포도주와 포도 주스 - 화학적 변화와 물리적 변화

- 화학적 변화와 물리적 변화를 헷갈려 하는 아이를 위해서 해본 설명 -  

엄마 : "다린아, 자기 성질을 여전히 가지고 있는 것이 물리적 변화, 다른 성질로 바뀌어 버린 것이 화학적 변화라는 것은 알지?" 

다린 : "네." 

엄마 : "나무를 가지고 책상을 만들었어. 이것은 물리적 변화야. 책상으로 형태만 바뀌었지 나무의 성질은 그대로 가지고 있거든. 책상도 불에 태우면 타잖아? 포도를 가지고 포도주스를 만들면 이것은 어떤 변화일까?" 

다린 : (생각하다가) "물리적 변화요. 포도 주스에서 여전히 포도 맛이 나니까요." 

엄마 :  "그래, 그럼 포도주는 어떨까? 포도주도 포도를 가지고 만드는데?" 

다린 : (더 오래 생각) "...." 

엄마 : "다린이는 포도주스는 마셔본 적이 있지만 포도주는 안 마셔봤지? (와인 병을 가리키며) 저기 아빠가 가져오신 포도주 있는데 어디 한번 마셔볼까? ㅋㅋ" 

다린 : "안돼요. 포도주는 술이잖아요. 취하면 어떻게 해요." 

엄마 : "맞아. 포도주는 마시면 취해. 포도 주스와는 어딘가 다른 성질이 있는거야. 원래 포도가 가지고 있지 않던 다른 성질을 가진 것으로 바뀌어 버렸지? 그러니까 이건 물리적 변화일까 화학적 변화일까?" 

다린 : "아, 화학적 변화요." 

엄마 : "그렇지. 같은 포도로 시작했는데, 어떤 변화를 거쳤느냐에 따라 다른 결과가 되었지? 포도를 꾹 짜면 포도가 으깨지면서 형태가 바뀌지? 그러면서 나온 액을 우리가 포도 주스라고 부를 수 있고 이렇게 형태만 바뀐 것을 물리적 변화라고 하는거야. 우리 눈에 보이는 포도의 형태는 없어졌지만 포도 속에 들어있던 성분들은 속에 그대로 바뀌지 않고 들어있거든.
그런데 만약 이 포도를 어떤 조건에서 일정 기간 건드리지 않고 두게 되면 포도 속의 화합물이 다른 화합물로 바뀌게 되는 일이 일어나. 그래서 '알콜'이라는 물질이 만들어지지. 이것때문에 포도주를 마시면 취하는거지. 포도가 이제 형태만 바뀐 것이 아니라 전에 없던 다른 성질을 가진 물질이 생겨버렸어. 이제부터는 포도주라고 불러줘야 하는 것이지. 이런 것을 화학젹 변화라고 해." 

- 쌀로 떡을 만드는 것, 우유로 치즈를 만드는 것, 나무로 연필을 만드는 것, 물을 얼려 얼음을 만드는 것, 며칠 전에 함께 해보았던 설탕을 녹여 뽑기를 만드는 것, 설탕을 녹여 설탕물을 만드는 것, 음식물이 썩는 것 등등...둘러보니 예로 들수 있는 것들이 참으로 많았다.- 

왜 늦게 자면 안돼요?-밤에 잠을 안자려고 하는 아이에게

엄마:  (로보트 목소리 흉내를 내며) "10분 전 9시! 10분 전 9시! 어린이들은 이제 잠 잘 준비를 해야할 시간입니다." 

다린: "아, 엄마. 이거 쪼~끔만 더보다 잘께요." 

엄마: "그거 쪼~끔 남은 거 내일 계속 봐도 돼." 

다린: "궁금해서 결과를 보고 싶은데...아, 그런데 엄마는 왜 꼭 9시에 자라고 해요? 제가 무슨 기계인가요? 매일 9시가 되면 자야 되게." 

엄마: "먹는 것만 잘 먹는다고 키가 자라는게 아니더라, 엄마를 보니까. 잠도 잘 자야 키가 쑥쑥 자라지. 엄마가 어렸을 때 잠을 참 안 잤거든. 네 나이에는 9시간은 자야 충분해." 

