생물경시문제집 -Ⅰ. 생물의 특성

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Ⅰ. 생물의 특성


1. 생물의 탐구와 생명의 특성

 

1. 생명체의 특성에 해당하지 않는 것은?
① 항상성을 갖는다. ② 자극에 반응한다.
③ 복잡하게 조직화되어 있다. ④ 에너지를 받아들이고 이것을 이용할 수 있다.
⑤ 크기가 커진다.

정답 ⑤
생명체로서의 일반적인 속성에는 항상성, 자극에 대한 반응, 조직화 , 물질대사, 생식과 발생 등이 있다. 바이러스는 스스로 복제할 수 없어 무생물적인 특징을 갖지만, 숙주세포로 들어가면 복제를 하여 자손을 만들기 때문에 생물적인 특징을 갖는다. 단세포 생물은 크기가 커진다고 볼 수 없으며, 무생물에서도 단순히 크기가 커지는 현상을 볼 수 있다. 따라서 크기의 변화는 생물의 특성에 해당되지 않는다.

2. 붉은빵곰팡이는 다음과 같은 효소 체계를 통해 전구물질로부터 필요한 아미노산을 만든다.
<모식도>
유전자 a 유전자 b 유전자 c
↓ ↓ ↓
효소 a 효소 b 효소 c
↓ ↓ ↓
전구물질 →→→→ 오르니틴 →→→→→ 시트룰린 →→→→→ 아르기닌

각 문항에 맞는 것을 A, B, C, D에서 찾아 기입하라.

A. 모식도에 기초한 논리적 가설
B. 비논리적인 가설
C. 모식도와 무관한 가설
D. 모식도에 있는 정보의 재진술
① 효소 a는 전구물질에서 오르니틴이 만드는 반응을 촉매한다. ——–( )
② 유전자 b가 없으면, 아르기닌은 오르니틴에서 직접 형성될 것이다. —( )
③ 유전자 a가 파괴되면 곰팡이는 배지에 오르니틴이 있어야 살 수 있다. -( )
④ 유전자 b가 파괴되면 곰팡이는 효소 b를 공급해 주어야 살 수 있다.—( )
⑤ 유전자 c는 효소 c를 형성한다. ——————————( )
⑥ 다른 종류의 곰팡이는 다른 아미노산을 필요로 한다. ————–( )

정답: ① D ② B ③ A ④ A ⑤ D ⑥ C

3. 다음은 효소의 여러 가지 특징을 설명한 것이다. 이 중 옳은 것을 모두 찾으면?
(가) 생체 내 물질대사의 촉매기능을 한다.
(나) 반응이 진행되면 기질의 감소율에 비례하여 감소한다.
(다) 활성화에너지를 낮추어 반응을 촉진한다.
(라) 화학반응의 자유에너지를 낮춘다.
(마) 성분은 모두 단백질이다.
① 가, 나, 라 ② 가, 다, 라 ③ 가, 다, 마 ④ 나, 라, 마 ⑤ 가, 나, 다, 라, 마

정답: ③
효소는 생체 촉매 작용을 하는 물질로 구성물질은 대부분 단백질이지만 일부는 RNA로 된 것도 있고, 금속이나 비타민 성분이 조효소로 작용하고 있어 모든 성분이 단백질이라는 것은 옳지 않다. 또 효소가 촉매하는 반응은 전체 자유에너지는 변함이 없고 활성화 에너지만 낮아진다.

4. 다음 중 바이러스에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

① 돌연변이를 일으킨다.
② 스스로 물질대사를 할 수 있다.
③ 핵산과 단백질로 구성되어 있다.
④ 유전물질로 DNA나 RNA를 갖는다.
⑤ 살아있는 생물체의 몸에서만 증식한다.

정답: ②
바이러스는 효소가 없어서 스스로 물질대사를 하지 못한다. 이것은 독립생활을 할 수 없다는 것을 의미하며 모든 바이러스는 살아있는 다른 생물에 기생한다. 숙주에 따라 동물성바이러스, 식물성바이러스, 세균성바이러스(박테리오파지)로 구분한다. 바이러스는 핵산과 단백질로 구성되는데 모든 생물이 DNA와 RNA를 모두 가지는데 대해 바이러스는 둘 중 하나만 가진다. 핵산에 따라 DNA바이러스, RNA바이러스로 구분한다.

[참고]
◎ 생물적 특성 – 생물체 내에서 증식한다는 것과 돌연변이를 일으켜 변종이 생기는 점이다. 핵산과 단백질로 구성되어 있는 점도 생물적 특성으로 인정하기도 한다.
◎ 무생물적 특성 – 생물체 밖에서는 단백질의 결정으로 추출되는 점이다.

2. 세포의 구조와 기능

1. 다음 현미경을 사용하여 세포를 관찰할 때 나타나는 현상 중에서 틀린 것은?

① 배율이 높아지면 상이 밝아진다.
② 배율이 높아지면 시야가 좁아진다.
③ 대물렌즈의 길이는 저배율일수록 짧다.
④ 고배율에서는 대물렌즈와 프레파라트 사이가 가까워진다.
⑤ 현미경의 배율은 접안렌즈의 배율을 대물렌즈의 배율에 곱한 값이다.

정답: ①
광학현미경에서 대물렌즈의 배율이 높아질수록 렌즈의 길이가 길어진다. 저배율로 관찰하다가 고배율로 렌즈를 바꾸면 작동거리가 짧아지고, 시야가 어두워지며, 실제 보이는 부분의 넓이가 배율 비율의 제곱에 반비례하여 작아진다. 현미경의 배율은 대물렌즈의 배율과 접안렌즈의 배율을 곱한 것이다.

2. 세포를 관찰할 때 아세트산카민 용액이나 메틸렌블루 용액을 사용하는 이유는 무엇인가?

① 염색액의 침투가 잘 되게 한다.
② 물체의 해상도를 크게 한다.
③ 핵막을 관찰하기 좋게 한다.
④ 염색되는 물체와 배경간의 명암 대조를 높여준다.
⑤ 핵을 염색시켜 배경과의 색상 대조 효과를 크게 한다.

정답: ⑤
세포를 관찰할 때 아세트산카민이나 메틸렌블루를 사용하는 것은 세포의 핵을 염색하기 위한 것이다. 그 결과 핵이 진하게 보임으로써 핵을 잘 관찰할 수 있게 된다.

3. 광학현미경 렌즈의 해상능(D) 공식은 다음과 같다.

D=0.61λ/n sinθ
n : 피검체와 대물렌즈간의 공간을 채우는 물질의 굴절률
θ : 대물렌즈의 광수력 각도의 반각
λ : 사용하는 빛의 파장

40배의 대물렌즈로 관찰할 때 해상능을 높이기 위한 방법으로 적절한 것은?

① 대물렌즈를 피검체에 더 가까이한다.
② 프레파라트 위에 물을 한 방울 떨어뜨린다.
③ 프레파라트와 조명 사이에 청색 또는 녹색 필터를 끼운다.
④ ①과 ②를 복합적으로 적용한다.

정답: ③
D값이 작을수록 해상도가 높다. 그러므로 빛의 파장은 짧을수록, 매질의 굴절률이 높을수록, 광수력 각도의 각의 ½이 클수록 해상도는 높아진다.
대물렌즈를 피검체에 가까이하여 광수력 각도를 높이면 해상도가 높아진다. 대물렌즈의 길이가 저배율일 때보다 고배율일 때 더 긴 것도 광수력 각도를 크게 하는 것이다. 현재 40배의 대물렌즈가 끼워진 상황에서 렌즈를 피검체에 접근시키면 초점이 맞지 않아 상이 흐려진다. 즉 해상도는 낮아진다. 커버글라스 위에 물을 한 방울 떨어뜨리고 초점을 맞추면 대물렌즈와 프레파라트 사이에 공기대신 물이 차지하게 된다. 공기의 굴절률이 1이고 물의 굴절률이 1.33이므로 이론적으로는 해상도가 높아진다. 하지만 대물렌즈에 물이 닿으면 렌즈가 손상되므로 이 방법은 적절하지 못하다. 대신 매질의 굴절률을 높일 경우 oil을 사용하는데 주로 cedar oil을 많이 이용한다. 청색이나 녹색 필터를 끼우면 파장이 작아져서 해상도를 높게 할 수 있다.

4. 다음 중 현미경으로 효모를 관찰하는 과정 중 옳지 않은 것은?

① 메틸렌블루로 염색하여 관찰한다.
② 실험 재료로 막걸리를 이용할 수 있다.
③ 설탕물에 효모를 넣어서 배양한 후 관찰한다.
④ 효모가 출아하여 번식하는 것을 관찰할 수 있다.
⑤ 효모는 크기가 작으므로 처음부터 고배율로 관찰한다.
정답: ⑤
현미경 관찰의 기본방법은 항상 저배율에서 고배율로 관찰하는 것이다. 막걸리에는 효모가 많아 관찰하기 좋은 재료이며 가루 상태의 효모를 설탕물에서 배양하여 관찰할 수도 있다. 핵이 염색되어 진하게 보임으로써 주변과의 대조 효과를 크게 하는 것이다. 효모는 출아법으로 번식하므로 싹이 나오는 것을 관찰할 수 있다.

5. 현미경으로 줄기의 종단면을 관찰하면서 초점 심도를 달리해 보고자 할 때 조절해야 하는 현미경의 요소는?

① 대물렌즈 ② 접안렌즈 ③ 조리개 ④ 집광기 ⑤ 반사경

*정답: ③
조리개는 빛의 양을 조절하는 장치이다. 그런데 조리개 구멍을 크게 하면(조리개를 열면) 심도가 얕아지고(초점이 맞는 거리가 좁아지고), 조리개를 조이면 심도가 깊어진다. 카메라의 예를 들면, 조리개를 조이면 들어오는 빛의 양이 줄어들어 상은 어두워지지만 앞과 뒤 모두 초점이 맞는 사진이 나온다. 조리개의 숫자가 작은 쪽으로 돌리는 것은 조리개를 크게 하는 것으로 조리개를 연다는 표현을 쓴다. 이 경우 상은 밝지만 초점이 맞는 일부분만 선명하고 나머지는 뿌옇게 흐리게 보이는데 이 와 같을 때를 초점 심도가 낮아졌다고 한다.
집광기(condenser)는 재물대 아래쪽에 위치하며 광원장치로부터 나오는 빛을 한점에 모아주거나 분산시켜 상을 보다 선명하게 조절해주는 장치이다.

6. 핵, 미토콘드리아, 리보솜을 세포분획법으로 분리할 때 먼저 침강되는 순서대로 나열한 것은?

