hotchpotch/wikipedia-multilingual-ir-pairs huggingface dataset:
강혜정 데뷔
강혜정은 1997년 하이틴 잡지 모델로 연예계에 데뷔하였다. 1998년 SBS 드라마 《은실이》에서 주인공 은실이를 괴롭히는 이복 언니 "영채 역"을 연기하며, 배우로 데뷔하였다.
2001년 영화 《나비》를 통해 스크린 데뷔를 하였고, 이 영화로 그해 부천 국제 판타스틱 영화제 여우 주연상을 수상하였다.
2003년 오디션을 통해 300 대 1의 경쟁을 뚫고 영화 《올드보이》에서 "미도 역"에 발탁되었고, 제57회 칸 국제영화제 심사위원 대상을 수상하며, 국내외 큰 화제를 모으며, 강혜정은 제24회 청룡 영화상 여우 조연상, 제24회 한국영화평론가협회상 신인 여우상 등을 수상하며, 차세대 충무로 스타로 인정받았으며 주목받기 시작했다.
이후 영화 《쓰리, 몬스터》, 《남극 일기》, 《연애의 목적》, 《도마뱀》, 《허브》 등 에 출연하였으며, 2005년 출연한 《웰컴 투 동막골》이 800만 관객을 동원하며, 톱배우로 올라섰다.
강혜정 결혼과 가족
2008년 말 지인의 소개로 만난 래퍼 타블로와 친분을 쌓았고, 이후 연인관계로 발전하였다. 타블로가 자신이 진행중인 라디오 프로그램을 통해 교제사실을 공식인정하였고, 강혜정 또한 미니홈피를 통해 열애사실을 인정하였다. 1년 열애끝에 2009년 10월 26일 결혼식을 올렸다.
2010년 5월 2일 딸 이하루를 출산하였다. 같은해 9월 출산 4개월만에 연극 《프루프》를 통해 연극에 첫 도전하며, 연기활동을 재개하였다.
2012년 11월 6일 방송된 SBS 《힐링캠프 - 기쁘지 아니한가》 남편 타블로 편에 깜짝 출연했다.
니코틴아마이드 아데닌 다이뉴클레오타이드
니코틴아마이드 아데닌 다이뉴클레오타이드(영어: nicotinamide adenine dinucleotide, NAD)는 모든 살아있는 세포에서 발견되는 보조 인자이다. NAD는 인산기를 통해 결합된 두 개의 뉴클레오타이드로 구성되어 있기 때문에 다이뉴클레오타이드라고 불린다. 뉴클레오타이드 중 하나는 아데닌 핵염기를 가지고, 다른 하나는 니코틴아마이드를 가지고 있다. NAD는 산화형과 환원형의 두 가지 형태로 존재하며, 산화형은 NAD+, 환원형은 NADH로 약칭된다.
물질대사에서 NAD는 산화환원 반응에 관여하며, 한 반응에서 다른 반응으로 전자를 전달한다. 따라서 NAD는 세포에서 두 가지 형태로 발견된다. NAD+는 산화제로서 다른 분자로부터 전자를 받아서 환원된다. 환원된 NAD+는 NADH가 되어 전자를 공여할 수 있는 환원제로 사용될 수 있다. 이러한 전자전달 반응은 NAD의 주요 기능이다. 또한 이것은 다른 세포 과정에서도 사용되며, 특히 번역 후 변형에서 단백질로부터 작용기를 추가하거나 제거하는 효소들의 기질에 사용된다. 이러한 기능의 중요성 때문에 NAD 대사에 관여하는 효소들은 신약 개발의 표적이 된다.
니코틴아마이드 아데닌 다이뉴클레오타이드
생물체에서 NAD는 아미노산인 트립토판이나 아스파르트산으로부터 합성될 수 있다. 다른 방식으로 조효소의 보다 복잡한 구성 성분들이 니아신처럼 음식물로부터 섭취된다. 유사한 화합물들이 NAD의 구조를 파괴하는 반응에 의해 방출된다. 그런 다음 이들 예비 화합물들은 회수 경로(salvage pathway)를 거치면서 활성형으로 재활용된다. 일부 NAD는 니코틴아마이드 아데닌 다이뉴클레오타이드 인산(NADP)으로 전환된다. NADP는 NAD와 비슷하지만, 물질대사에서 다른 역할을 수행한다.
NAD+는 특정 질소 원자에 대한 형식 전하 때문에 위첨자 "+"로 표기되었지만, 생리학적 pH에서 대부분은 1가 음이온이고, NADH는 2개의 연결된 인산기 때문에 2가 음이온이다.
니코틴아마이드 아데닌 다이뉴클레오타이드 물리적 특성 및 화학적 특성
모든 다이뉴클레오타이드와 마찬가지로 NAD도 2개의 연결된 인산기에 의해 결합된 2개의 뉴클레오사이드로 구성된다. 각각의 뉴클레오사이드는 리보스의 1' 위치에 아데닌이 결합되어 있고, 다른 하나는 니코틴아마이드가 결합되어 있다. 니코틴아마이드 잔기는 리보스의 아노머 탄소에 2가지 방향으로 부착될 수 있다. 이러한 2가지 가능한 구조 때문에 화합물은 2가지 부분입체 이성질체로 존재한다. 생물체에서 발견되는 것은 NAD+의 β-니코틴아마이드 부분입체 이성질체이다. 이들 뉴클레오타이드들은 5' 탄소를 통해 2개의 인산기 가교로 서로 결합된다.
물질대사에서 NAD는 산화환원반응에서 전자를 공여하거나 수용한다. 이러한 반응(아래의 화학식에서 요약됨)은 하이드라이드(H−) 및 양성자(H+)의 형태로 반응물로부터 2개의 수소 원자를 제거하는 것을 포함한다. 양성자는 용액으로 방출되는 반면 환원제 RH2는 산화되고, NAD+는 니코틴아마이드 고리로의 하이드라이드의 전달에 의해 NADH로 환원된다.
RH2 + NAD+ → NADH + H+ + R
니코틴아마이드 아데닌 다이뉴클레오타이드 물리적 특성 및 화학적 특성
하이드라이드 전자쌍으로부터 1개의 전자는 NAD+의 니코틴아마이드 고리의 양(+)으로 하전된 질소로 전달되고, 두 번째 수소 원자는 이 질소의 반대편의 C4 탄소 원자로 전달된다. NAD+/NADH 산화환원쌍의 표준환원전위는 -0.32 볼트이며, 이는 NADH를 강력한 환원제로 만든다. NADH가 다른 분자를 환원시키고, NAD+로 재산화되기 때문에 반응은 가역적이다. 이것은 조효소가 소모되지 않고 NAD+와 NADH 형태 사이를 계속적으로 순환할 수 있다는 것을 의미한다.
외견상, NAD의 모든 형태는 흡습성이 있고, 물에 잘 녹는 흰색의 무정형 분말이다. NAD는 건조하고 어두운 곳에 보관하면 안정적이다. NAD+ 용액은 4 °C 및 중성 pH에서 약 1주일 동안 무색이며 안정적이지만, 산이나 알칼리에서는 빠르게 분해된다. NAD는 분해시 효소 저해제인 생성물을 형성한다.