다린: "그럼, 오늘 좀 늦게 자서 내일 좀 늦게 일어나면 되잖아요. 언제 자든 9시간만 채우면 되는 것 아닌가요?" 

엄마: "얼만큼 자느냐만 중요한게 아니라 사실 언제 자느냐 하는 것도 중요하거든? 대낮에 9시간 자는 것 보다, 해가 지고난 밤에 그만큼 잠을 자주어야 해. 그 중에서 특히 더 중요한 시간도 있는걸? 언제게?" 

다린: "잠 자는데 특히 더 중요한 시간이 있다고요? " 

엄마: " 밤 11시 부터 새벽 2시까지, 이때가 바로 그 특히 더 중요한 시간이래." 

다린: "왜요?" 

엄마: "우리 몸 속에도 시계가 있어. 우리가 시계를 보고 할 일을 하듯이 우리 몸도 몸 속의 시계에 따라서 일을 한단말야. 우리 키를 자라게 하는 물질이 있는데 이 물질이 바로 이 시계를 보면서 일을 하거든? 얘네들이 일을 하는 시간이 바로 밤 11시 부터 새벽 2시까지야. 그런데 우리가 그 시간에 잠을 자지 않고 깨어 있으면 얘네들이 밤이 아닌 줄 알고 헷갈려 한단 말야. 그러니까 제대로 일을 팡팡 할 수 있겠어?" 

다린: "우리 몸 속에 진짜 그런 시계가 있단말이예요? 우리 몸 속 어디에 있어요? " 

엄마: "뇌!" 

다린: "아~ 뇌는 정말 여러 가지 일을 하네요."

엄마: "아 그러니까 중요하지~ 뇌 중에 특히 이런 시계 역할을 하는 부위가 있지.
그런데 이 시계를 작동시키는데 뇌만큼 중요한 곳이 또 하나 있어. 어디일까?" 

다린: "엉?? 거기가 어디예요?" 

엄마: (다린이 눈을 가리키며) "바로, 여기!" 

다린: "앗, 깜짝이야." 

엄마: "이 눈으로 빛이 들어오는 것에 따라 뇌 속의 시계가 작동하는 것이거든. 눈으로 들어온 빛이 다른 전기 신호로 바뀌어서 뇌로 전달되는거지. 그러니까 잘 때 방의 불을 켜놓고 자면 안되겠지?" 

다린: "사람들은 그런 걸 다 어떻게 알아냈을까?" 

엄마: "다 알아내기는. 아직도 알려진 것 보다 알려지지 않은 것들이 많아서, 많은 사람들이 이것에 대해 연구하고 있는 중이란다. 키를 크게 하는 물질은 이런 시계의 조절을 받는 많은 것들 중의 하나일 뿐이고, 이런 시계를 또 조절하는 다른 물질, 방법들이 있을 것이거든. 그게 또 사람들마다 차이가 조금씩 있을 것이고." 

다린: "엄마, 키가 계속 자라는 건 아니라고 하셨잖아요?" 

엄마: "그렇지, 열 여덟살 정도면 거의 다 자랄걸." 

다린: "그럼, 키 다 자라고 나면 나 얼마든지 늦게 자도 되는거지요?" 

엄마: "엄마가 괜히 열 여덟살 되면 알아서 하라고 하는줄 아니? " 

^^ 

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다린이와 한 대화를 그대로 옮긴 것은 아니고, 대화체 형식으로 글을 쓰느라 제 임의로 많이 고쳤습니다. 아이들에게 그냥 빨리 자라 하는 것보다 왜 지금 자야하는지 설명을 해주며 자라고 하면 쪼~금 더 말을 잘 듣는 것 같아서요 ^^ 

죽 먹기 싫어요.

엄마: 다린아, 오늘 아침은 죽이야. 어제 배 아파서 고생했으니까. 

다린: 엄마, 나 죽 싫어하는 거 아시잖아요. 죽 먹기 싫어요. 

엄마: 너 어쩌면 엄마랑 그렇게 똑같니. 엄마도 너 만할 때 아픈 것 보다 아프면 죽 먹어야 하는게 더 싫었는데. 