① 핵 → 미토콘드리아 → 리보솜 ② 핵 → 리보솜 → 미토콘드리아
③ 미토콘드리아 →핵 → 리보솜 ④ 미토콘드리아 → 리보솜 → 핵
⑤ 리보솜 → 미토콘드리아 →핵

*정답: ①
세포분획법은 세포 안의 구성 요소에 대한 기능과 화학 조성을 조사할 수 있는 실험 방법이다. 호모지나이저(균질기)를 사용하여 동식물의 조직을 분쇄시킨 후 얻어진 현탁액(호모제네이트)을 원심분리시키면 세포 안의 구성요소가 크기 ․밀도 ․모양 등에 따라 분획된다. 세포분획법에는 2가지가 있는데 크기에 따라 세포를 분획하는 방법으로 원심분획법이 사용되는데 원심분획법이란 호모제네이트에 원심력의 세기를 점차 변화시키면서 큰 세포기관부터 분획하는 것이다. 원심력의 세기가 커질수록 핵, 미토콘드리아, 리보솜, 리보솜보다 작은 원형질의 과립 성분의 순으로 침전된다. 좀 더 정밀하게 분획하기 위해서는 밀도의 차이를 이용하는 밀도기울기원심법을 사용한다. 이 방법은 크기가 일정하지 않은 세포기관을 정밀하게 분리하고자 할 때 쓰인다. 다음은 동물세포와 식물세포를 분획시킨 결과이다.

7. 물분자에서 산소원자는 어떤 특성이 있는가?

① 전기적으로 중성이다.
② 수소 원자보다 전기음성도가 크다.
③ 수소 원자보다 양전하를 띠고 있다.
④ 음전하를 띤 다른 분자에 의해 끌려간다.
⑤ 수소이온보다 전자를 더 약하게 잡아당긴다.

*정답 ②
H2O의 산소는 수소보다 전기음성도가 더 높아 전자를 끌어당김으로서 부분적으로 (-) 전기를 띠며, 수소는 (+)를 띠므로 물은 하나의 약한 음극과 두 개의 약한 양극을 가지는 극성분자(polar molecule)다. 이로 인해 다른 물분자들간에 수소결합(hydrogen bond)이 형성되어 물이 응집력을 갖는다. 수소결합 때문에 물은 마치 투명 필름에 덮여 있는 것처럼 보이는 매우 큰 표면 장력을 갖는다. 소금쟁이가 물 위에서 빠지지 않고 걸어다닐 수 있는 것은 바로 물의 높은 표면 장력 때문이다.

8. 진핵세포 기원에 대한 설명 중 세포 공생설을 뒷받침해주는 증거가 아닌 것은?

① 미토콘드리아는 환형의 DNA를 가지고 있다.
② 미토콘드리아는 원핵세포와 비슷한 리보솜을 가지고 있다.
③ 원핵세포와 진핵세포의 세포막은 구조와 기능이 유사하다.
④ 원핵세포막은 미토콘드리아 내막과 유사한 전자전달계가 있다.
⑤ 리보솜의 작은 소단위체 rRNA 유전자의 염기서열 계통수

정답 ③
세포 공생설은 미토콘드리아와 엽록체는 원시 세포에 공생한 세균으로부터 유래한다고 하는 설이다. 이것들이 독자적인 DNA를 가지고 있으며 현재의 세균과 닮은 특성을 가진다는 점에서 현재 널리 받아들여지고 있다. 진핵세포는 미토콘드리아를 가지고 있어 전자전달과정에 필요한 요소들이 미토콘드리아 내막에 있지만 원핵세포에서는 세포막에 전자전달효소가 존재한다.

9. 다음 중 원핵세포에서 관찰할 수 있는 세포내 소기관은?

① 핵막 ② 리보솜 ③ 골지체 ④ 엽록체 ⑤ 미토콘드리아

정답: ②
원핵세포는 막성 구조물이 없다. 원핵세포 특유의 70S 리보좀을 갖는다.

10. 원핵세포가 진핵세포와 차이점으로 옳은 것은?

① 진핵세포는 셀룰로오스가 부족하다.
② 진핵세포는 고등생물에서만 발견된다.
③ 원핵세포는 수생생물에서만 발견된다.
④ 진핵세포는 미토콘드리아와 엽록소가 부족하다.
⑤ 원핵세포는 세포막에 의해 분리된 내부구조를 가지고 있지 않다.
정답 ⑤

구조
원핵세포
진핵세포
세포막
있음
있음
세포벽
있음(펩티도글리칸)
식물세포에 있음(셀룰로오스)
핵 막
없음
있음
염색체
원형 DNA(플라스미드)
여러 개, 단백질 함유
리보솜
있음
있음

11. 다음 중 동식물 세포와 원핵생물 세포 사이의 차이점은 무엇인가?

① 내포작용과 외포작용이 동식물 세포내에서는 왕성하게 일어나지만 원핵생물에서는 거의 일어나지 않는다.
② 동식물 세포는 막에 스테롤이 있으나 원핵생물은 없다.
③ 동식물은 유성생식을 하지만 원핵생물에는 유성생식 과정이 없다.
④ 세포분열이 일어날 때 동식물 세포는 핵막이 사라지지만 원핵생물에는 핵막이 그대로 존재하는 경우가 많다.
⑤ 동식물의 유전자에는 인트론이 많이 존재하지만 원핵생물에는 거의 없다.

*정답 ⑤
진핵생물의 mRNA 1차 전사체에는 실제로 단백질을 암호화하고 있지 않는 부위인 인트론이 존재한다. 진핵생물에는 이 인트론을 제거하는 스플라이싱 과정이 있다. 하지만, 대장균 등 대부분의 원핵생물에는 인트론이 존재하지 않으며, 진핵생물의 스플라이싱과 같은 일련의 과정이 없는 것이 특징이다.

12. 원핵 세포의 특징을 정리한 것 중 틀린 것을 모두 고르면?

① 유전물질과 세포질을 구분하는 핵막이 없다.
② DNA 분자는 하나의 긴 고리 모양이며 히스톤 단백질과 결합되어 있다.
③ 무사 분열을 하며 DNA의 일부가 세포막과 결합되어 있다.
④ 편모의 구조는 9+0 구조이다.
⑤ 세포벽은 펩티도글리칸이 주성분이다.

정답: ②, ④
원핵세포의 DNA는 특수한 단백질에 의해 짧게 응축되어 있으나 히스톤 계열의 단백질은 아니다. 원핵 세포는 주로 이분법에 의해 이루어지며, DNA의 일부가 세포막과 결합 → DNA복제 → 효소작용으로 분리 → 새로운 세포막과 세포벽이 형성되는 과정으로 일어난다. 또한 방추체가 형성이 되지 않는 무사분열이다. 편모의 구조는 진핵 세포와 같은 9+2 구조이다.

[참고] 원핵세포
원핵생물의 특징은 염색체가 세포질과 직접 접촉하고 있다는 점이다. 이에 반해 진핵생물의 염색체는 핵막 안에 들어있다. 진핵생물과는 달리 원핵생물에는 미토콘드리아, 엽록체가 없으며 리보솜은 작고 세포벽이 있기 때문에 큰 분자를 분비하거나 흡수하는 능력은 상당히 제한된다. 원핵생물에는 한 개의 염색체가 있다. 이것은 연속된 원형의 DNA이다. 플라스미드라는 염색체와는 다른 별도의 DNA도 존재한다. 메소좀(mesosome)은 원형질막이 세포질로 만입하여 이루어진 것으로 막이 여러 층으로 겹친 구조이며 2가지 기능과 관계가 있다고 생각되고 있다. DNA에 부착점을 제공하거나 분비 활동에 관계가 있을 수 있다. 세포벽은 원형질막 바깥쪽에 있으며 세포 전체를 싸고 있다. 세포를 단단하게 하고 세포를 삼투압의 기계적인 압력으로부터 지탱시켜 준다. 편모는 세포 표면으로부터 길게 돌출되어 있으며 세포를 이동시키는 역할을 한다. 원핵생물의 생식은 무성생식이며 분열 시 DNA의 응축은 일어나지 않는다.

[13-14] 영희는 100개의 세포를 한 쪽에만 핵이 포함되도록 각각 두 조각으로 나누었다. 그리고 이 세포 조각 배양액이 든 용기에 넣어 동일한 조건에 두었다. 4일에 걸쳐 생존한 세포 조각의 수를 조사한 결과는 다음 표와 같았다.

핵이 포함되지 않은 조각
핵이 포함된 조각
처음의 표본 수
1일 후 생존 수
2일 후 생존 수
3일 후 생존 수
4일 후 생존 수
100
80
60
30
3
100
79
74
72
72
13. 이 실험의 독립 변인은 무엇인가?

① 세포 조각에서 핵의 유무 ② 세포 조각의 크기와 배양액
③ 세포 조각의 생존 수 ④ 세포 조각의 생존 여부
⑤ 세포 배양액의 양

*정답 ①
독립변인은 실험에서 조작을 가한 조작변인과 같다. 영희의 실험은 세포 조각에서 핵의 유무에 따라 세포의 생존률을 측정한 것이다.

14. 위 실험결과로부터 도출할 수 있는 타당한 결론은?

① 세포 조각들은 4일 이상 살 수 없다.
② 하루 경과 후 두 집단의 사망률은 같았다.
③ 핵은 세포의 생명이 지속되는 데 필수적이다.
④ 세포 조각의 크기와 배양액은 세포의 생존에 필수적이다.
⑤ 핵이 있는 조각들이 죽는 백분율은 첫날 이후 매일 증가하였다.

*정답 ③
실험결과에서 보듯이 4일 후 세포핵이 있는 것과 없는 것의 생존한 수가 현격한 차이를 보이므로 세포의 생명이 지속되는데 핵은 필수적이라 할 수 있다.

15. 생체막에 대한 설명 중에서 틀린 것은?

① 분배 계수가 큰 물질일수록 세포막을 잘 투과한다.
② 인지질과 단백질로 구성되어 있어서 전하를 띤 작은 분자를 잘 투과시킨다.
③ 막 표면에 존재하는 당단백질과 지질로 인하여 이중막의 표면이 각각 달라진다.
④ 막에 존재하는 단백질들은 물질 수송, 신호전달 등의 기능을 수행한다.
⑤ 콜레스테롤은 인지질의 머리 바로 밑에 존재하여 37℃에서 인지질이 안정된 구조를 갖도록 도와준다.

*정답 ②
생체막은 당단백질, 당지질 및 인지질의 2중막으로 구성되어 있다. 인지질의 친수성 인산기가 막의 표면을 이루며 지방산의 소수성 꼬리 부분들이 막의 기름층을 형성한다. 따라서 전하를 띤 분자는 쉽게 투과하지 못한다. 생체막은 세포가 환경과 교환해야 하는 물질을 선택적으로 통과시키는 기능을 갖는다. 즉 어떤 물질은 자연스럽게 통과시키고, 또 다른 물질은 완전히 막으며, 때로는 에너지를 소비하여 어떤 물질의 수송은 활발하게 도와준다.

16. 세포막은 인지질과 단백질로 이루어져 있다. 이 중에서 인지질에 의한 투과성의 특성을 알고자 인지질만으로 이루어진 인공막을 형성하여 각 물질의 투과성을 측정하여 보았다. 다음 중에서 옳지 않은 것은?

① 분자량이 작을수록 통과가 쉽다.
② 전하를 띠지 않을수록 통과가 쉽다.
③ 물은 부분전하를 띠고 있지만 쉽게 통과된다.
④ 스테로이드 호르몬은 단백질보다 분자량이 작아서 더 잘 통과한다.
⑤ 아미노산은 스테로이드 호르몬에 비해 분자량이 작아서 더 잘 통과한다.