니코틴아마이드 아데닌 다이뉴클레오타이드 물리적 특성 및 화학적 특성
뉴클레오타이드가 기본 골격이기 때문에 흡수 피크가 260 나노미터로 DNA와 같다. 340 nm의 파장은 NADH만이 잘 흡수하기 때문에 NAD+ ⇄ NADH의 변화(=탈수소효소의 활성도 측정)는 340 nm에서의 흡광도 측정에 의하여 조사할 수 있다. NAD+와 NADH는 모두 아데닌 때문에 자외선을 잘 흡수한다. 예를 들어 NAD+의 흡수 피크는 260 nm의 파장에 있고, 흡광계수는 16,900 M−1cm−1이다. NADH는 더 긴 파장인 340 nm에서 두 번째 자외선 흡수 피크를 나타내고, 흡광계수는 6,220 M−1cm−1이다. 더 긴 파장에서 조효소의 산화된 형태와 환원된 형태 사이의 자외선 흡수 스펙트럼의 차이는 분광광도계를 사용하여 340 nm에서 자외선 흡수량을 측정하여 효소 분석에서 서로 간의 전환율을 간단히 측정할 수 있도록 한다.
또한 NAD+와 NADH는 형광에서도 다르다. 용액 속의 NADH는 460 nm에서 발광 피크 및 0.4 나노초의 형광 수명을 가지는 반면에 NAD+는 형광을 나타내지 않는다. NADH가 단백질과 결합할 때 형광 신호의 특성은 변하기 때문에, 이러한 변화는 효소반응속도론을 연구하는데 유용한 해리상수를 측정하는데 사용될 수 있다. 이러한 형광의 변화는 형광 현미경을 통해 살아있는 세포의 산화환원 상태 변화를 측정하는 데에도 사용된다.
니코틴아마이드 아데닌 다이뉴클레오타이드 세포 내 농도 및 상태
쥐의 간에서 NAD+와 NADH의 총량은 습윤 중량의 그램 당 약 1 μ몰이며, 동일한 세포에서 NADP+와 NADPH의 농도는 약 10배이다. 세포기질에서 NAD+의 실제 농도는 측정하기가 더 힘든데, 동물세포에서 최근의 추정치는 약 0.3mM이고, 효모에서는 1.0~2.0 mM이다. 그러나 미토콘드리아에서 NADH 형광의 80% 이상이 결합된 형태여서 용액 중의 농도는 훨씬 낮다.
미토콘드리아에서 NAD+의 농도는 세포기질의 농도와 비슷하지만, 세포 내 다른 구획들에 대한 데이터는 제한적이다. 이 NAD+는 조효소가 세포막을 가로질러 확산될 수 없기 때문에 특정 세포막 운반 단백질에 의해 미토콘드리아로 운반된다.
니코틴아마이드 아데닌 다이뉴클레오타이드 세포 내 농도 및 상태
NAD의 산화형(NAD+)과 환원형(NADH) 사이의 균형을 NAD+/NADH 비율이라고 한다. 이 비율은 세포의 산화환원 상태와 세포의 대사 홀성과 건강을 반영하는 중요한 요소이다. NAD+/NADH 비율의 영향은 복잡하며, 글리세르알데하이드 3-인산 탈수소효소 및 피루브산 탈수소효소를 비롯한 여러 주요 효소들의 활성을 조절한다. 건강한 포유류의 조직에서 세포질의 유리 NAD+와 NADH 사이의 비율은 일반적으로 약 700이며, 이 비율은 산화반응에 유리하다. 전체 NAD+/NADH의 비율은 훨씬 더 낮으며, 포유류의 경우 3~10 에 이를 것으로 추정된다. 대조적으로 NADP+/NADPH 비율은 일반적으로 약 0.005이므로, NADPH가 보다 더 지배적인 형태이다. 이러한 다른 비율은 NADH와 NADPH의 서로 다른 대사상의 역할에 핵심이다.
니코틴아마이드 아데닌 다이뉴클레오타이드 생합성
NAD+는 두 가지 대사 경로를 통해 합성된다. NAD+는 아미노산과 같은 간단한 전구물질로부터 새롭게 생합성하는 데노보(de novo) 경로 또는 기존의 니코틴아마이드와 같은 구성 성분들을 재활용하여 NAD+를 합성하는 회수(salvage) 경로를 통해 합성된다.
대부분의 생물체들은 단순한 구성 성분으로부터 NAD+를 합성한다. 특정 반응들은 생물체마다 다르지만 공통적인 특징은 동물과 일부 세균에서 트립토판, 식물과 일부 세균에서 아스파르트산과 같은 아미노산으로부터 퀴놀린산을 생성하는 것이다. 포스포리보스 잔기의 전달에 의해 퀴놀린산이 니코틴산 모노뉴클레오타이드(NaMN)로 전환된다. 이어서 아데닐산 잔기가 전달되어 니코틴산 아데닌 다이뉴클레오타이드(NaAD)를 형성한다. 마지막으로 니코틴산 아데닌 다이뉴클레오타이드의 니코틴산 부분은 니코틴아마이드로 아마이드화되어, NAD를 형성한다.
니코틴아마이드 아데닌 다이뉴클레오타이드 생합성
추가적인 단계에서 일부 NAD+는 NAD+를 인산화시키는 NAD+ 키네이스에 의해 NADP+로 전환된다. 결핵균(Mycobacterium tuberculosis)과 호열성 고균인 Pyrococcus horikoshii 와 같은 몇몇 세균들이 무기 폴리인산을 NAD+ 키네이스에 사용되는 인산기의 공급원으로 사용하지만, 대부분의 생물체들에서 NAD+ 키네이스는 ATP를 인산기의 공급원으로 사용한다.
니코틴아마이드 아데닌 다이뉴클레오타이드 생합성
데노보 경로를 통해 간단한 아미노산 전구체로부터 NAD+를 합성하는 것 외에도 세포는 회수 경로를 통해 피리미딘 염기를 함유하는 화합물을 형성한다. 이러한 회수 경로에서 사용되는 3가지 비타민 전구물질들은 니코틴산(NA), 니코틴아마이드(Nam), 니코틴아마이드 리보사이드(NR)이다. 이러한 화합물은 음식물을 통해 섭취할 수 있으며, 비타민 B3 또는 니아신이라고 불린다. 그러나 이들 화합물은 세포 내에서도 생성되고, 세포 내의 NAD+의 소화에 의해서도 생성된다. 회수 경로에 관여하는 효소들의 일부는 세포핵에 집중되어 있는 것처럼 보이는데 이는 세포핵에서 NAD+를 소비하는 높은 수준의 반응을 보상할 수 있다. 포유류의 세포가 주변으로부터 세포 외 NAD+를 흡수할 수 있다는 보고가 있으며, 니코틴아마이드와 니코틴아마이드 리보사이드는 둘 다 내장에서 흡수될 수 있다.
데노보 경로가 존재함에도 불구하고 회수 경로는 사람에게 필수적이다. 식사에 니아신이 부족하면 펠라그라 같은 비타민 결핍증이다. 산화환원반응에서 산화형과 환원형 사이의 NAD+의 순환이 조효소의 전체 수준을 변화시키지 않기 때문에, 번역 후 변형과 같은 반응에서 조효소의 지속적인 소비로 인해 높은 수준의 NAD+를 요구하게 된다.
미생물에서 사용되는 회수 경로는 포유류의 회수 경로와 다르다. 효모 Candida glabrata 와 인플루엔자균(Haemophilus influenzae)과 같은 일부 병원체들은 NAD+ 영양요구주들은 NAD+를 합성할 수는 없지만 회수 경로를 가지고 있기 때문에 NAD+ 또는 NAD+ 전구물질의 외부 공급원에 의존한다. 더욱 놀라운 것은 세포 내 병원체인 클라미디아 트라코마티스(Chlamydia trachomatis)인데, 클라미디아 트라코마티스는 NAD+와 NADP+의 생합성이나 회수에 관련된 유전자를 인식할 수 있는 후보물질이 부족하고, 숙주로부터 NAD+와 NADP+를 확보해야 한다.