다린: 엄마도요? ㅋㅋ. 아 그런데 왜 저보고 죽을 먹으라고 하시는거예요? 진짜 왜 아프면 죽을 먹는거예요?

엄마: 그러게말이다. 엄마도 밥 하는것 보다 죽 만드는게 시간도 더 걸리고 훨씬 어렵던데 참. 

다린: 죽을 먹으면 소화가 잘 된다고 책에서 본 것 같은데. 

엄마: 딩동댕~ 맞습니다. 

다린: 그런데 왜 죽을 먹으면 소화가 잘 돼요? 

엄마: 우리가 먹는 음식의 성분을 보면 탄수화물, 단백질, 또는 지방, 이런 성분으로 되어 있거든. 그런데 얘네들이 다 똑같이 소화되는 게 아니야. 소화되기 시작하는 시점, 장소, 방법이 조금씩 다르거든. 제일 먼저 소화되기 시작하는 것이 바로 이중에 탄수화물 되겠습니다~ 

다린: 먹은 것은 전부 '위'에서 소화가 일어나는 줄 알았는데...  

엄마: 위에서 소화가 일어나는 것 맞는데 '전부'는 아닌거지. 탄수화물은 위에 도착하기도 전에 소화가 일어나기 시작하거든.  

다린: 잉? 위에 도착하기도 전이라면 어디요? 

엄마: 음식이 맨 처음 어디로 들어가지? 

다린: 입? 

엄마: 그렇지. 입에 들어오면 벌써 소화가 일어나기 시작해. 입에는 침이 있잖아. 침이 괜히 심심해서 나오는거 절대 아니거든. 침이 하는 일이 몇가지 있는데 그중 하나가 소화효소를 그 속에 가지고 있다는거야. 

다린: 그런데 아까 탄수화물만 그렇다고 하지 않으셨어요? 단백질이랑 지방은 그럼 입에서 소화가 안 일어나요? 

엄마: 아까 탄수화물이랑 단백질, 지방이 소화되는 방법이 조금씩 다르다고 했지? 탄수화물을 소화시키는 일을 하는 담당자, 단백질 소화 담당자, 지방 소화 담당자가 다 다르거든. 입의 침 속에 있는 소화 담당자는 탄수화물 소화 담당자야. 그러니까 단백질이랑 지방은 입을 거쳐 가도 입에서 소화가 시작되지는 않지. 

다린: 죽 먹는 거랑 그게 어떤 상관이 있어요? 

엄마: 엄마가  샛길로 빠지려던 참인데 땡큐~ 에, 그러니까, 죽은 여러 가지 재료로 만들지 않고 대개 간단한 재료, 즉 쌀 같은 곡류를 주 재료로 뭉근히 끓여 만들거든. 대부분이 탄수화물이란 말이지. 그래서 충분히 씹지 않아도 입에 들어가는 순간 벌써 소화가 일어나기 시작하겠지? 물론 본격적인 소화는 위와 소장을 거치면서 일어나지만 말야. 그러니까 고기라든지, 계란, 또는 기름에 볶거나 튀긴 음식 등을 먹는 것 보다 소화가 잘 되는거야. 배탈이 났다던지, 약을 먹는 중이라던지 그럴 땐 소화 기능이 약해져 있기 쉬우니까 그럴 땐 탄수화물, 지방, 단백질 등이 모두 포함된 식사를 하기보다는 탄수화물이 주 성분인 죽을 먹는거야. 탄수화물만 들어와도 우리 몸이 버틸 수 있는 에너지는 공급이 되거든. 

다린: 아, 그런데 죽도 좀 맛있을 수는 없나요? 

엄마: 맛있게 만들려면 여러가지 다른 재료, 양념이 들어가야 하는데 그러면 죽을 먹는 효과가 없겠지. 

다린: 엄마도 옛날엔 죽 싫어하셨다면서 요즘은 아플 때 죽 드시나요? 

엄마: 아니~ 죽을 먹느니 아예 아무것도 안 먹고 말때가 많지 ㅋㅋ 

다린: 엄마, 나도 아예 안 먹으면 안되요? 

엄마: 엄마는 어른이니까 안 먹고 하루쯤 버틸 수 있지만 다린이는 아직 성장기 어린이라서 안되겠습니다~ 너도 열여덟살 넘으면 네 맘대로 해도 돼.  