*정답: ⑤
스테로이드 호르몬은 소수성이기 때문에 세포막을 잘 통과한다. 아미노산 중에서 소수성은 세포막을 잘 통과하는데 비해 친수성은 잘 통과하지 못한다.

17. 아래 그림은 지질 이중층을 관통하는 단백질의 세 부분을 보여준다. A, B, C에 대한 설명으로 옳은 것은?
A
B
C
① A, B, C 각각은 모두 소수성 아미노산이 대부분이다.
② A, B, C 각각은 모두 친수성 아미노산이 대부분이다.
③ A, B, C는 대략 같은 양의 친수성, 소수성 아미노산을 갖는다.
④ A, C는 극성을 띠는 아미노산이 대부분이며, B는 소수성 아미노산이 대부분이다.
⑤ A, C는 소수성 아미노산이 대부분이며, B는 극성을 띠는 아미노산이 대부분이다.

*정답 ④
막 단백질은 친수성이냐, 소수성이냐에 따라 그 부위의 막에서의 위치가 결정된다. 단백질을 구성하고 있는 아미노산이 대부분 소수성이라면, 소수성인 인지질의 지질 꼬리층-즉 막의 내부에 존재하고, 친수성이라면, 인지질의 친수성머리-즉 막의 외부에 존재하게 된다. 현재, 막 단백질의 아미노산 서열을 분석하여 막에서의 위치를 알아내는 방법이 있다.

18. 원형질막의 유동모자이크모델에 대한 설명으로 옳은 것을 모두 고르면?

 

ㄱ. 단백질이 박혀 있는 인지질 이중층
ㄴ. 인지질이 끼여 있는 단백질 이중층
ㄷ. 두 층의 인지질과 그 사이에 샌드위치처럼 들어가 있는 단백질
ㄹ. 막에서 이동할 수 있는 단백질과 인지질로 구성되어 있는 형태

 

① ㄱ ② ㄱ, ㄷ ③ ㄴ, ㄷ ④ ㄱ, ㄹ ⑤ ㄴ, ㄹ

답 ④
유동모자이크설은 막이 유동성을 갖고, 단백질 등이 군데군데 박혀 있거나 붙어 있어 마치 모자이크를 형성한다는 설이다. 유동성은 인지질이 좌우로 이동할 수 있으며, 드물기는 하지만 바깥쪽에 있는 인지질이 안쪽으로 들어가는 이동도 일어난다. 당 분자는 단백질과 지질에 붙어 각각, 당단백질과 당지질을 형성하며, 신호의 전달, 자기 인식 등 매우 중요한 역할을 수행한다.

19. 유동모자이크 막 모델에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

① 지질 분자는 유동성이 있다.
② 표재성 단백질은 소수성 표면을 가지고 있다.
③ 단백질은 지질이중층에서 어느 정도 유동적이다.
④ 세포막의 기질은 주로 인지질 2중층으로 구성되어 있다.
⑤ 막의 유동성은 인지질을 구성하는 지방산의 포화 정도에 의해 결정된다.

정답 ②
표재성 단백질이란 세포막의 바깥쪽에 나와 있는 것으로 물과 접하고 있기 때문에 친수성이어야 한다. 지방산의 포화정도란 이중결합이 얼마나 포함되어 있는가를 말한다. 이중결합이 있으면 그림과 같이 지방산의 구조가 구부러지기 때문에 결합이 치밀하지 못해 유동성이 커진다.
<포화지방산>

<불포화지방산>
20. 다음은 세포막으로부터 인지질을 추출하여 물에 넣었을 때 나타난 구조를 모식적으로 나타낸 것이다. 이 실험 결과에 대한 설명 중 옳지 않은 것은?

① 인지질 분자의 꼬리 부분은 물을 싫어한다.
② 인지질 분자의 머리 부분은 물에 대한 친화도가 크다.
③ 생체막은 인지질 이중층을 유지하기 위해 에너지를 소모한다.
④ 인지질 분자의 꼬리들은 서로 상호작용하여 안정화되는 성질이 있다.
⑤ 2층의 인지질 분자로 구성된 생체막의 내부는 소수성으로 안정되어 있다.

*정답 ③
인지질의 머리부분은 친수성이고 꼬리부분은 소수성이다. 이러한 구조가 물속에 있게 되면 소수성부분은 물을 피해 서로 결합하고 친수성은 물쪽으로 나가서 이중층을 형성하게 되어 에너지가 공급되지 않아도 막을 유지하게 된다.

21. 세포내소기관과 그 기능을 잘못 연결한 것은?

① 엽록체-광합성 ② 핵-유전정보 함유
③ 미토콘드리아-세포호흡 ④ 인-과산화수소의 분해
⑤ 골지체-단백질 저장 및 변형

*정답 ④
세포내소기관은 세포내에 존재하는 아주 작은 크기의 구조로 핵, 소포체, 골지체, 미토콘드리아, 리소솜 등을 말한다. 막으로 둘러싸여 있는 막성 세포소기관은 세포질을 여러 구획으로 나누어, 다른 pH 등에서 작용할 수 있게 한다. 막성 세포내소기관으로는 리소솜, 핵, 골지체, 소포체, 미토콘드리아, 엽록체 등을 들 수 있다. 특히 미토콘드리아와 엽록체는 인지질 이중층이 2겹으로 되어 있는 2중막으로 되어 있고, 자신의 유전자를 가지고 있어 세포공생을 설명해주는 한 근거가 된다. 미토콘드리아는 동식물에서 모두 나타나며, 엽록체는 식물에서만 나타난다. 퍼옥시솜은 과산화수소를 분해한다. 인은 rRNA를 합성하고, 리보좀을 조립하는 공장이다.

22. 동식물세포의 각각에서 특이적으로 나타나는 세포내소기관으로 맞는 것은?

① 식물-중심립, 액포 동물-리소솜
② 식물-액포, 세포벽 동물-세포막
③ 식물-엽록체, 세포벽 동물-세포막
④ 식물-액포, 세포벽 동물-중심립
⑤ 식물-중심립, 세포벽 동물-미토콘드리아

*정답 ④
식물의 액포는 노폐물, 영양분을 축적하며, 팽압을 발생시켜 식물체를 지지해 준다. 또한 식물이 물을 흡수하여 성장할 수 있도록 한다. 세포벽은 식물세포에서 발견되며, 구성성분인 셀룰로오스는 초식동물은 소화하지만, 육식동물은 소화하지 못한다. 동물세포에서만 나타난 것들로는 편모, 중심립이 있다.
23. 동식물 세포에 있는 세포 소기관의 구조와 기능에 대한 설명 중 옳지 않은 것은?

① 활면소포체는 스테로이드, 인지질 등 지방의 중요한 합성 장소이다.
② 동물세포에서는 중심립이 기저체가 되어 섬모나 편모를 생성시킨다.
③ 골지체는 조면소포체로부터 오는 다양한 단백질을 단계적으로 변형시키는 장소이다.
④ 글리옥시좀(glyoxysome)은 광호흡에 관련된 부위로, 카탈라아제가 들어있어 과산화수소를 분해한다.
⑤ 미토콘드리아는 ATP를 생산하는 주된 기관으로 어느 정도 자체의 단백질을 합성할 수 있다.

*정답 ④
퍼옥시좀은 포유동물의 간이나 신장세포에 많이 존재하며, 과산화수소를 분해하는 카탈라아제를 함유하고 있고, 지방산의 산화에도 관여한다. 식물의 잎에서는 광호흡 과정 중 생기는 과산화수소를 분해하는 역할을 한다. 특수한 형태의 퍼옥시좀인 글리옥시좀은 종자발아시 지방을 탄수화물로 전환시키는데 관여한다.

24. 인에 대한 설명 중에서 옳은 것을 모두 고르면?

① 핵 속에 1개 있다.
② 생체막이 없는 구조이다.
③ 전자 밀도가 낮은 과립으로 되어 있다.
④ 정자의 핵 속에는 인이 들어있다.
⑤ rRNA가 합성되는 장소이다.

*정답 ②, ⑤
인(nucleolus)은 핵의 일부분이며 보통 지름이 2-5㎛인 굴절률이 높은 구상의 소체로서 막이 없고 미세 섬유와 전자 밀도가 다소 낮은 과립으로 되어 있다. 인은 유사분열 전기 말에 해체되었다가 말기에 다시 조립된다. 인은 여러 염색체 상에 있는 NO 지역(인형성부위)에서 형성된다. 인에서는 4종류의 rRNA가 생성된다. 인은 핵 속에 한 개 또는 여러 개가 있을 수 있다.

25. 다음 설명은 미토콘드리아와 엽록체의 특징을 정리한 것이다. 이 중 두 기관의 공통점에 해당하는 것을 모두 찾으면?
(가) 단일막 구조를 가지고 있다.
(나) 화학삼투적 인산화 방법에 의해 ATP를 합성한다.
(다) 자기고유의 DNA를 가지고 있다.
(라) 자기고유의 리보솜을 가지고 있다.
(마) 내부 DNA특성이 진핵생물의 것과 유사하다.
① 가, 나, 다 ② 나, 다, 라 ③ 다, 라, 마 ④ 가, 다, 마 ⑤ 가, 다, 라
정답: ②
엽록체와 미토콘드리아는 둘다 이중막 구조로 이루어져 있고, 자신의 DNA와 리보솜을 가져 일종의 독립된 원핵생물의 체제를 가지고 있다는 것이다. 이것은 세포공생설의 증거로 제시되기도 한다. 또 둘다 ATP를 생성하는데 그 방법은 화학삼투적 인산화를 통한다. 화학삼투적 인산화란 막을 사이에 두고 H+이온의 농도가 다를 경우 농도가 높은 곳에서 낮은 곳으로 전자의 전달이 확산되고 이 때 막에 있는 ATP합성효소가 활성화 되어 ATP가 형성된다는 것이다. 세포에서 형성되는 에너지의 대부분은 이 방법으로 만들어진다.

[참고]
엽 록 체
미토콘드리아
공통점
① 이중막 구조이다.
② 자신의 DNA를 가지고 있어 스스로 복제가 가능하다.
③ 인산화 과정을 통해 ATP를 합성한다.
④ 자신의 리보솜이 있다.
차이점
① 식물과 조류에서 발견된다.
② 엽록소가 있어 광합성을 수행한다.
① 거의 모든 진핵세포에 존재한다.

 

26. 다음은 아미노산에 대한 설명 중에서 옳지 않은 것은?

① 20가지 종류가 존재하며 일부는 생체합성이 가능하지만 일부는 음식물을 통해섭취해야 한다.
② 모든 아미노산은 아미노기와 카르복시기를 갖는다.
③ 물에 녹아 + 또는 – 전하를 띤다.
④ 모든 아미노산은 극성을 띠며 비전하분자이다.
⑤ 아미노산과 아미노산이 결합할 때는 물이 한분자 빠지면서 펩티드결합이 이루어진다.