니코틴아마이드 아데닌 다이뉴클레오타이드 기능
NAD는 물질대사에서 몇 가지 중요한 역할을 한다. NAD는 단백질로부터 아세틸기를 제거하기 위해 NAD+를 사용하는 시르투인이라는 효소와 세균의 DNA 리게이스의 기질 역할을 할 뿐만 아니라 2차 신호전달물질인 사이클릭 ADP-리보스(cyclic ADP-ribose)의 전구물질, ADP-리보실화(ADP-ribosylation) 반응에서 ADP-리보스(ADP-ribose) 잔기의 공여체로 산화환원반응의 조효소로 작용한다. 이러한 대사 기능 외에도 NAD+는 자발적으로 그리고 조절된 메커니즘에 의해 세포로부터 방출될 수 있는 아데닌 뉴클레오타이드로 나타나며, 따라서 세포 외에서 중요한 역할을 할 수 있다.
물질대사에서 NAD+의 주요 역할은 한 분자에서 다른 분자로 전자를 전달하는 것이다. 이 유형의 반응은 산화환원효소라고 불리는 효소 부류에 의해 촉매된다. 이러한 효소들의 정확한 명칭은 두 기질의 이름을 모두 포함한다. 예를 들어 NADH-유비퀴논 산화환원효소는 조효소 Q에 의해 NADH의 산화를 촉매한다. 이러한 효소들은 탈수소효소 또는 환원효소라고 하며, NADH-유비퀴논 산화환원효소는 일반적으로 NADH 탈수소효소 또는 조효소 Q 환원효소로 불린다.
니코틴아마이드 아데닌 다이뉴클레오타이드 기능
NAD+/NADH에 결합하는 다양한 효소 부류들이 있다. 가장 일반적인 효소 부류들 중 하나는 로스만 폴드(Rossmann fold)로 알려진 구조적 모티프를 포함한다. 이 모티프는 뉴클레오타이드 결합 단백질 내에서 이러한 구조가 얼마나 흔한지를 처음으로 발견한 과학자인 마이클 로스만(Michael Rossmann)의 이름을 따서 지어졌다.
그러나 세균에서 아미노산 대사에 관여하는 NAD-결합 효소는 로스만 폴드를 가지고 있지 않다.
니코틴아마이드 아데닌 다이뉴클레오타이드 기능
산화환원효소의 활성 부위에 결합할 때, NAD의 니코틴아마이드 고리는 다른 기질로부터 하이드라이드를 수용할 수 있도록 위치하게 된다. 효소에 따라 하이드라이드 공여체는 그림에서 나타난 것처럼 C4 탄소 평면의 위쪽 또는 아래쪽에 위치한다. 클래스 A 산화환원효소는 위쪽에서 원자를 이동시키고, 클래스 B 산화환원효소는 아래쪽에서 원자를 이동시킨다. 수소를 받아들이는 C4 탄소가 프로키랄(prochiral)이기 때문에, 효소에 대한 메커니즘에 대한 정보를 얻기 위해 효소반응속도론에서 이를 이용할 수 있다. 이는 수소를 대체하는 중수소 원자를 갖는 기질과 효소를 혼합함으로써 이루어지기 때문에, 효소는 수소보다 중수소를 전달해서 NAD+를 환원시킬 것이다. 이런 경우에 효소는 NADH의 두 개의 입체 이성질체 중 하나를 생성할 수 있다.
니코틴아마이드 아데닌 다이뉴클레오타이드 기능
단백질이 두 조효소와 결합하는 방식의 유사함에도 불구하고, 효소는 거의 항상 NAD+ 또는 NADP+에 대해 높은 수준의 특이성을 보여준다. 이러한 특이성은 각각의 조효소들의 구별되는 대사적 역할을 반영하며, 2가지 유형의 조효소-결합 포켓(coenzyme-binding pocket) 내의 아미노산 잔기의 차이로 나타난다. 예를 들어 NADP-의존성 효소들의 활성 부위에서 염기성 아미노산 곁사슬과 NADP+의 산성 인산기 사이에 이온 결합이 형성된다. 반대로 NAD-의존성 효소들에서는 포켓의 전하가 역전되어, NADP+가 결합하는 것을 방지한다. 그러나 이 일반적인 규칙에는 몇 가지 예외가 있으며, 일부 생물 종에서 알도스 환원효소, 포도당 6-인산 탈수소효소 및 메틸렌테트라하이드로폴산 환원효소와 같은 효소는 NAD와 NADP 둘 다를 사용할 수 있다.
니코틴아마이드 아데닌 다이뉴클레오타이드 기능
산화환원효소에 의해 촉매되는 산화환원반응은 물질대사의 모든 부분에서 필수적이지만, 이러한 반응이 일어나는 특히 중요한 부분 중 하나는 영양소로부터 에너지를 방출하는 것이다. 여기서 포도당과 지방산과 같은 환원된 화합물이 산화되어 에너지를 방출한다. 이 에너지는 베타 산화, 해당과정, 시트르산 회로를 통해 NAD+로 전달되어 NADH로 환원된다. 진핵생물의 세포질에서 생성된 NADH에 의해 운반되는 전자는 말산-아스파르트산 셔틀과 같은 미토콘드리아의 셔틀에 의해 미토콘드리아 내로 전달된다. 미토콘드리아의 NADH는 전자전달계에 의해 차례로 산화되는데, 전자전달계는 미토콘드리아 내막을 가로질러 양성자를 미토콘드리아 기질로부터 막 사이 공간으로 펌핑하고, 산화적 인산화를 통해 ATP를 생성한다. 이러한 셔틀 시스템은 또한 엽록체에서 동일한 수송 기능을 가지고 있다.
니코틴아마이드 아데닌 다이뉴클레오타이드 기능
NAD의 산화형(NAD+)과 환원형(NADH) 둘 다가 이러한 일련의 반응들에서 사용되기 때문에, 세포는 NAD+와 NADH 둘 다를 상당한 농도로 유지하며, NAD가 산화제와 환원제의 역할을 모두 수행할 수 있도록 높은 NAD+/NADH 비율을 유지한다. 대조적으로 NADPH의 주된 기능은 지방산의 합성, 광합성과 같은 동화작용에서 환원제로 사용되는 것이다. 강력한 환원제로서 산화환원반응을 일으키기 위해서는 NADPH가 필요하기 때문에, NADP+/NADPH 비율은 매우 낮게 유지된다.
니코틴아마이드 아데닌 다이뉴클레오타이드 기능
NADH는 이화작용에서 중요하지만, NADH는 또한 포도당신생합성과 같은 동화작용에서도 사용된다. 동화작용에서 NADH에 대한 필요성은 소량의 에너지만을 방출하는 영양소 위에서 자라는 원핵생물에게 문제를 야기한다. 예를 들어, 니크로박터(Nitrobacter)와 같은 질화 세균은 아질산염을 질산염으로 산화시켜 양성자를 펌핑하고, ATP를 생성하기에 충분한 에너지를 방출하지만, NADH를 직접 생성하기에는 에너지가 충분하지 않다. NADH는 동화작용에 필요하기 때문에 이들 세균은 전자전달계의 일부를 역방향으로 작동시켜 NADH를 생성할 수 있는 충분한 양성자 구동력(proton-motive force)을 생성하기 위해 아질산염 산화환원효소를 사용한다.
