼 두 개가 거의 동시에 만들어지면 이를 라디칼 페어, 즉 라디칼쌍이라고 부릅니다.철새 자기장 연구에서는 눈의 망막에 존재하는 후보 단백질인 크립토크롬이 중요한 역할을 할 가능성이 연구되고 있습니다.전자의 스핀이 핵심이다전자에는 ‘스핀’이라는 양자역학적 성질이 있습니다.라디칼쌍.. 2026. 9. 11. 유전자가 있는데도 발현되지 않는 이유 우리 몸의 세포 대부분은 거의 같은 DNA를 가지고 있습니다. 그런데 눈 세포는 눈의 일을 하고, 간세포는 간의 일을 합니다.같은 유전자를 가지고 있는데 왜 서로 다른 세포가 만들어질까요?핵심은 유전자를 ‘가지고 있는 것’과 그 유전자를 ‘사용하는 것’은 전혀 다른 문제라는 점입니다.유전자 발현이란 무엇일까?유전자 발현은 DNA에 저장된 정보를 이용해 RNA나 단백질 같은 기능성 산물을 만드는 과정입니다.쉽게 말하면 DNA가 거대한 요리책이라면 유전자는 각각의 레시피입니다. 요리책에 레시피가 있다고 해서 매일 모든 음식을 만드는 것은 아닙니다.세포도 필요한 유전자만 골라 사용합니다.전사인자가 유전자의 스위치를 조절한다유전자가 작동하려면 먼저 DNA 정보를 RNA로 옮기는 ‘전사’가 시작되어야 합니다.이 .. 2026. 9. 11. 새의 눈에 있는 크립토크롬은 무엇을 할까 철새의 눈에는 우리가 보는 것과 전혀 다른 특별한 나침반이 숨어 있을지도 모릅니다.그 후보가 바로 ‘크립토크롬(Cryptochrome)’이라는 단백질입니다. 크립토크롬은 빛에 반응하는 단백질 계열인데, 일부 조류에서는 지구 자기장을 감지하는 과정에도 관여할 가능성이 연구되고 있습니다.그렇다면 새의 눈 속 크립토크롬은 정확히 무엇을 하는 걸까요?크립토크롬은 빛에 반응하는 단백질이다크립토크롬은 식물과 동물을 포함한 여러 생물에서 발견됩니다. 종류에 따라 생체시계를 조절하거나 빛과 관련된 신호 전달에 참여합니다.새의 망막에서도 여러 종류의 크립토크롬이 발견됐습니다. Cry1a, Cry1b, Cry2, Cry4 등이 대표적이며 각각의 역할이 완전히 같은 것은 아닙니다.쉽게 말하면 크립토크롬이라는 이름 아래 서로.. 2026. 9. 10. 프리온은 DNA 없이 어떻게 정보처럼 퍼질까 바이러스조차 증식하려면 DNA나 RNA 같은 유전정보가 필요합니다. 그런데 프리온은 DNA도 RNA도 없으면서 자신의 상태를 다른 단백질로 퍼뜨릴 수 있습니다.도대체 단백질이 어떻게 ‘정보’를 전달하는 걸까요?프리온은 무엇일까?우리 몸에는 정상적인 프리온 단백질인 PrP가 존재합니다. 보통 정상 형태를 PrPᶜ, 프리온 질환과 관련된 비정상적으로 접힌 형태를 흔히 PrPˢᶜ라고 표현합니다.흥미로운 점은 두 단백질의 아미노산 서열이 달라서 문제가 생기는 것이 아니라, 같은 단백질이 서로 다른 입체구조를 가질 수 있다는 것입니다.잘못 접힌 모양 자체가 정보가 된다단백질은 단순한 실처럼 존재하지 않고 특정한 3차원 구조로 접힙니다.프리온의 독특한 점은 비정상적으로 접힌 PrP가 정상 PrP와 만나면 정상 단백.. 2026. 9. 10. 생체분자 응축체와 액체-액체 상분리란 무엇인가 세포 안의 물질을 나누려면 반드시 막이 필요할까요?놀랍게도 세포는 막을 만들지 않고도 특정 단백질과 RNA를 한곳에 모아 작은 공간을 만들 수 있습니다. 이런 구조를 ‘생체분자 응축체(Biomolecular Condensate)’라고 부릅니다. 그 형성 원리로 가장 많이 연구되는 것이 액체-액체 상분리, 즉 LLPS입니다.액체-액체 상분리란 무엇일까?LLPS는 하나의 균일한 액체가 서로 성질이 다른 두 액체 상태로 분리되는 현상입니다.익숙한 비유로는 물속에서 기름방울이 따로 모이는 모습을 떠올릴 수 있습니다. 세포에서는 단백질이나 RNA 같은 생체분자가 특정 조건에서 서로 모여 농도가 높은 영역과 낮은 영역을 만들 수 있습니다.생체분자 응축체는 어떻게 만들어질까?단백질과 RNA 사이에는 약한 정전기적 상.. 2026. 9. 10. 이전 1 2 3 4 다음