정답: ④

COOH

H─ C ─ R

NH2
생체내에 존재하는 아미노산의 종류는 20가지이며 음식물을 통해 흡수해야 한다. 20가지 중 일부는 다른 아미노산으로부터 전환시킬 수 있으므로 꼭 필요한 아미노산만 섭취하면 되는데 아미노산 중 체내에서 합성되지 않는 것을 필수아미노산이라 한다. 어린이는 10가지 어른은 8가지이다. 필수아미노산은 아르기닌, 히스티딘, 이소류신, 류신, 트립토판, 트레오닌, 발린, 메티오닌, 페닐알라닌, 리신이고 이중 아르기닌과 히스티딘은 어린이에게만 필수아미노산이다. 아미노산의 기본구조는 오른쪽 그림과 같이 아미노기와 카르복시기를 가지고 있고 산성, 중성, 염기성 용액에서 각각 하전 상태가 달라진다.

COOH COO- COO-
│ │ │
H─ C ─ R H─ C ─ R H─ C ─ R
│ │ │
NH3+ NH3 NH2
산성용액 중성용액 알칼리성 용액
27. 미토콘드리아와 엽록체를 비교한 다음 설명 중 옳지 않은 것은?

① 두 세포 기관은 모두 이중막 구조를 가지고 있다.
② 전자 전달계를 거치면 수소이온의 농도구배가 형성된다.
③ 미토콘드리아 내막의 수소이온의 농도구배는 ATP 합성에 이용된다.
④ 엽록체 틸라코이드막의 수소이온의 농도구배는 직접 암반응에 이용된다.
⑤ 두 세포 기관은 유전 정보 물질인 DNA를 가지고 있다.

*정답 ④

[그림10-44]
암반응은 엽록체의 스트로마에서 일어나는 것으로 CO2를 통해 포도당을 합성하는 과정이다. 엽록체 틸라코이드막의 수소이온의 농도구배는 명반응 과정에서 일어나는 것으로 ATP 합성에 이용된다.

28. 식물세포에서 ATP를 합성하는 곳을 바르게 짝지은 항목은?
a. 미토콘드리아 b. 핵 c. 리보솜 d. 엽록체 e. 퍼옥시좀

① a ② a, d ③ b, c ④ b, e ⑤ d, e

*정답 ②
ATP를 합성하는 것에는 광인산화, 기질수준의 인산화, 산화적인산화 과정이 있다. ATP는 엽록체와 미토콘드리아 및 세포질에서 합성된다.

29. 내분비선의 세포에서 펩티드호르몬을 합성하여 분비하는 경로가 바르게 배열된 것은?

① 골지체 → 조면소포체 → 활면소포체 → 외분비낭 → 세포밖
② 조면소포체 → 활면소포체 → 골지체 → 리소좀 → 세포밖
③ 조면소포체 → 활면소포체 → 골지체 → 외분비낭 → 세포밖
④ 조면소포체 → 활면소포체 → 리소좀 → 골지체 → 세포밖
⑤ 활면소포체 → 골지체 → 리소좀 → 외분비낭 → 세포밖

*정답: ③
조면소포체는 세포 밖으로 분비될 단백질을 만드는 세포에서 많이 발견된다. 조면소포체에 붙어있는 리보솜에서 펩티드호르몬이 만들어지고 활면소포체로 이동 후 소낭으로 형태로 골지체로 이동한다. 골지체에서는 소낭(vesicle)을 만들어 세포 밖으로 호르몬을 내보낸다. 리소좀 속에는 강력한 가수분해효소가 있어 외부에서 들어온 미생물을 분해하거나, 세포내의 오래된 세포내 소기관들을 분해하는 자기소화작용을 하기도 한다.

30. 다음 중 중심립(centriole)에 대한 설명으로 틀린 것은?

① 핵 근처의 세포질에 있는 안정적 구조이다.
② 곰팡이나 최근에 진화된 식물에는 없다
③ 체세포 분열 동안에만 나타나는 구조이다.
④ 세포 분열시 방추사를 형성한다.
⑤ 섬모나 편모를 형성하는 기저체가 된다.

*정답 ③
중심립은 동물세포와 하등한 식물세포에서 발견되며, 핵 주위에 2개가 직각 상태로 존재한다. 3개씩 9쌍의 미세소관이 원형으로 배치된 9+0 구조를 이루고 있고, 세포가 분열할 때 복제된 후 양극으로 이동하여 방추사를 형성하며, 섬모나 편모를 형성하는 기저체가 되기도 한다.
31. 리소좀에 대한 설명으로 옳은 것은?

① 단백질 합성에 꼭 필요하다.
② 원형질을 통하여 세포밖으로 방출된다.
③ 가수분해효소를 저장하고 있는 세포내 소기관이다.
④ 내용물의 일부는 미토콘드리아로부터 만들어진다.
⑤ 고에너지 거대 유기물질들이 보관되어 있는 장소이다.

*정답: ③
세포내성분의 대사에 관계하는 것 외에 특히 식세포작용으로 외계 이물질의 세포내 소화에 중요한 역할을 한다. 한 겹의 막구조로 싸여 있으며, 이 내부는 약산성에 최적 pH를 가지는 가수분해효소가 들어있다. 리소좀막의 안정성은 세포의 생명과 관계가 있다. 비타민 A의 다량 투여나 방사선조사에 의해 막이 파괴되기 쉽게 되면, 내부에 있는 효소가 세포질 중에 방출되어 장애를 일으킨다.

32. 다음 중 세포당 리소좀의 수가 가장 많을 것으로 예상되는 것은?

① 변태중인 올챙이의 꼬리
② 옥수수의 정단분열조직
③ 알콜 중독자의 간
④ 참나무의 내초(pericycle)
⑤ 당뇨병 환자의 간

*정답 ①
리소좀에는 강력한 가수 분해 효소들이 들어 있어 분해하거나, 흡수한 물질을 변형시키고 저장하며, 노화되고 손상된 세포 소기관을 파괴하는 등의 역할을 한다. 특히 기능을 잘 하지 못하는 잉여세포나 발생 중의 조직에서 퇴화하고 있는 세포를 파괴하는 기능을 한다.

33. 다음 중 활면 소포체에서 합성되는 물질은?

① 핵산 ② 지질 ③ 단백질 ④ 원형질 ⑤ 탄수화물

*정답: ②
소포체는 물질의 이동통로이며, 조면 소포체와 활면 소포체가 있다. 활면 소포체는 리보솜이 없으며, 지방, 인지질, 스테로이드 같은 지질의 합성과 이동에 관여하고 골지체를 만드는 막을 제공하기도 한다.

34. 어느 특정 세포의 전자 현미경 사진을 관찰한 결과 다음과 같은 특징을 발견하였다. 이로부터 알 수 있는 사항이 아닌 것은?

핵을 중심으로 잘 발달된 조면소포체와 골지체가 관찰되었으며 다른 조직에 비해 많은 수의 미토콘드리아가 원형질에서 발견되며 핵의 한 쪽으로 중심체가 관찰되었다.
① 분비 기능이 왕성한 세포일 가능성이 높다.
② 에너지를 많이 필요로 하는 세포이다.
③ 고등 식물 세포일 가능성은 없다.
④ 핵분열이 일어나고 있는 세포이다.
⑤ 활발하게 단백질을 합성하고 있는 세포일 가능성이 높다.

정답: ④
조면 소포체는 리보솜을 부착한 소포체로서 리보솜은 폴리펩티드를 합성한다. 이 폴리펩티드는 소포체 내부에 저장되거나 단백질로 합성된다. 골지체는 원반 모양의 납작한 주머니가 여러 개 포개진 시스터나와 그 주위의 작은 골지 액포가 모여 이루어진다. 골지체는 분비 기능이 왕성한 세포에 특히 발달되어 있다. 조면 소포체에서 합성된 단백질이 골지체로 이동되면 이 단백질은 시스터나에 저장되어 있다가 분비된다. 이 때 탄수화물을 결합시켜 세포 외로 분비하기도 한다. 이 외에도 점액성을 지닌 다당류를 합성하기도 하고, 세포벽의 주성분인 셀룰로오스를 만들기도 한다. 미토콘드리아는 긴 타원형 모양의 세포소기관으로서 ATP를 합성하는 장소이다. 내막과 외막의 이중막이 있으며, 내막은 내부로 돌출되어 크리스타를 형성한다. 크리스타에는 호흡에 관계하는 산화 환원 효소들이 부착되어 있다. 자기복제(DNA함유)를 하여 필요에 의해 복제를 하며 이곳 DNA를 분석하여 생물의 유연관계를 밝히기도 한다.

35. 항생제를 오랫동안 복용하면 간에 어떤 영향을 주겠는가?

① 약에 대한 내성을 증가시킨다.
② 활면소포체가 더 많이 만들어진다.
③ 약을 해독시키는 효소의 생산을 증가시킨다.
④ 다른 약이나 외부물질을 분해하는 효소의 생산을 증가시킨다.
⑤ 위의 모든 것이 옳다.

*정답 ⑤
활면소포체의 주된 기능 중의 하나는 지질의 합성이며, 다른 기능으로는 간에서의 해독작용, 칼슘이온의 저장 등을 들 수 있다.

36. 세포에서 미세소관(microtubule)이 관여하지 않는 것은?

① 무척추동물의 평활근의 수축
② 유사분열 후기에서 염색체의 이동
③ 식물 세포의 성장 시 미세 섬유의 방향성을 결정
④ 식물 세포의 격막 형성체(phragmoplast)의 형성
⑤ 척추동물의 신경관 형성 시 신경판에 있는 외배엽 세포의 신장

*정답 ①
미세소관은 세포를 지탱하고(세포골격), 세포소기관을 배치, 조립과 해체를 통해 세포를 신장 및 변형시키고, 운동단백질로 하여금 세포 내 수송을 하는 지지대의 역할, 세포분열시 염색체를 이동시키는 역할(방추사), 특히 식물세포에서 격막 형성 등을 한다. 무척추동물에서 평활근의 수축은, 액틴과 미오신 필라멘트가 관여하는 것으로 미세소관과는 관계없다.

37. 미세섬유와 미세소관과의 차이점은 무엇인가?

① 미세섬유는 가운데가 비어있는데 비해 미세소관은 꽉 차있다.
② 미세섬유는 세포골격으로 작용하지만 미세소관은 세포골격으로 작용하지 않는다.
③ 미세섬유는 성장과 분해가 계속 일어나는 반면, 미세소관은 성장을 하여 일정크기가 되면 분해되지 않는다.
④ 미세섬유는 액틴 분자로 된 2 줄의 선이 꼬여 있는 형태이며, 미세소관은 α 및 β 튜불린으로 구성되어 있다.
⑤ 미세섬유는 동물의 운동과 이동에 이용되지만, 미세소관은 세포소기관을 일정한 장소에 고정하는 역할을 한다.

*정답 ④
세포골격을 점점 굵어지는 순으로 나타내면, 액틴미세필라멘트(미세섬유), 중간필라멘트, 미세소관이 있다. 세포골격은 세포 형태의 유지, 편모와 섬모 등을 이용한 세포의 이동, 세포 내 물질의 이동 등에 중요한 역할을 한다. 세포분열 때 방추사의 성분인 미세소관은 끊임없이 만들어지고 분해되는 특징이 있다. 중간섬유는 세포가 일정한 형태를 유지하기 위한 장력을 제공한다. 미세소관은 가운데 비어 있는 형태지만, 미세필라멘트는 속이 꽉 찬 관과 같다.