니코틴아마이드 아데닌 다이뉴클레오타이드 기능
조효소인 NAD+는 ADP-리보스 전이반응에서도 소모된다. 예를 들어 ADP-리보실트랜스퍼레이스라고 불리는 효소는 ADP-리보실화라고 불리는 번역 후 변형에서 NAD+의 ADP-리보스 잔기를 단백질에 첨가한다. ADP-리보실화는 모노 ADP-리보실화에서 단일 ADP-리보스 잔기의 첨가 또는 폴리 ADP-리보실화라고 불리는 긴 분지형 사슬을 만드는 과정에서 단백질로 ADP-리보스가 전이되는 것을 포함한다. 모노 ADP-리보실화는 세균의 독소들, 특히 콜레라 독소의 메커니즘으로 처음 확인되었지만, 정상적인 세포 신호전달에도 관여한다. 폴리 ADP-리보실화는 폴리 ADP-리보스 중합효소에 의해 수행된다. 폴리 ADP-리보스 구조는 세포에서 일어나는 몇 가지 일들을 조절하는데 관여하며, 세포핵에서 일어나는 DNA 복구 및 텔로미어의 유지와 같은 과정에서 매우 중요하다. 세포 내에서 이러한 기능 외에도 최근에 발견된 세포 외 ADP-리보실트랜스퍼레이스는 그 기능이 아직 불명확하다. NAD+는 또한 5' 말단 변형으로 세포질의 RNA 상에 첨가될 수 있다.
세포 신호전달에서 NAD+의 또 다른 기능은 2차 신호전달 시스템의 일부로 ADP-리보실 고리화효소에 의해 NAD+로부터 생성되는 고리형 ADP-리보스의 전구물질로 사용되는 것이다. 고리형 ADP-리보스는 세포 내 저장소로부터 칼슘을 방출하게 함으로써 칼슘 신호전달에 작용한다. 고리형 ADP-리보스는 소포체와 같은 세포소기관의 막에 위치한 리아노딘 수용체라고 불리는 칼슘 통로에 결합하고 칼슘 통로를 열리게 한다.
또한 NAD+는 Sir2와 같은 NAD-의존성 탈아세틸화효소인 시르투인에 의해 소모된다. 이 효소는 아세틸기를 기질 단백질로부터 NAD+의 ADP-리보스 잔기로 전달함으로써 작용한다. NAD-의존성 탈아세틸화효소는 조효소를 분해하고, 니코틴아마이드와 O-아세틸-ADP-리보스를 방출한다. 시르투인은 주로 히스톤의 탈아세틸화와 뉴클레오솜의 구조를 바꾸는 것을 통해 전사 조절에 관여하는 것으로 보인다. 또한 비히스톤 단백질은 시르투인에 의해서도 탈아세틸화될 수 있다. 이러한 시르투인의 활동은 노화 조절에 있어서 중요하기 때문에 특히 흥미롭다.
다른 NAD-의존성 효소에는 하나의 DNA 말단의 5' 인산기에 아데노신 일인산(AMP) 잔기를 공여하기 위한 기질로써 NAD+를 사용하여 두 DNA 말단을 결합시키는 세균의 DNA 리게이스가 있다. 이러한 중간생성물은 다른 DNA 말단의 3' 하이드록시기에 의해 공격을 받아 새로운 포스포다이에스터 결합을 형성한다. 이것은 ATP를 사용하여 DNA-AMP 중간생성물을 형성하는 진핵생물의 DNA 리게이스와는 대조적이다.
최근 몇 년간 NAD+는 세포와 세포 간의 신호전달에 관여하는 세포 외 신호전달 분자로 인식되고 있다. NAD+는 혈관, 방광, 대장의 뉴런으로부터 방출되고, 신경분비세포 및 뇌의 시냅토솜으로부터 방출되며, 신경으로부터 평활근의 반응기 세포로 정보를 전달하는 새로운 신경전달물질로 제안되고 있다. NAD+의 세포 외 작용에 대한 기본 메커니즘 및 사람의 건강과 질병에 대한 중요성을 결정하기 위해서는 더 많은 연구가 필요하다.
니코틴아마이드 아데닌 다이뉴클레오타이드 연구
NAD+와 NADH를 만들고 사용하는 효소는 약리학과 질병에 대한 치료법 연구 모두에서 중요하다. 약물 디자인과 약물 개발은 NAD+를 약물의 직접적인 표적으로 NAD-의존성 효소들의 활성을 변화시키는 구조를 바탕으로 효소 저해제나 효소 활성제를 설계하는 것, NAD+ 생합성의 억제를 시도하는 것과 같은 방법으로 이용한다.
NAD+는 알츠하이머병 및 파킨슨병과 같은 신경퇴행성 질환의 치료에 잠재적인 이용을 위해 연구되어 왔다. 파킨슨병 환자들을 대상으로 위약 조절 임상시험은 어떤 효과도 보여주지 못했다.
NAD+는 결핵균에 의한 감염성 질병인 결핵의 치료에 사용되는 항결핵성 항생제인 아이소나이아지드의 직접적인 표적이기도 하다. 아이소나이아지드는 프로드러그이며, 일단 세균 속으로 침투하면, 과산화효소에 의해 활성화되어 화합물을 자유 라디칼 형태로 산화시킨다. 이 라디칼은 NADH와 반응하여 에노일-아실-운반체 단백질 환원효소 및 다이하이드로폴산 환원효소에 대한 매우 강력한 저해제를 생성한다.
니코틴아마이드 아데닌 다이뉴클레오타이드 연구
다수의 산화환원효소들이 NAD+와 NADH를 기질로 사용하고, 고도로 보존된 구조 모티프를 사용하여 결합하기 때문에, NAD+에 기초한 저해제가 하나의 효소에 특이적일 수 있다는 생각은 놀랍다. 예를 들어 마이코페놀산 및 티아조푸린에 기초한 저해제는 NAD+ 결합 부위에서 IMP 탈수소효소를 억제한다. 퓨린 대사에서 IMP 탈수소효소의 중요성 때문에 이들 화합물은 항암제, 항바이러스제 또는 면역억제제로 유용할 수 있다. 다른 약물들은 효소 저해제가 아니라, NAD+ 대사에 관여하는 효소를 활성화시킨다. 이러한 NAD-의존성 탈아세틸화효소의 활성화가 일부 동물에서 수명을 연장시키는 것으로 확인되었기 때문에 그러한 약물들에게 시르투인은 특히 관심 표적이다. 레스베라트롤과 같은 화합물은 이러한 효소들의 활성을 증가시키는데, 이는 척추동물과 무척추동물에서 노화를 지연시키는 능력에 중요할 수 있다. 한 실험에서 1주 동안 NAD를 투여받은 쥐들은 세포핵과 미토콘드리아 간의 연락이 향상되었다.
니코틴아마이드 아데닌 다이뉴클레오타이드 연구
세균과 사람 간의 대사 경로의 차이처럼 생물체 간의 NAD+ 생합성 대사 경로의 차이 때문에 이러한 물질대사의 영역은 새로운 항생제 개발을 위한 유망한 영역이다. 예를 들어 니코틴아마이드를 니코틴산으로 전환시키는 효소인 니코틴아미데이스는 사람에게는 존재하지 않지만, 효모 및 세균에 존재하기 때문에 약물 디자인을 위한 대상이 된다.
세균학에서 때로는 인자 V(factor V)로 언급되는 NAD는 몇몇 까다로운 세균 배지에 보충제로 사용된다.