다린: 엄마는 뭐든지 열여덟살 넘으면 맘대로 하래... 아침 밥도 열여덟살 넘으면 먹기 싫으면 안 먹어도 된다고 하더니. 

엄마: 다린아, 열 여덟살 생각보다 금방 온다~ 

독감 예방 주사 맞고 독감에 걸리다니!

다린:  엄마, 우리 반 xx가요, 독감 예방 주사 맞고서 바로 독감에 걸려버렸대요. 열 나고 온 몸이 쿡쿡 쑤시고요. 예방 주사는 병에 걸리지 말라고 맞는 거잖아요? xx가 또 자기 맘대로 말하는거죠? 걔 원래 잘 모르는 것도 아는 척 하면서 말하기 좋아하거든요.

엄마: 그럴 수 있어. 예방 주사 맞을 때 그 주사약에 뭐가 들어있는지 혹시 아니? 

다린: 그 병에 안걸리게 하는 약 같은 것이 들어있는거 아닌가요? 

엄마: 와, 그런 약이 있으면 정말 좋겠다. 그런 주사라면 몇대라도 맞겠는데. 

다린: 아닌가요? 

엄마: 예방 주사약 속에는 그 병에 안걸리게 하는 약이 들어있는 것이 아니라 그 반대의 물질이 들어있지.  

다린: 예? 그럼 그 주사 맞고나면 그 병에 걸리게 될 거 아녜요? 

엄마: ㅋㅋ 병에 걸릴만큼 그렇게 많은 양이 몸 속으로 들어오면 안되고 아주 조~금.
        그러면 그 병으로 부터 우리 몸을 지켜주는 물질이 만들어지기 시작하거든.  

다린: 엥? 그러면 그 병에 안걸리게 하는 물질은 결국 우리 몸이 스스로 만드는거네요? 

엄마: 그렇지. 우리 몸이 얼마나 똘똘한데~ 그런데 이 물질은 그 병을 일으키는 물질, 독감의 경우에는 이게 바로 독감 바이러스인데, 이 바이러스가 아주 조금이라도 먼저 우리 몸 속에 침입해 들어와야 본격적으로 만들어지기 시작하지.  

다린: 바이러스가 먼저 싸움을 걸어와야 나서는구나! 

엄마: 맞아 맞아. 그런데 이 바이러스가 한꺼번에 갑자기 많이 들어오면 우리 몸에서 그 바이러스와 맞서 싸울 이 물질이 충분히 만들어지기도 전에 우리 몸이 바이러스에게 굴복당할 수가 있어. 그게 바로 그 병에 걸렸다고 하는 상태인거야. 

다린: 아하~ 

엄마: 그래서 그렇게 바이러스가 한꺼번에 많이 들어오기 전에 미리 아주 조금만 우리 몸에 그 바이러스를 넣어주면 병을 일으킬 정도는 되지 않으면서도 우리 몸에는 그 바이러스에 대항해서 싸울 물질들을 만들어서 나중에 그 바이러스가 많은 양이 침입해오더라도 싸울 준비를 해놓게 되는거야. 그게 바로 뭘까요?? 

다린: 그게 바로 예방주사?? 

엄마: 그렇지~ 예방 주사 맞을 때 주사약으로 무엇이 우리 몸에 들어오는 것인지 알겠지? 

다린: 그 병에 걸리게 하는 것을 아주 조~금 우리 몸에 집어 넣어주는 것이란 말이죠? 그것에 맞서 싸울 애들을 준비시키려고. 

엄마: 딩동댕~  그런데 다린이 반 xx의 경우에는 그 조금의 양으로도 병이 나고 만 것이지. 아주 특수한 경우야. 아마 독감 예방 주사를 맞을 때 xx의 몸 상태가 안 좋았다거나, 사람마다 다른 차이라던가, 무슨 이유가 있었을거야. 그러니까 꼭 xx의 말이 틀렸다고는 말할 수 없지, 그치? 

다린: 사람마다 다른 차이라고요? 맞아요 맞아, 걔는 정말 성격이 특이한 아이라니까요.

엄마: (ㅋㅋ...) 