38. 다음 중 줄기의 2차 생장이 전형적으로 나타나는 식물만으로 짝지어진 것은?

① 피자식물과 단자엽 식물
② 단자엽 식물과 선태류
③ 선태류와 나자식물
④ 피자식물과 양치류
⑤ 나자식물과 쌍자엽식물

*정답 ⑤
1차 생장은 생장점에서의 세포분열에 의한 길이 생장을 의미하며, 2차 생장은 부피생장으로서 관다발이 잘 발달되어 있는 나자(겉씨)식물이나 쌍자엽식물, 특히 교목과 관목에서 현저하게 나타난다.

39. 다음 <보기>의 현상 중에서 삼투현상에 해당하는 것을 모두 고르면?
<보기>
ㄱ. 물에 잉크 한 방울을 떨어뜨렸더니 잉크가 퍼져나간다.
ㄴ. 배추를 소금물에 담그면 배추가 쭈글쭈글해진다.
ㄷ. 혈액을 저장액에 담그면 용혈 현상이 나타난다.
ㄹ. 뿌리털에서 무기 양분을 흡수한다.
ㅁ. 식물에 비료를 많이 주면 식물이 말라죽는다.

*정답 ㄴ, ㄷ, ㅁ
반투막을 사이에 두고 농도가 서로 다른 용액을 넣어 두었을 때, 양쪽용액의 농도가 같아질 때까지 농도가 작은 용액의 용매가 농도가 큰 용액 쪽으로 이동하는 현상을 삼투현상(osmosis)라 한다.

40. 다음의 식물 중에서 세포의 삼투압이 가장 높은 것은?

① 수생식물 ② 중생식물 ③ 건생식물 ④ 고산식물 ⑤ 염생식물

*정답 ⑤
염생식물은 갯벌에 주로 분포하는 식물로서 주위의 높은 염분을 견디고 자신의 물질 농도를 유지하여야 하기 때문에 다른 식물에 비해 삼투압이 높다.

41. 물질의 능동수송에 대한 설명 중에서 틀린 것은?

① 포화되는 성질을 나타낸다.
② 농도 구배에 역행하여 일어날 수 있다.
③ 막에 있는 여러 운반체들이 관여한다.
④ 대사 작용 저해제에 의해 영향을 받지 않는다.
⑤ 대부분 ATP 형태의 화학 에너지를 필요로 한다.

*정답 ④
세포에 대사작용 저해제를 처리하면 ATP가 합성되지 않는다. 따라서 능동수송이 일어날 수 없다.

[참고] 능동수송
능동수송이란 생물세포의 세포막이 세포 안팎의 농도 차를 어기고 어떤 특정 물질을 세포 안으로 흡수하거나 내보내는 작용으로 대사에너지와 수송단백질을 필요로 한다. 대부분의 동물세포는 바깥쪽에 비해 매우 높은 농도의 칼륨(K+)을 가지고 있으며 나트륨(Na+)은 바깥쪽보다 적게 가지고 있는데, 이것은 ATP에 의해 에너지를 계속 소비하면서 능동수송하기 때문이다. 다시마나 미역과 같이 요오드를 다량 함유하고 있는 해조류는 바닷물 중의 요오드 농도보다 높은 농도의 요오드가 세포 속에 있는데, 세포가 바닷물로부터 요오드를 흡수한 결과이며, 이는 농도 기울기에 역행하여 물질을 능동수송한 결과이다.

42. 세포막의 Na+-K+ pump는 물질 이동 방법 중 어느 것에 해당하는가?

① 단순확산 (simple diffusion) ② 삼투현상 (osmosis)
③ 능동수송 (active transport) ④ 촉진확산 (facilitated diffusion)
⑤ 음세포작용 (pinocytosis)

*정답 ③
생물세포의 세포막이 세포 내외의 농도차를 이기고 어떤 특정물질을 세포 내로 흡수하거나 배출하는 작용을 말한다. 예를 들면, 다시마와 같은 해조류는 바닷물 중의 농도의 100배 이상이나 되는 높은 농도의 요오드를 그 세포 내에 가지고 있다. 세포 속의 요오드는 농도가 낮은 바닷물로부터 세포막을 통하여 적극적으로 세포 내로 흡수한 결과이다. 이것은 확산의 법칙으로 설명할 수 없다. 세포막이 에너지를 소모하면서, 마치 언덕으로 수레를 끌어올리는 것과 같이 농도 기울기에 역행하여 물질을 운반한 결과이다. 이러한 작용이 능동수송인데, 이때에는 반드시 ATP로부터의 에너지 공급이 있어야 한다.

[참고] 적혈구의 농도구배
적혈구는 일정한 이온농도를 유지하기 위해 K+는 유입하고 Na+는 유출하는 기능을 갖고 있다. 시험관에서 적혈구와 혈정의 혼합물을 2℃로 냉각하면 이온평형이 성립될 때까지 K+는 세포로부터 유출되고 Na+는 유입한다. 그러나 이 계를 37°C로 가온하면 적혈구내의 K+의 농도가 처음 농도로 재생된다. 한편 적혈구와 혈장 혼합물을 37℃에서 장기간 방치하면 K+의 유출과 Na+의 세포내의 유입이 시작되는데 이때 포도당을 첨가하면 세포는 다시 Na+를 유출하고 적혈구 세포내 K+ 의 농도는 증가한다. 이것은 K+, Na+등의 수송에는 에너지를 필요로 한다는 것을 암시하는 것이다. 동물, 식물, 미생물 세포를 사용한 여러 가지 실험 결과도 이온이 농도구배에 역행하는 투과 현상이 에너지를 소비하는 능동수송이라는 것이 밝혀졌다. 실험적으로 측정한 혈장의 K+와 Na+의 농도 변화로부터 K+의 유입과 Na+의 유출이 밀접 하게 연관되어 있음을 알게 되었다. 즉 2개의 K+이 세포 내로 들어갈 때마다 3개의 Na+이 유출되며 ATP의 가수분해로 공급된다는 것이 밝혀진 것이다.

43. 막을 통한 물질 수송에 대한 설명 중 옳지 않은 것은?

① 세포막을 통한 물의 수송은 확산에 의해서 일어난다.
② 촉진확산은 막에 존재하는 수송단백질에 의해서 농도가 높은 곳에서 낮은 곳으로 물질이 이동하는 것이다.
③ 나트륨-칼륨 펌프는 능동수송의 대표적인 예가 되며, 그 에너지원으로 ATP를 이용한다.
④ 저밀도 지질단백질은 콜레스테롤을 운반하는 것으로 수용체-매개 내포작용에 의하여 세포 내로 운반된다.
⑤ 조면 소포체에서 합성된 분비단백질들은 세포막에 존재하는 거대한 막관통 단백질의 통로로 분비된다.

*정답 ⑤
막을 통한 물질의 수송은 에너지의 사용 여부에 따라 수동 수송과 능동 수송으로 구분한다. 수동 수송은 에너지가 사용되지 않으며 확산, 삼투, 촉진 확산 등이 있다. 이 중 촉진 확산은 막내에 묻혀 있는 투과효소(permease)라고 하는 특수한 운반체 분자에 의해 특정 종류의 분자만이 이동되는 것을 말한다.
능동 수송은 물질의 농도 구배와는 상관없이 이동이 이루어지고, ATP 형태의 화학 에너지를 요구한다. 여기에는 막에 있는 운반체에 의해 이동되는 원자, 이온, 분자들이 포함되고, 큰 부피의 물질을 받아들이거나 배출하므로, 막이 많은 부분이 이에 관여한다.

44. 세포막에 있는 수송체에 대한 설명 중 옳지 않은 것은?

① 수송체와 기질간의 결합으로 수송체의 구조가 변한다.
② 수송체가 인산화되면 기질과의 친화도가 달라질 수 있다.
③ 능동 수송체는 인산화 정도에 따라 수송 속도가 달라진다.
④ 수동 수송체의 수송은 주로 농도 구배에 따라 이루어진다.
⑤ 수송체 분자는 외재성 단백질로 친수성 부분으로 되어 있다.

*정답 ⑤
수송체는 주로 막관통 단백질로 막을 완전히 관통하며, 중간 부분은 소수성이고, 양쪽 끝부분은 친수성이다. 외재성 단백질은 소수성 부분과 친수성 부분을 가지고 있어 지질 이중층에 일부분이 잠겨 있는 형태이다.

45. 세포막의 특성 중에서 선택적 투과성이란 무슨 뜻인가?

① 원형질막은 매우 두꺼워야 한다.
② 포도당은 세포로 들어갈 수 없다.
③ 콜레스테롤은 세포로 들어갈 수 없다.
④ 특정한 물질이 통과하는 것을 조절한다.
⑤ 모든 물질이 세포안과 밖으로 통과할 수 있도록 한다.

*정답 ④
세포막은 물질에 대한 선택적인 투과성을 나타내어 극성 및 이온물질은 막을 통과할 수 없지만, 비극성이고 소수성 물질들은 지질에 녹을 수 있으므로 세포막을 쉽게 통과한다. 극성 및 이온물질들은 막세포에 있는 수송 단백질의 힘을 빌어 세포내외로 이동할 수 있다. 큰 물질이 세포 외로 배출될 때는 외포작용(exocytosis)으로, 세포내로 이동할 때 내포작용(endocytosis)에 의해 수송될 수 있다. 수송에는 능동수송과 수동수송이 있다. 능동수송은 농도를 거슬러 낮은 농도에서 높은 농도로 물질을 이동시키며, 막단백질과 에너지를 필요로 한다. 반면에 수동수송은 확산에 의해 높은 농도에서 낮은 농도로 물질이 이동하며 에너지가 필요 없으며, 막단백질을 필요로 하는 경우와 그렇지 않은 경우가 있다.

46. 다음 세포내 물질이동 중에서 능동 수송에 해당하지 않는 것은?

① 해조류가 요오드를 흡수한다.
② 허파의 폐포에서 가스교환이 일어난다.
③ 축색돌기에서 Na+이 세포 밖으로 배출된다.
④ 소장의 융털에서 포도당이 흡수된다.
⑤ 세뇨관에서 포도당이나 아미노산이 재흡수된다.

*정답 ②
능동수송은 용질의 농도기울기에 역행하여 용질을 이동시키는 것으로 에너지를 사용한다는 점에서 수동수송과 대비된다. 폐포에서의 가스교환은 각 가스들의 분압차에 의한 확산으로 수동수송에 해당된다.

47. 세포막의 물질 투과를 설명한 것으로 옳지 않은 것은?

① 분배계수가 작은 화합물일수록 쉽게 통과한다.
② 분자의 크기가 작을수록 쉽게 통과한다.
③ 전해질보다 비전해질이, 강전해질보다 약전해질이 쉽게 통과한다.
④ 전하를 띤 물질의 경우, 저가 이온일수록 잘 통과한다.
⑤ 양이온의 경우 K+이 Na+보다 더 잘 투과한다.

*정답 ①
분배계수 = 지질에 대한 용해도/물에 대한 용해도이다. 따라서 분배계수가 큰 물질질수록 세포막을 잘 투과한다.