니코틴아마이드 아데닌 다이뉴클레오타이드 역사
조효소 NAD+는 1906년 영국의 생화학자인 아서 하든과 윌리엄 존 영에 의해 처음 발견되었다. 그들은 끓이지 않은 효모 추출액에 끓이고 여과된 효모 추출액을 첨가하면 알코올 발효가 크게 촉진된다는 것을 알게 되었다. 그들은 이러한 효과의 원인이 되는 미확인 요인을 "coferment"(조효소(coenzyme)의 옛 명칭) 라고 불렀다. 효모 추출액으로부터 길고 어려운 정제 과정을 통해, 이 열에 안정한 인자는 한스 폰 오일러켈핀에 의해 당뉴클레오타이드 인산으로 확인되었다. 1936년 독일의 과학자 오토 하인리히 바르부르크는 하이드라이드의 전달에서 뉴클레오타이드 조효소의 기능을 보여주었고, 니코틴아마이드 부분을 산화환원반응의 부위로 확인했다.
니코틴아마이드 아데닌 다이뉴클레오타이드 역사
NAD+의 비타민 전구물질은 1938년에 콘래드 엘베예른(Conrad Elvehjem)이 간이 니코틴아마이드 형태의 "anti-black tongue" 활성을 갖는다는 것을 보여줌으로 인해 처음 확인되었다. 1939년에 엘베예른은 니아신이 NAD+ 합성에 사용된다는 최초의 강력한 증거를 제시했다. 1940년대 초 아서 콘버그는 생합성 경로에서 NAD+ 대사를 이해하는데 중요한 기여를 했다. 1949년에 미국의 생화학자인 모리스 프리드킨(Morris Friedkin)과 앨버트 L. 레닌저는 NADH가 시트르산 회로와 같은 대사 경로를 산화적 인산화의 ATP 합성과 연계시킨다는 것을 증명했다. 1958년에 잭 프레이스(Jack Preiss)와 필립 핸들러(Philip Handler)는 NAD+의 생합성에 관여하는 중간생성물과 효소를 발견했다. 니코틴산으로부터 회수 합성은 프레이스-핸들러(Preiss-Handler) 경로라고 불린다. 2004년에 찰스 브레너(Charles Brenner)와 동료들은 NAD+로 가는 니코틴아마이드 리보사이드 키네이스 경로를 발견했다. 니코틴아마이드 리보사이드는 현재 "Tru Niagen"이라는 브랜드명으로 크로마덱스사(社)에 의해 제조되고 있다.
니코틴아마이드 아데닌 다이뉴클레오타이드 역사
NAD(P)의 비산화환원반응에서의 역할은 나중에 발견되었다. 가장 먼저 확인된 것은 1960년대 초에 관찰된 ADP-리보실화 반응에서 NAD+를 ADP-리보스 공여체로 사용하는 것이었다. 1980년대와 1990년대의 연구에서 1987년에 발견된 고리형 ADP-리보스의 작용과 같은 세포 신호전달에서 NAD+와 NADP+ 대사산물의 활성이 밝혀졌다. NAD+의 대사는 2000년에 이마이 신이치로(今井眞一郞, Imai Shin-ichiro)와 동료들에 의해 시르투인이라고 불리는 NAD+-의존성 단백질 탈아세틸화효소가 발견된 후로 관심이 높아지는 등 21세기에도 치열한 연구 영역으로 남아있다.
니코틴아마이드 아데닌 다이뉴클레오타이드 참고 도서
Levine OS, Schuchat A, Schwartz B, Wenger JD, Elliott J (1997). “Generic protocol for population-based surveillance of Haemophilus influenzae type B” (PDF). World Health Organization. Centers for Disease Control. 13쪽. WHO/VRD/GEN/95.05.
J. Kim, S. H. Lee, F. Tieves, C. E. Paul, F. Hollmann, C. B. Park. "Nicotinamide adenine dinucleotide as a photocatalyst". Science Advances 5, eaax0501 (2019): 니코틴아마이드 아데닌 다이뉴클레오타이드의 광촉매적 기능
니코틴아마이드 아데닌 다이뉴클레오타이드 참고 도서
Cornish-Bowden, Athel (1997). 《New Beer in an Old Bottle. Eduard Buchner and the Growth of Biochemical Knowledge.》. Valencia: Universitat de Valencia. ISBN 84-370-3328-4. 2010년 12월 13일에 원본 문서에서 보존된 문서. 2019년 2월 18일에 확인함. , A history of early enzymology.
Williams, Henry Smith (1904). 《Modern Development of the Chemical and Biological Sciences》. A History of Science: in Five Volumes IV. New York: Harper and Brothers. 2012년 5월 9일에 원본 문서에서 보존된 문서. 2019년 2월 18일에 확인함. , a textbook from the 19th century.
갈리아 제국
갈리아 제국(Imperium Galliarum 임페리움 갈리아룸[*])는 로마 제국의 제3세기의 혼란기에 갈리아 지역에 260년부터 274년까지 14년간 존재했던 독립국의 이름이다. 갈리아, 혹은 갈리아-로마제국은 로마로부터 독립해 떨어져 나온 속주들로 구성되었다. 이 영역은 현재의 프랑스, 에스파냐, 포르투갈, 벨기에, 룩셈부르크, 네덜란드 및 독일의 라인강 서쪽 지역에 해당한다.
갈리아 제국 갈리아 제국의 역사
갈리아 제국의 성립은 발레리아누스 황제가 사산조 페르시아와의 전쟁 중 페르시아인들에게 생포당하는 위기 속에서 일어났다. 발레리아누스의 아들이자 공동 황제였던 갈리에누스는 판노니아의 총독들이 일으킨 반란을 진압하기 위해 도나우강 일대로 향했고, 게르마니아 인페리오르와 게르마니아 수페리오르의 모든 병권은 포스투무스에게 맡겨졌다.
포스투무스는 갈리아 제국을 선언하고 수도를 아우구스타 트레비로룸, 현재 독일의 트리어로 정한 뒤 로마 제국의 것과 유사한 원로원, 2명의 집정관, 호민관들로 운영되는 정부를 세웠다. 포스투무스 자신은 갈리아 제국 집정관에 5회에 걸쳐 당선되었다.
전자 축퇴압
전자 축퇴압(電子 縮退壓, Electron degeneracy pressure)은 하나 이상의 전자가 동시에 같은 위치를 가질 수 없다는 파울리 배타 원리에 의해 발생하는 힘이다. 이는 백색왜성을 붕괴로부터 막아주는 힘이다.
여기서 말하는 ‘축퇴’(縮退, degenerate)라는 용어는 축퇴 에너지 준위와는 관계가 없으며, 절대온도에 매우 근접한 페르미-디랙 통계에서의 극저온 한계를 의미한다. 이때 온도는 금속의 경우 약 10,000 K인 페르미 온도보다 훨씬 낮다.
전자 축퇴압
금속이나 백색왜성과 같은 천체에서는 전자들을 상호작용하지 않는 입자들의 기체로 모델링할 수 있다. 전자는 음전하를 띠고 있기 때문에 상호 간에 강한 전자기력을 주고받지만, 간단한 모델에서는 이러한 힘이 양전하를 띠는 원자핵에 의해 대체로 상쇄된다고 간주되어 무시된다. 이 전자 기체가 내는 압력은 운동에너지에 기인하는데, 특히 낮은 온도에서는 축퇴압의 영향이 강하다. 고전역학에 따르면 절대영도(0 K)에서는 입자들이 정지하고 기체상태의 전자는 압력을 갖지 않게 되지만, 전자는 파울리 배타 원리를 따르는 양자역학적 입자이기 때문에 입자들이 동일한 상태를 공유할 수 없다. 즉, 모든 전자가 동시에 운동을 멈출 수는 없다. 공간이 제한되어 있는 경우, 전자의 에너지 준위는 양자화되며, 전자들은 에너지 준위의 아래부터 차례로 채워져 올라간다. 이 때문에 많은 전자가 작은 부피에 갇힐수록 평균적인 운동에너지가 커지고, 압력 또한 증가하게 된다.:32-39
전자 축퇴압
백색왜성에서는 양전하를 띠는 원자핵이 완전히 이온화되어 전자와 분리되어 있으며, 극도로 높은 밀도로 밀집되어 있다. 이 밀도는 태양보다 약 백만 배나 높다. 이로 인해 중력이 강하게 작용하여 핵들을 서로 끌어당기지만, 이에 맞서 전자 축퇴 압력이 균형을 이루어 별을 안정적으로 유지한다.