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쓰다 보니 만화로 그려보고 싶어 지지만 내가 그림을 웬만큼이라도 그려야 말이지 ㅋㅋ 
귀여운 캐릭터로 그리고 위의 저 말들을 모조리 말풍선 속에 집어 넣고 싶어라. 

타미플루는 어떻게 만들어져서 어떻게 쓰일까

현재 신종플루의 치료약으로 가장 많이 복용되고 있는 타미플루 (Tamiflu). 
1999년 미국의 한 제약 회사에 의해 개발되었으나 현재 이 약의 특허권은 스위스의 제약회사 Roche가 가지고 있습니다.  

- 이 타미플루는 어떻게 만들어졌을까요?  

유행성감기 바이러스가 우리 몸의 세포에 침입해들어올 때 사람의 세포막을 허무는데 사용하는 '뉴라미니다아제 (neuraminidase)' 라는 단백질이 있습니다. 바이러스가 만드는 단백질이지요. 

  

<뉴라미니다아제>

타미플루가 타겟으로 하는 물질이 바로 이 뉴라미니다아제라는 단백질인 것입니다. 

타미플루라는 약물을 디자인하기 위해서는 우선 타겟이 되는 뉴라미니다아제의 구조를 자세히 알아야 했습니다. 뉴라미니다아제라는 단백질의 어느 부분이 유행성감기를 일으키는데 결정적인 역할을 하는 곳 (이런 부분을 '활성 부위'라고 합니다.)인지를 알아내야했기 때문입니다. 즉, 이 결정적인 부위에 정확하게 붙어서 뉴라미니다아제의 작용을 억제시키는 약물을 개발해내는 것이 목적이었던 것입니다.  

어떤 과정을 거쳤는지 볼까요?

1. 원래 뉴라미니다아제와 결합한다고 알려져 있는 기존의 물질을 토대로 하여 컴퓨터를 사용하여 뉴라미니다아제의 활성 부위의 형태에 맞는 신약을 설계합니다. 그런 후 뉴라미니다아제와 잘 결합하는지를 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 조사합니다. 

2. 그렇게 하여 만들어진 신약 후보를 컴퓨터 상에서 뉴라미니다아제의 구조와 맞춰보면서 이 신약 후보 물질이 타겟단백질에 잘 들러붙는지 조사합니다.  

3. 여기까지 수행되었으면 이제 컴퓨터가 아닌 실제 실험을 통해 신약 후보 물질이 타겟 단백질인 뉴라미니다아제에 잘 결합하는지 조사합니다. 즉 화학적인 실험이지요. 

4. 이제 세포생물학적 실험 단계입니다. 유행성 바이러스를 배양하여 이 신약 후보 물질이 실제로 이 바이러스의 증식을 억제시킬수 있는지 봅니다. 

5. 여기까지 성공적인 결과를 얻었다면 마지막으로 동물 실험 단계입니다. 실험 동물을 이용하여 이 신약 후보 물질이 실제 유행성 바이러스의 치료에 효과가 있는지 조사합니다. 

6. 이렇게 해서 개발된 신약이 타미플루 입니다. 물론 1에서 5까지의 과정을 여러 번 되풀이하여 뉴라미니다아제에 강력하게 결합하면서 그 작용을 억제하는 물질 개발에 성공한 것이지요.
타미플루 뿐 아니라 많은 새로운 신약이 이러한 과정을 통해 만들어지고 있습니다.  

- 우리 몸 속에서 타미플루는  

우리 몸 속에 들어온 타미플루는 그 일부분이 분해되어 뉴라미니다아제의 활성 부위에 강하게 결합합니다. 그러면 뉴라미니다아제는 제 기능을 못하게 되지요. 즉 우리 몸의 세포 속으로 침투해들어올 수 없게 되는 것입니다. 바이러스는 다른 세포를 침투해 들어가야만 증식할 수 있는데 여기 사용되는 도구인 뉴라미니다아제가 제 기능을 못하게 되니 결과적으로 유행성 바이러스의 증식이 억제되는 것입니다.

 

-- 우연히 지난 호 Newton 잡지를 보다가 이런 내용이 있길래 그 내용을 바탕으로 정리해보았다. 2008년 2월호였고, 위의 사진은 Naver이미지에서 복사해왔다. --