48. 동물 조직에서 세포와 세포사이의 물질 이동통로는 무엇인가?

① 간극 연접(gap junction)
② 데스모좀(desmosome)
③ 원형질 연락사(plasmodesmata)
④ 밀착 연접(tight junction)
⑤ 선모(pili)

*정답 ①
원형질 연락사는 식물의 물질 연락 통로이다. 간극연접은 단백질들이 로제트형으로 배열되어 있으며 이웃한 두 세포막을 결합한다. 작은 통로가 두 세포의 세포질을 연결하고 있으며 통로의 지름은 1.5 ~ 2nm로 분자량 1000달톤 이하 물질을 수송한다. 이온, 물, 아미노산, 당, 비타민, 호르몬, 핵산은 자유롭게 통과할 수 있다. 심장근에서 전기적 파장의 확산, 배에서의 세포층을 통한 물질의 확산이 간극연접을 통한 물질의 이동이다. 수동적 통로가 아니므로 세포가 손상되면 간극연접 관계가 끊어진다.

49. 식물 세포의 원형질 연락사(plasmodesmata)가 하는 역할이 아닌 것은?

① 바이러스의 이동
② 녹말의 운반
③ 미네랄 이온의 이동
④ 물의 이동
⑤ 세포간 당의 확산

*정답 ②
원형질 연락사는 분자량이 800 달톤보다 작은 물질을 통과시키기 때문에 녹말과 같은 큰 분자는 이동할 수 없다.

50. 밀착 연접(tight junction)의 기능을 가장 잘 설명한 것은?

① 축색돌기와 수상돌기를 연결한다.
② 세포질분열 동안 딸세포들을 연결한다.
③ 세포와 세포외 기질간의 부착을 촉진한다.
④ 세포간의 거대분자의 이동을 가능하게 한다.
⑤ 세포간 공간을 통해 분자들이 이동하는 것을 막는다.

*정답 ⑤
밀착 연접(tight junction)의 기능은 상피박판에서 이웃하는 세포를 밀봉하여 분자가 확산 등에 의해 유출되는 것을 막는 것이다.
3. 생물체의 유기적 구성

1. 생명체는 단순한 것으로부터 복잡한 것으로 단계적으로 구성되어 있다. 다음 중 복잡해지는 순으로 나타낸 것은?

① 분자, 세포, 조직, 기관, 개체, 개체군, 군집, 생태계
② 세포, 분자, 기관, 조직, 개체, 개체군, 군집, 생태계
③ 생태계, 군집, 개체군, 개체, 기관, 조직, 세포, 분자
④ 생태계, 분자, 세포, 조직, 개체, 기관, 군집, 개체군
⑤ 세포, 분자, 기관, 개체군, 조직, 개체, 생태계, 군집

*정답 ①
세포에는 많은 세포내소기관들이 있으며, 이들은 각 종 분자들이 모여 구성된 것이다. 따라서 분자가 모여 세포내소기관이 되고, 세포내소기관과 세포질이 세포를 형성한다. 세포가 모여 근육조직, 신경조직 등과 같은 조직을 형성하며, 조직들이 모여 기관을 형성한다. 기관에는 심장, 신장, 폐 등이 있다. 기관계는 기관을 포함하는 좀 더 큰 단위의 구조다. 배설계, 순환계, 호흡계 등을 형성한다. 기관계가 모여 하나의 개체가 되고, 개체들이 모여 집단을 이루며, 집단이 모여 군집을 형성한다. 생태계는 생물과 무생물적 요소를 포함하는 가장 큰 단위다. 생태계의 생물적 요소로 군집을 들 수 있다.

2. 식물의 조직 중에서 분열조직의 특성이 아닌 것은?

① 형성층에서도 발견된다.
② 일반적으로 세포벽이 얇다.
③ 감수분열이 왕성하게 일어난다.
④ 길이 생장과 부피 생장 모두에 관여한다.
⑤ 뿌리와 줄기의 끝에 생장점을 형성하는 조직이 대표적인 예이다.

정답: ③
분열 조직은 세포가 분열하여 식물을 자라게 하는 부분으로, 세포벽이 얇고 원형질의 비율이 매우 높다. 식물의 줄기나 뿌리 끝에 있는 생장점과 쌍떡잎식물의 줄기나 뿌리에서 볼 수 있는 형성층이 여기에 속한다.
3. 다음 식물 중에서 줄기에 형성층이 없는 것은?

① 참대 ② 해바라기 ③ 감나무 ④ 사과나무 ⑤ 보리

*정답 ⑤
보리는 외떡잎식물로서 형성층이 없어 부피생장을 하지 못한다. 나머지는 쌍떡잎식물로서 형성층이 있어 부피생장을 한다.

4. 목부(물관부)를 구성하는 세포에 대한 설명 중 옳은 것은?

① 죽은 세포이며 세포질이 소실되었다. ② 죽은 세포이며 세포벽이 소실되었다.
③ 살아 있으며, 세포막만 목질화되었다. ④ 살아 있으며, 세포질이 소실되었다.
⑤ 살아 있으며, 세포벽이 이어져서 물을 수송한다.

*정답 ①
목부 관다발세포는 세포가 죽은 후에 세포질이 없어지고, 긴 세포벽들로 물을 수송할 수 있는 구조가 형성되어 물과 무기염류가 이동할 수 있다.

5. 기공이 열리게 되는 기작을 가장 잘 설명하고 있는 것은?

① 공변 세포로 K+가 들어오고 물이 따라 유입되어 세포가 팽창하게 된다.
② K+가 공변 세포막으로 물의 유입을 촉진시키어 세포가 팽창하게 된다.
③ K+가 공변세포에서 나가고 물이 수동적으로 유입되어 세포가 이완된다.
④ 주변 표피 세포들로부터 K+의 손실로 역압이 만들어져 공변세포가 팽창된다.
⑤ 소포체로부터 방출된 Ca2+에 의해 공변세포의 액틴 섬유가 수축하게 되어 세포가 변형된다.

*정답 ①
물은 증산작용에 의해 물관을 따라 위로 이동한다. 기공을 열고 닫을 수 있도록 공변세포의 형태를 변하게 하는 것은 주변세포에서 공변세포로 K+가 능동수송에 의해 이동하면, 물이 삼투현상에 의해 공변세포에 흡수됨으로서 공변세포가 외곽으로 팽창하여 기공이 열린다. 증산작용은 덥고, 건조할 때 활발하게 진행된다. 증산작용과 뿌리압은 물이 물관을 따라 올라올 수 있도록 해주는 중요한 2가지 힘이다.

6. 체관세포에서 다음 체관 세포로 설탕이 어떻게 운반되는가?

① 체판을 통해 삼투 확산에 의해
② 체판에 있는 구멍을 따라 물과 함께 흘러가면서
③ 체판에서 세포막을 가로질러 능동 수송됨으로써
④ 체판에 뻗어있는 반세포를 통해 능동 수송됨으로써
⑤ 체판에 뻗어있는 반세포를 통해 확산됨으로써

*정답 ②
체관에는 체관요소(seive-tube member)라는 세포들이 서로 양끝이 연결되어 영양분의 통로를 형성하고 있다. 체판은 2개의 체관요소 사이에 있는 것으로, 체판에 뚫린 구멍을 통해 체관액이 자유롭게 한 세포에서 다른 세포로 이동한다. 체관액에는 무기이온, 아미노산, 호르몬도 들어 있지만, 주성분은 이당류인 설탕이다.

7. 키가 큰 나무의 꼭대기까지 물이 이동할 수 있는 가장 중요한 원동력은?

① 근압 ② 팽압 ③ 대기압 ④ 능동수송 ⑤ 증산 작용

*정답: ⑤
물 상승 원리는 근압설, 모세관설, 응집력설 등으로 설명하는데, 응집력과 증산작용에 의한 흡인력으로 물이 상승한다는 응집력설이 가장 타당한 것으로 받아들여진다. 뿌리가 물을 흡수하여 위로 밀어 올리는 힘을 근압이라고 한다. 근압은 2기압을 넘지 못하며, 증산량이 많을 때는 근압이 없거나 음압이 되는 경우도 있다. 모세관설은 물관은 가느다란 모세관이므로 모세관 현상에 의하여 약 10m까지 물을 상승시킬 수 있다는 학설이다. 응집력설은 물관 속의 물분자들은 서로 큰 응집력이 작용하고 있어서 뿌리에서 잎까지 하나의 긴 물기둥을 이루고 있기 때문에 계속 상승하게 된다는 학설이다. 이 중에서 물이 이동하는 데 가장 큰 힘으로 작용하는 것은 증산작용이다.

8. 다음과 같은 특징을 지닌 조직은 줄기의 어느 부위에 존재할까?
세포의 원형질은 거의 사라지고, 대부분 세포벽으로 이루어져 있어 식물체를 지탱해 주고, 세포 사이에는 막공을 통해 물질 교환을 하며, 옷감의 재료가 되기도 한다.
① 표피 조직
② 줄기 중앙부의 부드러운 조직
③ 체관 주위의 관다발 보호 조직
④ 물관과 체관 사이의 형성층
⑤ 표피와 관다발 사이의 피층

*정답: ③
식물의 조직은 크게 분열 조직과 영구 조직으로 나눈다. 분열 조직은 세포 분열을 하여 식물을 자라게 하는 부분으로, 세포벽이 얇고, 원형질로 구성되어 있다. 식물의 줄기나 뿌리 끝에 있는 생장점과 쌍떡잎식물의 줄기나 뿌리에서 볼 수 있는 형성층이 여기에 속한다. 영구 조직은 분열 조직에서 만들어진 세포가 분열 능력을 상실하고 분화해서 생긴 조직이며, 식물체의 대부분을 차지한다.

[참고] 식물의 조직
㉠ 표피 조직 : 식물체의 표면을 덮는 조직으로 보통 1 층의 표피세포로 되어 있다. 표피 세포는 공변 세포를 제외하고는 엽록체를 가지고 있지 않다. 뿌리털, 공변 세포, 잎이나 줄기에 있는 털 등은 표피 세포가 변한 것이다.
㉡ 유조직 : 유조직은 식물체의 대부분을 차지하는 조직인데 생활력이 왕성한 살아 있는 세포로 구성되어 있으며, 세포벽은 얇고 원형질이 풍부하다. 유조직은 작용을 기준으로 몇 가지로 나눌 수 있다. 동화 조직은 세포 내에 엽록체를 갖고 있으며 잎살을 구성하는 책상조직과 해면조직, 줄기의 피층이 동화조직에 해당된다. 저장 조직은 녹말 등의 양분을 저장하는 조직으로 감자나 고구마의 먹는 부분이다. 분비 조직은 꿀샘, 송진관(소나무)과 같이 분비물을 품고 있다. 저수조직은 물을 저장하는 조직으로 선인장의 줄기가 그 예이다.
㉢ 기계 조직 : 식물체를 튼튼하게 해주는 조직, 세포벽이 두껍다.
㉣ 통도 조직 : 수분이나 양분의 이동 통로가 되는 조직 뿌리나 줄기의 관다발(유관속), 잎의 잎맥에 존재한다.
9. 다음 그림은 소나무의 줄기를 박피하여 실험한 결과이다. 이 실험의 결과 알 수 있는 것은?
얼마후
A
B

① 물은 ( )을 통하여 상승하고, ② 양분은 ( )을 통하여 뿌리로 이동한다.