금속에서는 양이온들이 부분적으로 이온화되어 있으며, 원자 사이의 간격은 일반적인 원자 간 거리 수준이다. 이 경우 중력의 영향은 무시할 수 있을 정도로 작으며, 오히려 양이온 중심은 음전하를 띠는 전자 기체에 의해 끌어당겨진다. 이 힘은 전자 축퇴 압력에 의해 균형을 이룬다.:410
회전하지 않는 백색왜성에서 축퇴압이 버틸 수 있는 최대의 질량은 태양의 약 1.44배 정도이며, 이를 찬드라세카르 한계라고 부른다. 찬드라세카르 한계를 넘어선 천체는 폭발을 일으키게 된다. 이를 Ia형 초신성이라 한다.
전자 축퇴압은 중성자축퇴압의 me/mn배 작다.
전자 축퇴압 불확정성 원리
전자 축퇴압의 개념은 하이젠베르크의 불확정성 원리로 설명할 수 있다. 이 원리에 따르면, 어떤 입자의 위치 Δx와 운동량 Δp의 불확정성은 다음과 같은 관계를 가진다.
여기서 ℏ는 디랙 상수(감소 플랑크 상수)이며, Δx는 입자의 위치 측정의 불확정성, Δp는 운동량 측정의 불확정성을 뜻한다.
압력이 커져서 물질이 압축될수록 전자의 위치 불확정성 Δx는 작아지고, 이에 따라 운동량의 불확정성 Δp는 커지게 된다. 이로 인해 전자는 절대영도에 가까운 온도에서도 완전히 정지하지 않고, 일정한 운동량을 가지며 움직이게 되는데, 이 운동은 하이젠베르크 운동이라 부른다.
전자 축퇴압 불확정성 원리
이러한 운동으로 인해 전자는 온도와 무관하게 압력을 발생시키며, 이것이 바로 전자 축퇴 압력이다. 이 압력이 열 운동에 의한 압력보다 우세해지는 경우, 전자는 축퇴 상태에 들어가게 되고, 그 물질은 축퇴 물질로 분류된다.
전자 축퇴 압력은 태양 질량의 약 1.4배 이하(찬드라세카 한계)의 항성 중심에서 중력 붕괴를 막아주는 힘이다. 이 한계를 넘지 않는 항성의 중심은 붕괴를 멈추고 백색왜성이 된다. 반면, 이보다 질량이 크고 더 이상 핵융합 연료가 없는 별은 전자 축퇴 압력으로도 중력을 버티지 못해 붕괴를 계속하며 중성자별이나 블랙홀로 진화하게 된다.
전자 축퇴압 페르미 기체 이론
전자 축퇴압의 본질을 이해하기 위해서는 전자가 어떤 방식으로 에너지 준위를 점유하며 압력을 생성하는지를 설명하는 물리 모델이 필요하다. 이때 가장 널리 쓰이는 모델이 바로 페르미 기체 이론이다. 이는 전자들을 상호작용하지 않는 입자로 간주하고, 양자역학적 통계인 페르미-디랙 통계를 적용하여 전자들의 분포와 에너지를 분석하는 이론이다. 이 이론을 통해 우리는 왜 절대온도 0K에서도 전자들이 정지하지 않고 압력을 만들어내는지를 정량적으로 이해할 수 있으며, 나아가 백색왜성이나 금속 내 전자의 거동을 수학적으로 설명할 수 있다.
전자 축퇴압 페르미 기체 이론
전자는 페르미온 계열의 입자이므로, 양성자나 중성자처럼 파울리 배타 원리를 따르고 페르미-디랙 통계를 따른다. 일반적으로 상호작용하지 않는 페르미온 집합(즉 페르미 기체)의 경우, 각각의 입자는 운동에너지 항만으로 이루어진 단일 입자 에너지를 갖는 독립 입자로 간주할 수 있다. 3차원 공간에서 고전적 이상기체와 양자 이상기체(즉 페르미 기체, 보스 기체)의 압력–온도 곡선을 비교하면, 페르미 입자들 사이의 파울리 반발(Pauli repulsion)로 인해 동일한 고전기체보다 낮은 온도에서 특히 압력이 더 커지는 현상이 나타난다. 이때 압력을 계산하기 전에 먼저 입자의 에너지는 다음과 같이 쓸 수 있다.여기서 p는 입자의 운동량, m은 질량이다. 이 기체를 어떤 유한한 부피 안에 가두었을 때, 전자들은 페르미 운동량 pF까지 가능한 운동량 상태를 차례대로 점유하게 된다. 절대온도(0 K)에서의 전자 축퇴압은 다음과 같이 유도된다.여기서
전자 축퇴압 페르미 기체 이론
V는 전체 부피, Etot은 전체 에너지, m은 전자의 질량,ℏ는 디랙 상수이다.전자에 대한 축퇴 압력을 전자 밀도 ρe로 표현하면 다음과 같이 정리된다.여기서 Pe는 전자 축퇴 압력, me는 전자의 질량, ρe는 자유 전자 밀도 (단위 부피당 자유 전자 수)이다. 금속의 경우, 이 방정식은 페르미 온도(TF)보다 충분히 낮은 온도에서 여전히 근사적으로 잘 성립한다. 금속의 페르미 온도는 보통 약 106 K 수준이다. 상대론적 경우 입자의 에너지가 상대론적 수준(광속에 가까운 속도)에 도달하면, 위의 비상대론적 식은 더 이상 유효하지 않다. 이 경우 축퇴 압력은 전자 밀도에 대해 다음과 같이 지수 4/3에 비례하는 형태로 바뀌어 ρe4/3에 비례한다. 이 상대론적 축퇴 압력은 고밀도 천체, 특히 백색왜성의 극한 내부나 중성자별의 경계 조건을 설명할 때 중요한 역할을 한다.
전자 축퇴압 예시
결정 구조를 가진 금속 내부에서의 전자들은, 여러 근사법을 정밀하게 정당화함으로써 독립 입자로 취급될 수 있다. 대표적인 모델로는 자유 전자 모델과 준자유 전자 모델이 있다. 적절한 조건하에서는 이러한 전자들에 대해 자유 전자 압력을 계산할 수 있으며, 이 압력이 금속의 압축률 또는 부피 탄성 계수에 중요한 기여를 한다는 것이 증명되어 있다.:39
전자 축퇴 압력은 별의 질량이 찬드라세카르 한계, 즉 태양 질량의 약 1.44배보다 작을 경우, 중력 붕괴를 막는 역할을 한다. 바로 이 압력이 백색왜성을 붕괴하지 않고 안정적으로 유지시키는 물리적 요인이다.
