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>안녕하세요 생명과학부에 재학중인 학부생인데요 >독성학을 이번 중간고사 기간에 시험보다가 시험문제중에 >궁금한 문제가 있어서요.. >대학시험문제는 수능모의고사같이 다시 볼 필요가 없어서 >덮고 넘어가는 습관이 있는데 안좋은 습관이더라구요. >그래서 여쭤봅니다. > > >문제) HA ↔ H+ + A- Q= [H][A]/ [HA] > >pK가 5인 산 HA가 있다. stomach의 pH는 2이고, Intestine의 pH는 7이다. >산 HA는 어느 organ에서 epitherial tissue를 통한 흡수율이 높겠는가? > >이건데요.. > >제가 궁금한것은 다음과 같습니다! > >1. pH가 5라는 것은 pH가 5인 환경에서 logQ값이 1이므로 HA의 농도가 더 높다는 뜻이다. >따라서 pH2인 환경에서는 HA의 농도가 더 높아진다... >이 말이 맞는 말인가요? 왜 그런지 더 자세히 설명해주세요. 평형이동에 의한 원리맞나요? > >사실 대략적으로 나름 생각해 봤는데요.. >산성환경에서는 양성자 농도가 높으므로 산HA가 양성자를 잃을 필요가 >없으니 계속 HA상태로 존재해야 한다. 따라서 lipophilic상태의 HA가 stomach cell에서 잘 흡수된다. 반대로 pH7환경에서는 양성자농도가 낮으므로 >산HA가 양성자를 잃고 A- 이온상태로 더 많이 존재해야 한다. 이온상태의 Hydrophilic한 A-는 하이드로포빅한 세포막에 흡수가 잘 되지 않아 HA의 흡수율이 낮다.. > >근데.. 좀더 정량적으로, 원리적(?)으로 속시원한 설명이 없나요? 다른 조건에서도 >적용시킬수 있는 확실한 개념과 원리를 제시해 주세요.ㅠㅠ > >2. 두번째는.. 위 문제에서 나머진 다똑같은데.. 산이 아니라 염기 A-로만 흡수대상이 바뀌면 >위 문제의 답이 바뀌나요? 제 친구는 산이 아니라 염기이므로 장에서 HA상태가 더 많이 존재하니까 답은 장이래요.. 이말 맞나요?? > >3. 세번째는 지혜를 구하려고 하는데요.. >생명과학을 공부하면서 개인적으로 제 생물학적 통찰력(biological insight)이 많이 >부족하다는 생각을 합니다. 생물학을 공부하다보면 더욱 high resolution으로 막 파고들어가잖아요? 그래서 교수님들은 우리에게 나무에 너무 집착하지말고 숲을 보라는 조언을 많이 해주십니다. >즉, 전체적인 원리를 이해하라는 말씀이신 것 같은데 아직 감이 안잡힙니다. >또 개인적으로 존경하는 어떤 교수님은 생물학은 암기과목이 아니라 이해하는 과목이라고 말씀해주셨는데 어떻게 그런것을 기를수 있을까요? 생물학을 공부하면서 개념들을 이해했다고 생각했는데 사실은 이해한것이 아니라 대충 아는 것이었습니다. 아니면 암기된것이거나.. 응용문제가 나오면 어려워요.ㅠ 개념과 개념의 연결과 원리의 응용력이랄까? 이런게 어려워요.ㅠㅠ > >수사학에서도 은유법이 최고의 묘사법이듯, 과학도 비슷한것 같습니다. >관련없어 보이는 두 현상에서 공통적 원리나 개념을 추출하여 서로 연결짓는 능력.. >전 이 능력을 기르고 싶어요. > >그리고 노벨상을 받은> 과학자들을 보면 단순해 보이는 현상에 착안하여 기본원리를 응용해 위대한 가설 또는 발견을 세워내잖아요? 그런 통찰력을 기르는 방법 좀 가르쳐 주세요. > >이렇게 써놓고 보니 제가 방법론에만 집착한것 같지만, 학문에 있어서 열정을 갖고 있다면(물론 그 열정의 기준은 개인마다 다르겠지많요) 다음 문제는 방법론이라고 생각합니다. >수년에서 수십년을 연구해 오신 분들은 다들 어떻게 남보다 앞서가는 방법을 갖고 계신지 >궁금합니다. 우선 질문하신 내용을 설명하기 위해서는 Henderson–Hasselbalch euqation을 사용해서 설명해야 합니다. 이 equation은 화학과 생물학적 시스템에서 사용하는 식으로서 buffer의 pH를 측정하고, 산-염기 반응에서 equilibrium pH를 측정하기 위해서 사용하는 식입니다. 즉, 질문하신 1번에 대한 답은 pK가 5인 화합물일 경우에는 i)pH=2에서인 경우는 log([A-]/[HA]) = -3 이므로 결국 [HA]의 농도가 [A-] 농도보다 높다는 의미입니다. 결국 전하를 띄지 않은 형태의 물질이 major로 존재하고 있기 때문에 위벽에 흡수가 빨라질수 있습니다. 반대로 소장에서는 pH가 중성에 가까우므로 log([A-]/[HA]) = 2 이므로 상대적으로 전하를 띄는 [A-]의 농도가 높기 때문에 소장에서는 소장세포벽에 흡수가 잘 안될 수 있습니다. 질문자분께서 언급한 “pH가 5라는 것은 pH가 5인 환경에서 logQ값이 1이므로 HA의 농도가 더 높다는 뜻“이 아니라 A-와 HA의 농도가 비슷하다는 의미입니다. 즉 버퍼의 경우는 버퍼의 capacity가 최대가 되는 지점을 갖게됩니다. 이 개념은 일반적으로 약물이 위와 소장에서의 흡수율을 비교할때 많이 이용해서 설명되는 윈리입니다. 또한 버퍼 capacity를 설명할때도 유용한 식입니다. ii) i)에서 설명드린바와 같이 위와 장에서 흡수율은 그 물질이 가지고 있는 pka값에 따라 좌우하게 됩니다. pKa값이 pH보다 클 경우에는 [HA]의 농도가 더 높다는 의미이고 pKa값이 pH보다 낮을 경우는 [A-]의 농도가 상대적으로 높아지게 되므로 위, 장에서의 흡수률이 차이게 나게 됩니다. A-로 흡수대상이 바뀌면 반대가 되는 셈입니다. 그러나 위점막이나 장 점막은 대부분 인지질로 되어 있기 때문에 A-는 막에서 흡수가 잘 안될 것입니다. iii) 넓게 보는 시각은 풍부한 경험에서 나온다고 생각이 됩니다. 수많은 시행착오를 거쳐서 쌓여진 경험을 가질때 비로서 나오는 것이 통찰력이라고 생각이 됩니다. 하지만 말처럼 쉽지많은 않겠죠. 대한민국에 있는 모든 과학계통의 교수님이 많이 계시지만 대한민국이 노벨상이 나오지 않는 이유도 한몫을 하겠지요. 넓게 보는 통찰력을 키우기 위해서는 더 많은 공부를 하시고 다양한 분야를 접해봐야만 비로서 나오는게 아닐까 생각됩니다. 세번째 질문에 대한 답은 딱히 정해져 있지는 않은거 같습니다. 그저 열심히 심오하게 한길을 걸어가시다 보면 조그많게 통찰력이라는 것이 보이지 않을까요..