정답: ① 물관, ② 체관
물관: 양치식물(헛물관), 겉씨식물(헛물관), 속씨식물(물관)에 존재하며 뿌리로부터 흡수한 물이나 무기염류의 이동통로이다. 가늘고 긴 죽은 세포가 위아래로 연결되어 있고, 속의 원형질과 상하의 세포벽은 소실되어 하나의 긴 관을 이루고 있다.
체관: 관다발식물에 존재하며 잎에서 만든 동화양분의 이동통로이다. 체관은 살아있는 세포로서 길게 늘어나 위아래로 연결되는데 세포와 세포가 연결되는 상하의 벽에는 구멍이 많이 뚫려 있는데 이를 체판이라 한다. 동화양분은 이 체판의 구멍을 통해서 이동하며, 체관 옆에는 반세포가 있어 체관의 기능을 돕는다.

10. 10년 동안 자란 나무의 줄기에는 얼마나 많은 관다발형성층이 있는가?

① 1개 ② 2개 ③ 5개 ④ 9개 ⑤ 10개

*정답 ①
관다발형성층은 관다발조직을 구성하고 있으며 활발하게 분열하는 유세포에서 생긴다.

11. 다음 중 기관계와 기능이 잘못 짝지어진 것은?

① 감각계 – 자극의 수용 ② 순환계 – 체액의 순환
③ 생식계 – 생식세포의 형성 ④ 신경계 – 흥분의 전달
⑤ 배설계 – 음식물을 소화, 흡수 및 배설

*정답 ⑤
음식물의 소화와 흡수는 소화계에서 담당한다.

12. 결합조직은 다른 주요 동물조직과 어떤 점에서 차이가 있는가?

① 세포로 구성되어 있다.
② 인간에서만 발견된다.
③ 세포로 되어 있지 않다.
④ 동물의 몸에서 필수적인 기능을 하지 않는다.
⑤ 세포가 죽어 있는 매질(matrix)에 흩어져 있다.

답 ⑤
결합조직은 상피조직과는 달리 생명력이 없는 바탕질에 세포가 드물게 퍼져 있다. 성긴결합조직으로 바탕질의 섬유소, 지방조직, 혈액 등을 구성하며, 섬유성 결합조직은 물렁뼈, 뼈 등을 구성한다. 혈액은 액체 상태의 결합조직이다.
4. 핵과 세포질의 성분과 특성

1. 다음 설명 중 옳은 것은 O, 옳지 않은 것은 X로 표시하여라.

(1) 대부분의 필수 아미노산은 체내에서 다른 아미노산으로부터 합성된다.( )
(2) 반투막을 경계로 수분 포텐샬이 높은 쪽에서 낮은 쪽으로 물이 이동한다.( )
(3) 서 있을 때 보다 누워 있을 때 머리에 있는 동맥의 혈압이 더 높다.( )
(4) 박테리아의 DNA는 단일사슬이다.( )

*정답: ⑴ X ⑵ O ⑶ O ⑷ X
⑴ 필수 아미노산은 체내에서 합성될 수 없다. 따라서 항상 일정량 이상을 섭취해 주어야 하는데, 필수 아미노산에는 발린, 류신, 트립토판 등이 있다.
⑷ 박테리아의 DNA는 고리모양의 단일사슬처럼 그리기도 하지만 실제로는 이중나선이다.

2. 다음 중 탈수 방지를 위한 생물의 적응에 해당하지 않는 것은?

① 식물은 큐틴질의 세포벽으로 탈수를 방지한다.
② 파충류는 피부에 키틴 성분의 비늘이 있어 탈수를 방지한다.
③ 포유류와 조류는 죽은 세포로 구성된 피부를 통해 탈수를 막는다.
④ 척추동물의 배아는 물로 가득한 양막에서 발생하므로 탈수를 방지한다.
⑤ 곤충은 주성분인 키틴과 보조 성분인 왁스로 구성된 외골격을 통해 탈수를 방지한다.

*정답 ②
파충류의 비늘에는 키틴이 아닌 케라틴 성분이 많이 포함되어 있다.

3. 다음 생체 고분자물질에 대한 설명 중 옳지 않은 것은?

① 녹말에는 포도당이 α(1-4) 결합하고 있는 아밀로오스와 이 기본 구조에 가지가 있는 아밀로펙틴이 있다.
② 동맥 혈관벽에 존재하는 헤파린은 프로테오글리칸의 한 종류이다.
③ 콜라겐은 다당류로서 힘줄, 인대, 근육의 외피 등과 같은 결합 조직의 주성분이다.
④ 인지질은 일반적으로 두 개의 지방산과 하나의 인산기가 글리세롤의 골격에 에스테르 결합을 하고 있다.
⑤ 뉴클레오티드는 인산기, 리보오스, 질소 염기로 구성되어 있고, DNA의 질소 염기에는 아데닌, 구아닌, 티민, 시토신 등이 있다.

*정답 ③
콜라겐은 다당류가 아닌 단백질의 일종이다.

4. 단백질의 구조와 기능에서 차이가 나타나는 근본원인은 무엇인가?

① 각 단백질에서 발견된 염기의 수가 다르다.
② 각 아미노산에서 발견되는 질소의 수가 다르다.
③ 각 단백질에 붙어 있는 당단백질의 종류가 다르다.
④ 아미노산을 연결시키는 펩티드 결합이 단백질마다 다르다.
⑤ 폴리펩티드에 있는 아미노산의 서열이 단백질마다 다르다.

*정답 ⑤
단백질을 구성하는 기본 단위는 아미노산으로 20개가 있다. 이러한 아미노산이 유전정보에 따라 배열하여 단백질의 1차 구조를 형성한다. 따라서 단백질간의 근본적인 차이는 아미노산의 서열차이에 의하여 결정된다. 단백질의 1차 구조에 포함된 정보에 따라 2차구조와 3차 구조가 결정된다.

5. 분비단백질이란 무엇인가?

① 주로 전사인자로 작용한다.
② 세포질에 있는 리보좀에 의해 합성된다.
③ 조면소포체에서 합성된 후 세포막 밖으로 방출된다.
④ 세포에서 만들어져 세포 내부에서 기능을 수행한다.
⑤ 활면세포체에서 만들어진 후 골지체를 거쳐 외부로 방출된다.

*정답 ③
분비단백질은 조면소포체에 붙어 있는 리보좀에 의해 합성되며, 소포체 안으로 들어가 변화를 겪은 후 소낭의 형태로 골지체로 이동한다. 골지체에서 기능에 맞는 단백질로 변화가 일어나며, 다시 소낭 속에 싸여 세포막으로 이동한 후 세포막과 융합하여 내용물을 세포 밖으로 분비한다. 세포질의 리보좀에 의해 만들어지는 단백질은 주로 세포 자신의 기능을 수행하기 위해서 이용된다. 단백질이 만들어진 후, 인산화, 당의 부착, 일부 아미노산의 제거에 의한 활성화 등의 변화가 일어나며, 이러한 과정을 해독 후 변화라고 한다.
6. 단백질의 3차 구조를 결정하는 가장 중요한 공유 결합은?

① 이황화 결합 ② 펩티드 결합 ③ 인산 디에스테로 결합
④ 이중 결합 ⑤ 탈수 축중합

*정답: ①
단백질은 20 가지의 아미노산으로 구성되어 있으며 각 아미노산은 여러 번 반복되면서 정해진 순서대로 1줄로 연결되어 있다. 각 종류의 단백질은 독특한 아미노산 서열을 가지며 이러 순서를 1차 구조라 하고 이것이 단백질 구조와 기능을 결정한다. 아미노산의 상호작용을 통해 단백질 사슬은 특징적인 2차 구조를 이루며 어떤 경우는 3차 구조를 만들기도 한다. 2차 구조는 아미노산을 서로 연결하는 펩티드 결합의 각도에 의해 결정되며, 이런 결합 각도는 한 아미노산의 질소 원자와 다른 아미노산의 수소 원자 사이에서 수소 결합에 의해 만들어지는데 일반적으로 이런 수소 결합은 나선형의 2차 구조를 형성한다. 3차 구조는 단백질 사슬이 구부러지고 접혀짐으로써, 정도의 차이는 있지만 구형 단백질을 형성한다. 이황화 결합(disulfide bond)은 공유 결합의 일종으로 황(-S-)을 함유하는 아미노산인 2개의 시스테인 사이에서 이루어진다. 이렇게 형성된 이황화물 다리(-S-S-)는 단백질 사슬의 고리 모양 구조 안정화시킨다. 헤모글로빈과 같은 몇몇 단백질은 하나 이상의 폴리펩티드로 이루어져 있다. 단백질 사슬의 이러한 구조를 4차 구조라 하며 3차 구조와 같은 중류의 힘에 의해서 유지된다.

[인슐린의 구조]
7. 단백질의 구조에 관한 기술 중 틀린 것은?

① 헤모글로빈은 4차 구조를 갖는 단백질이다.
② 단백질의 1차 구조란 아미노산의 배열순서를 일컫는다.
③ 단백질의 2차 구조에는 α-나선구조와 β-병풍구조가 있다.
④ 고온에서 단백질이 변성되는 것은 펩티드 결합이 끊어지기 때문이다.
⑤ 단백질 구조에 작용하는 가장 약한 결합은 반데르발스의 힘이다.

*정답 ④
펩티드 결합은 공유 결합이기 때문에 결합력이 매우 강하여 고온에서도 끊어지지 않는다. 따라서 고온에서 단백질이 변성되는 것은 단백질 내의 수소 결합이 파괴되어 3차 구조가 변하기 때문이다.

8. 다음에서 주어지는 세포의 기질과 그들의 상호작용에서 화합물 A의 증가에 의한 화합물 H의 변화를 예측하여라.

․ 화합물 A는 알로스테릭 작용에 의해 단백질 B의 활성을 촉진하는 분자이다.
․ 단백질 B는 단백질 C를 활성화시키는 protein kinase 효소이다.
․ 단백질 C는 기질 D를 생성물 E로 변화시키는 효소이다.
․ 화합물 E는 단백질 F를 알로스테릭 작용으로 억제하는 조절 분자이다.
․ 단백질 F는 기질 G를 생성물 H로 전환시키는 효소이다.
*정답: 생성물 H의 양이 감소한다.
연속적인 단백질의 활성화와 억제는 생리적 조절 기작에서 많이 사용된다. 화합물 A의 농도가 증가하면 아래 흐름도와 같이 진행되어 화합물 H의 농도가 감소된다.

알로스테릭 활성화
화합물A 증가
Protein kinase B 활동증가
효소 C
효소 C의 활성 증가
기질 D
효소 F 활동 저하
기질 G
생성물 H 감소
화합물 E 증가
알로스테릭 억제
9. 진핵세포의 염색사 및 염색체의 구성에 대하여 바르게 설명한 것은?