그러나 별의 질량이 이 한계를 초과하고, 내부에 열압력을 충분히 생성할 만큼의 온도나 핵융합이 없을 경우, 전자 축퇴 압력만으로는 중력에 맞서기 부족하다. 그 결과, 별은 계속 붕괴하게 되어 중성자별 또는 블랙홀로 진화하게 된다. 이는 전자에 의한 축퇴 압력이 중력에 의해 발생하는 내향 수축력보다 약하기 때문이다.
초신성 조기 경보 시스템
초신성 조기 경보 시스템(Supernova Early Warning System, SNEWS)은 우리 은하에 있는 초신성 사건을 천문학자들에게 조기에 알려주기 위해 설계된 중성미자 검출기로 이루어진 네트워크이다. 적색거성이 초신성으로 붕괴해 갈 때, 중심핵에서는 수많은 중성미자가 방출된다. 현재의 초신성 모델에서, 이러한 중성미자 방출은 초신성의 극대점 이전에 일어나는 것으로 알려져 있으며, 즉 중성미자 검출을 통해 초신성을 예측하며, 관측할 수 있는 것이다.
성간매질
천문학에서 성간 매질(星間媒質, 영어: interstellar medium, ISM) 또는 성간물질(星間物質)은 은하 내의 항성 사이나 항성 바로 근처에 존재하는 물질이나 에너지를 나타낸다. 성간 매질은 천체물리학에서 중요한 역할을 하는데, 특히 항성과 은하 사이에서 중요한 역할을 한다. 항성은 성간매질의 차가운 영역에서 생겨나며, 반대로 항성풍이나 초신성과 같은 것을 통해 성간 매질을 풍부하게 만든다. 이러한 항성과 성간매질 사이의 상호 작용은 은하가 가스 매질을 소진하는 속도를 결정하며, 즉 새로이 항성을 만들어 내는 은하의 수명을 결정한다.
성간 매질의 기체 성분을 성간 기체, 고체 성분을 성간진이라 부른다. 성간진은 우주 먼지 또는 우주진, 성간 기체는 우주 가스 또는 성간 가스로 부르기도 한다.
성간매질
성간 매질은 지구 상의 개념으로 봤을 때 극단적으로 희박한 플라스마, 즉 원자와 분자, 먼지, 전자기 복사, 우주선, 자기장으로 이루어져 있다. 성간 매질은 일반적으로 99%의 가스 입자와 1%의 먼지로 구성되어 있다. 이러한 물질은 항성간 우주를 채우고 있다. 이러한 농도는 일반적으로 매우 낮아서, 일반적으로 1 입방 센티미터에 몇 입자에서 몇 백 개의 입자가 존재하는 수준이다. 원시 핵합성의 결과로, 이 가스는 대략 90%의 수소와 10%의 헬륨, 여기에 약간의 추가적인 원소(천문학에서 말하는 "금속")로 구성되어 있다.
성간매질 성간물질
표 1은 우리 은하의 ISM을 이루는 구성요소들의 성질 명세를 보여준다.
Field, Goldsmith 그리고 Habing은 1969년에 ISM의 관측된 성질을 설명하기 위해 2위상 평형 모델을 제시했다. 그들이 모델링한 ISM에는 중성이거나 분자 상태인 수소 구름으로 구성된 차갑고 고밀도인 위상(T < 300 K), 그리고 희박한 중성이거나 이온화된 상태인 가스로 구성된 따듯한 위상(T ~ 104 K) 으로 나누어져 있었다. McKee와 Ostriker는 1977년에 2위상 모델에 한가지 위상을 추가했는데, 바로 초신성폭발에 의해 가열된 가스로 구성된 매우 뜨거운 위상 (T ~ 106 K)이다. 이 위상에 해당하는 구성요소는 ISM의 대부분의 부피를 차지한다. 이때의 온도는 여러 원인에 의해 일어난 가열과 냉각이 평형상태에 도달할 수 있는 온도이다. McKee와 Ostriker의 논문은 지난 30년 동안 추가적인 연구의 기초를 형성했으나, 위상과 하위 분류 간의 상대적인 부피 비는 여전히 중요한 연구 대상으로 남아있다.
성간매질 성간물질
이 모델은 원자 상태인 수소만을 고려한다. 온도가 3,000K보다 높다면 분자 상태를 유지할 수 없고, 5,000K보다 낮은 경우에 수소 원자는 바닥 상태로 남을 수 있다. 이때 헬륨 등의 다른 원자의 영향은 무시할 수 있다고 가정하면, 압력이 매우 낮기 때문에 수소 원자의 자유경로의 지속 시간이 1나노초보다 길다.
이러한 물질은, 빛의 강도가 매질을 통과하면서 약해지는 이른바 소광 효과를 유발한다. 이 소광은 특정 파장의 광자가 굴절 및 흡수가 되면서 일어난다. 성간 소광 효과 덕분에 우리가 밤하늘에서 ISM을 맨눈으로도 관측할 수 있게 해주고, 특히 우리은하의 중심부를 관측할 때 어두운 띠 부분이 보이는 것은 이런 성간 소광의 결과물이다. 분자운에 의해 시선 방향에 있는 별빛이 모두 흡수되기 때문이다.
예를 들어, 수소 원자의 일반적인 흡수 파장은 라이먼-알파 변환에 따르면 121.5 nm 정도이다. 즉 해당 파장을 지니는 대부분의 빛이 지구로 오는 과정에 라이먼-알파 흡수에 의해 흡수되므로, 별로부터 방출되는 해당 파장의 빛을 보는 것은 거의 불가능하다.
성간물질의 연구에서 중요한 것으로는 분자구름, 성간구름, 초신성 잔해, 행성상성운, 유사 산란구조 등이 있다.
성간매질 역사
원래, 천문학자들은 우주는 완전한 진공이라고 생각했다. 1913년, 노르웨이의 탐험가이자 물리학자인 크리스티안 버클랜드는 우주가 플라스마외에도 "암흑물질"을 포함하고 있을 것으로 처음으로 예측하였다. 그는, "우주공간이 전자와, 모든 종류의 이온들로 차 있을 것이라고 생각하는 것이 우리가 가질 수 있는 자연스러운 관점이다. 태양계나 성운이 아닌, 이른바 "빈공간"에 엄청난 양의 질량을 지니는 물질이 있을 것이라고 생각하는 것 역시 상식을 벗어난 생각은 아니다" 라고 적었다.
성간매질 행성 간 물질과의 상호 작용
성간물질은 태양계의 행성 간의 물질에서부터 시작하여 끝난다. 태양풍은 태양으로부터 90-100 A.U. 떨어진 파에서 초음속 이하의 속도로 느리다. 이 파를 초과한 지역은 heliosheath 라 불리며, 행성간 물질은 태양풍과 상호 작용을 한다. 보이저1, 지구로부터 가장 멀린 떨어진 사람이 만든 우주선, 2004년 12월 16일에 그 파를 가로질러 지나갔으며, 결국엔 성간물질의 초기 직접적인 조사를 제공하는 성간 공간에 들어갈지도 모른다.
성간매질 성간 소광
성간물질은 별로부터 주로 관측되는 빛의 세기를 감소시키거나 파장을 이동시키는 소광이나 적색화 작용을 한다. 이 효과들은 광자의 흡수와 산란에 의해 일어나며, 어두운 하늘에서 성간물질을 맨눈으로 관측할 수 있는 원인이 된다. 별로 된 원반인 우리은하의 띠에서 볼 수 있는 명백한 틈새는 지구로부터 수천광년 떨어진 분자운에 의해 주위 배경 별빛이 흡수된 것이다.
원자외선 영역의 빛은 성간물질의 중성 성분에 의해 효과적으로 흡수될 수 있다. 예를 들면 수소의 대표적인 흡수선인 라이먼-알파선의 파장은 121.6 nm이다. 그러므로 지구에서 수백광년 이상 떨어진 별에서 이 파장의 빛을 내면 이 빛은 지구로 오는 동안 중성 수소에 의해 대부분 흡수되기 때문에 거의 관측할 수가 없다.
성간매질 온도를 올리는 원리와 온도를 낮추는 원리(heating and cooling)
성간물질의 온도를 높이기 위해 고안된 첫 번째 원리는 낮은 에너지의 우주선에 의한 것이다. 우주선은 분자운을 통과하는 효과적인 히팅 원인이다. 우주선은 이온화 또는 들뜸상태를 통해 가스에 에너지를 전달하거나 쿨롱 상호작용을 통해 자유 전자에 에너지를 준다. 낮은 에너지의 우주선(MeV)은 고에너지 우주선보다 매우 많이 존재하므로 더 중요하다.
뜨거운 별에 의해 방출되는 자외선 영역의 복사는 먼지로부터 전자들을 제거할 수 있다. 이 광자는 먼지를 쳐서, 그 일부의 에너지는 전자를 제가할 수 있도록 퍼텐셜 에너지 장벽을 극복하는 데에 사용된다. 이 광자의 에너지는 먼지의 온도를 높여, 전자에게 운동에너지를 주입해 준 것이다. 이는 매우 적은 먼지들에서 이 힛팅방법이 주로 일어난다.
전자가 원자로부터 자유로워질때(대표적으로 자외선 영역의 광자의 흡수로부터), 전자는 다음과 같은 공식의 방법으로 운동에너지를 가진다 : . 이 원리는 HII 지역에서 우세하며, 중성의 탄소 원자가 비교적 없는 희박한 성간물질에서는 무시될 수 있다.
성간매질 온도를 올리는 원리와 온도를 낮추는 원리(heating and cooling)
X-ray는 원자나 이온으로부터 전자를 제거하며, 이 광전자는 또다른 이온화를 만들 수 있다. 이 세기는 매우 낮지만, 이 원리는 오직 따뜻하며, 덜 희박한 원자 물질에서 효과적으로 일어난다. 예를 들면, 분자운에서는 강한 X-ray는 통과할 수 있어, 이 힛팅 원리가 무시될 수 있다. 이 원리는 초신성 잔해와 같은 X-ray 소스에 가까운 지역에서 일어나지는 않는다.
먼지 덩어리와 함께 가스 원자와 분자들 간에 높은 밀도안에서 충돌은 열에너지를 줄 수 있다. 이는 HII 지역에서는 중요하지 않다. 왜냐하면, 자외선 영역의 복사가 더 중요하기 때문이다. 이는 낮은 밀도 때문에, 희박한 이온화된 물질에서 중요하지 않다. 중성의 희박한 물질은 항상 더 차갑지만, 낮은 밀도때문에 가스의 쿨링이 효과적이지는 않다.
열 교환의 힛팅은 밀도와 온도가 매우 높은 슈퍼노바 잔해에서 매우 중요하다.
가스와 먼지의 충돌을 통한 가스 힛팅은 특히 높은 밀도의 큰 중성 분자운에서 주로 일어난다. 낮은 optical depth때문에 파장이 긴 적외선 영역의 복사가 깊게 통과할 수 있다. 먼지는 이 복사에 의해 온도가 올라가, 가스와의 충돌을 하면서 열에너지를 준다.
성간매질 온도를 올리는 원리와 온도를 낮추는 원리(heating and cooling)
구름의 중력적인 붕괴, 초신성 폭발, 항성풍, HII 지역의 팽창, 초신성 잔해에 의해 만들어진 자기정역학적인 파동
미세 구조 냉각 과정은 뜨거운 가스 영역과 분자 구름의 깊숙한 영역을 제외한 성간물질의 대부분 지역에서 지배적으로 일어난다. 중성 물질에 있는 CⅡ나 OⅠ, 혹은 전리수소영역에 있는 OⅡ, OⅢ, NⅡ, NⅢ, NeⅡ, NeⅢ 같은 기본적인 수준에 가까운 미세 구조 레벨을 가지는 풍부한 원자 간에서 가장 효율적으로 발생한다. 또 충돌은 이런 원자들을 더 높은 에너지 레벨로 들뜨게 할 것이고, 결국 에 의한 광자 방출을 통해서 에너지를 영역 밖까지 내보낼 것이다.
더 낮은 온도에서는 미세 구조보다 더 많은 냉각이 충돌에 의해서 이뤄진다. 예를 들어 n = 2 인 수소의 충돌 들뜸은 가라앉음 시에 Ly-α 광자를 만들어낸다. 분자운에서 CO의 회전 천이선이 중요한데, 한번 CO 분자가 들뜨게 되면, 다시 낮은 에너지 레벨로 내려갈 때 분자운을 벗어날 수 있는 에너지를 가진 광자를 방출하여서 분자운의 온도를 낮출 수 있다.
점근거성열
점근거성가지(영어: Asymptotic giant branch)는 작거나 중간 정도의 질량을 가진 별들이 위치하고 있는 헤르츠스프룽-러셀 도표 상의 진화 영역 중 하나로, 중소 질량(0.4-12 태양질량)을 가진 별이 일생 말기에 진입하는 항성 진화 과정의 한 시기이다.
점근거성가지(AGB) 별은 관측적으로 태양보다 수천배 밝은 적색거성으로 보인다. 그 별의 내부 구조는 탄소와 산소로 구성된 중심의 비활성 핵으로 특징지어진다. 그곳을 덮는 껍질을 구성하는 헬륨은 탄소를 형성하는 핵융합(헬륨연소과정)을 겪고 있다. 또다른 껍질을 구성하는 수소는 헬륨를 형성하는 핵융합(수소 연소 과정)을 겪고 있고, 그 밖에 주계열성과 유사한 조성을 가지는 아주 큰 껍질이 있다.
현재 점근거성 단계에 있는 별은 미라, 황새치자리 R이 있다.
점근거성열 진화
별의 중심핵에서 핵융합 과정을 통해 수소가 고갈될 때, 중심핵은 수축하며 온도는 증가하여 별의 바깥층을 팽창시키고 차갑게 만든다. 별은 HR 도표의 우측상단 모퉁이 쪽의 경로를 따라서 광도가 크게 증가하여 후점근거성이 된다.
중심핵의 온도가 약 3×108 K에 이를 때 헬륨 연소가 시작된다. 중심핵에서의 헬륨 연소의 시작은 별의 냉각과 광도 증가를 멈추고 HR 도표의 왼쪽 아래로 이동하게 만든다. 이는 수평가지(종족 2의 별) 또는 적색군(종족 1의 별)이다. 핵에서의 헬륨 연소가 끝난 후, 별은 다시 도표의 오른쪽 위로 움직인다. 이 경로는 이전의 적색거성가지의 방향과 거의 나란한데, 이런 이유로 점근거성가지(asymptotic giant branch)라고 이름이 붙여졌다. 이러한 항성 진화 단계에 있는 별은 AGB 별로 알려져 있다.
점근거성열 진화
AGB의 단계는 초기 AGB(early AGB, E-AGB)와 열맥동 AGB(thermally pulsing AGB, TP-AGB)으로 나뉜다. E-AGB 단계에 있을 때 주에너지원은 대부분 탄소와 산소로 구성된 중심핵 근처의 껍질에서 일어나는 헬륨 융합이다. 이 단계에서 별은 다시 적색거성이 되기 위해 크게 부풀어오른다. 별의 반지름은 천문단위(~215R☉) 만큼 커질 수 있다.