① 염색사는 DNA와 히스톤 단백질로 이루어져 있으며, 응축하여 염색체를 이룬다.
② 염색사는 DNA와 RNA로 구성되며, 1개의 염색체에는 DNA와 RNA가 모두 들어있다.
③ 염색사는 DNA와 RNA로 구성되며, 1개의 염색체에는 2분자의 DNA가 들어있다.
④ 염색사는 DNA와 RNA로 구성되어 있으며, 응축하여 염색체를 이룬다.
⑤ 염색사는 DNA로만 구성되어 있으며, 1개 염색체에는 2분자의 DNA가 들어있다.

*정답 ①
[참고] 염색체의 구성 단계
DNA → 염색질(chromatin) → 뉴클레오솜(nucleosome) → 30nm fiber → 염색사 → 염색체

10. 뉴클레오티드에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

① 당 분자를 포함한다. ② 인산 그룹을 포함한다.
③ 황 분자를 포함하고 있다. ④ 질소가 있는 염기를 포함한다.
⑤ 이중나선은 수소 결합으로 연결되어 있다.

*정답 ③
뉴클레오티드는 인산-당-염기로 구성되며, 이중 나선 구조에서 인산-당은 DNA 나선의 뼈대를 형성하며, 염기는 뼈대의 안쪽에 놓이며, 수소 결합에 의해 연결된다. 수소 결합은 열에 약하다. 따라서 DNA에 열을 가하면 수소 결합이 끊어져 이중나선이 풀어진다. 온도를 낮추면 스스로 수소결합을 하여 다시 이중나선을 형성한다. 이것으로 DNA가 안정된 물질인지를 알 수 있다. DNA가 유전물질로 선택될 수 있었던 이유 중의 하나도 여기에 있다.

11. 세포벽을 구성하는 성분인 셀룰로오스는 지구상에 가장 풍부한 유기물 중 하나이지만 대부분의 생물을 이를 영양원으로 사용할 수 없다. 다음 <보기> 중에서 셀룰로오스의 특성을 모두 고른 것은?

< 보기 >
가. 포도당 사이에 α-1, 4 결합을 하고 있다.
나. 포도당 사이에 β-1, 4 결합을 하고 있다.
다. 대부분의 생물체에는 포도당 α-1, 4 결합을 분해하는 효소가 없다.
라. 대부분의 생물체에는 포도당 β-1, 4 결합을 분해하는 효소가 없다.
마. 일부 미생물만 셀룰로오스를 분해하는 효소를 갖고 있다.
바. 동물체 내에 있는 소화 효소로 쉽게 분해할 수 있다.
① 가, 다 ② 나, 라
③ 가, 다, 마 ④ 나, 라, 마
⑤ 가, 다, 바

*정답: ④
포도당에서 α구조는 1번 탄소에서 -OH기가 아래쪽에 있고, β구조는 위쪽에 있다.셀룰로오스는 β구조로서 1-4 결합을 하고 있고 대부분의 생물은 이 결합을 분해할 수 있는 효소(셀룰라아제)가 없기 때문에 영양분으로 사용할 수 없고, 극히 제한된 종류의 미생물만이 셀룰라아제를 생성하여 셀룰로오스를 분해할 수 있다.
12. 탄소가 다양한 유기 분자를 형성할 수 있는 이유는 무엇인가?

① 공유결합을 형성할 수 있다.
② 4개의 다른 원자와 결합할 수 있다.
③ 단일 결합 혹은 이중결합을 형성할 수 있다.
④ 길게 신장되거나 가지 형태의 탄소 골격을 형성할 수 있다.
⑤ 위의 모든 것

*정답 ⑤
탄소는 생물체에서 물 다음으로 가장 흔한 물질로 다른 원소와 결합하여 다양한 분자를 만든다. 탄소는 8개의 전자를 수용할 수 있는 최외각에 4개의 전자를 가지고 있어 탄소의 최외각에 있는 전자는 다른 전자와 전자를 공유하려는 강한 성향을 갖는다.

13. 지방이 동물세포에서 중요한 이유로 옳지 않은 것은?

① 효소로 작용한다.
② 세포막의 성분이다.
③ g당 저장 에너지가 가장 많다.
④ 스테로이드와 호르몬으로 작용한다.
⑤ 왁스 성분으로 물이 스며드는 것을 방지한다.

*정답 ①
효소는 대부분 단백질이며, 화학반응을 촉매한다. 지방은 효소로 작용하는 경우가 없다. 인지질은 세포막의 주 구성성분으로, 인산 부분은 친수성을, 지방산은 소수성 을 나타낸다. 스테로이드 계통인 콜레스테롤은 막의 구성성분으로 작용하며, 또한 에스트로겐과 같은 성호르몬을 만드는데 관여한다. 물은 극성을 가지고 있는 친수성 물질이고, 기름은 극성이 없어 물을 싫어하는 소수성이기 때문에 둘은 섞일 수가 없다. 따라서 조류의 깃털 등이 왁스로 되어 있어 방수의 효과를 갖는다.

14. 인지질이 세포막을 구성하는 주요 성분인 이유는 무엇인가?

① 분자량이 크기 때문이다.
② 이동성이 약하기 때문이다.
③ 양극성 구조를 지니고 있기 때문이다.
④ 비열이 높고 물에 잘 녹지 않기 때문이다.
⑤ 인산을 포함하고 물에 잘 녹지 않기 때문이다.

*정답: ③
세포막은 세포질을 둘러싸서 외부환경과 경계를 짓는 얇은 막이며, 선택적 투과성을 갖는다. 세포막의 구조에 대해서는 현재 유동 모자이크 모델이 가장 널리 인정받고 있다. 즉, 인지질 이중층에 단백질이 모자이크 모양으로 분포하여 고정되지 않은 채 유동 상태로 있다. 세포막에 있는 지질들은 주로 인지질과 콜레스테롤이며, 인지질 한 방울을 물에 떨어뜨리면 인지질 분자들은 꼬리와 꼬리를 마주하며 쌍으로 배열한다. 이런 방법으로 친수성 머리들은 양쪽에 물이 있는 기질 쪽을 향하게 되지만 소수성 꼬리들은 물과 접촉하지 않는 곳에 배열하게 된다. 이렇게 형성된 인지질 이중층은 세포막의 많은 특성들을 가지고 있다. 예를 들면 소수성 분자들은 쉽게 막을 통과시키지만 포도당 같은 친수성 분자와 Na+, K+, Cl- 같은 이온들의 통과는 차단시킨다.

15. 생명체에서 발견되는 단위체 및 중합체에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

① 단위체가 모여 중합체가 형성된다.
② 중합체가 형성될 때 탈수반응이 일어난다.
③ 같은 중합체라도 생명체에 따라 차이가 있을 수 있다.
④ 생물체는 중합체를 만들기 위하여 독특한 단위체를 이용한다.
⑤ 단백질과 다당류를 구성하는 단위체는 각각 아미노산과 단당류이다.

*정답 ④
생물체는 기본적으로 같은 단위체를 이용하여 중합체를 만들며, 같은 중합체라도 생명체에서는 차이가 있을 수 있다. 단위체→중합체 순으로 몇 가지를 기술하면, 아미노산→단백질, 포도당→녹말, 뉴클레오티드→핵산, 지방산 및 글리세롤→지방을 들 수 있으며, 이들이 중합 반응을 할 때, 물이 빠져나가는 탈수반응이 일어난다.
16. 세포막에서 인지질 분자에 결합한 지방산은 종류에 따라서 아래 그림과 같은 구조를 가진다.

CH-N(CH3)3+
CH2
O=P-O-
O
CH2-CH2-CH2
O O
C=O C=O
\ \
/ /
\ \
/ /
CH3CH3
CH-N(CH3)3+
CH2
O=P-O-
O
CH2-CH2-CH2
O O
C=O C=O
\ \
/ /
\\ \\
|_ |_
| |
CH3 CH3
[포화지방산] [불포화지방산]

위의 그림으로부터 예측할 수 있는 지방산의 포화도가 막의 성질에 미치는 영향에 대한 <보기>의 설명 중 옳은 것은?

< 보기>
가. 지방산의 포화도는 막 지질의 유동성에 영향을 미친다.
나. 불포화 지방산이 있으면 한 분자의 인지질이 차지하는 면적이 증가하여 막의 유동성이 증가한다.
다. 불포화 지방산에 탄소 이중결합이 있어 인지질의 유동성이 감소한다.
라. 포화 지방산은 최대 한도의 수소를 포함하므로 막의 유동성을 증가시킨다.

① 가, 나 ② 가, 다 ③ 가, 라,
④ 나, 다 ⑤ 나, 라

*정답: ①
불포화지방산은 탄소간에 한 개 이상의 이중 결합을 가지고 있어, 꼬리 부분이 굽어져 있으며 인지질이 차지하는 면적을 증가시켜 막의 유동성을 증가시킨다.

17. 다음 중에서 황(S)을 포함하고 있는 아미노산으로만 짝지어진 것은?

① 알라닌, 프롤린
② 페닐알라닌, 메티오닌
③ 프롤린, 트립토판
④ 시스테인, 글루탐산
⑤ 메티오닌, 시스테인

[정답] ⑤
아미노산은 염기성을 띠는 아미노기(-NH2)와 산성을 띠는 카르복시기(-COOH) 및 유기원자단인 R기(또는 곁가지)로 구성된 유기화합물로, 이 3가지 작용기에 따라 각 아미노산 특유의 구조가 만들어진다. 메티오닌과 시스테인은 황을 포함하며 그 구조식은 아래 그림과 같다.
[아미노산의 구조]

 

[시스테인]
[메티오닌]
18. 콜레스테롤은 생체에 필요한 물질이지만 성인병을 일으키는 원인 물질로 주목되고 있다. 다음 콜레스테롤에 대한 설명 중으로 옳지 않은 것은?

① 비타민 D의 전구체이다.
② 부신피질호르몬을 만드는데 필요하다.
③ 생체막을 이루는 구조 성분으로 필요하다.
④ 갑상선 호르몬인 티록신의 전구체이다.
⑤ 식물 세포에서 발견되지 않으며 성호르몬의 전구체이다.

*정답 ④
콜레스테롤은 세포막의 유동성을 조절하는 역할을 한다. 콜레스테롤은 또한 화학적으로 변화되어 성호르몬, 부신피질호르몬과 같은 스테로이드 호르몬이 되는 전구체이다. 비타민 D도 콜레스테롤의 유도체의 하나이다. 티록신은 스테로이드가 아닌 펩티드 호르몬으로, 콜레스테롤과는 관계없다.

19. 저장액에 피를 한 방울 떨어 뜨린 다음 몇 분 후에 원심분리를 하면 어떤 현상이 관찰되는가?
① 용액과 침전물 모두 붉은 색이다.
② 용액은 투명하고 침전물은 붉은 색을 띤다.
③ 용액은 투명하고 침전물은 흰색에 가깝게 나타난다.
④ 용액은 붉은 색이고 침전물은 흰색에 가깝게 나타난다.
⑤ 침전물이 형성되지 않고 용액은 노란색에 가깝게 나타난다.

정답: ④
혈액보다 저장액이면 혈액 속으로 용매가 이동하면서 혈구가 파열되게 된다. 그러면 혈구의 대부분을 차지하는 적혈구가 파열되면서 헤모글로빈이 용액 속으로 퍼진다. 따라서 원심분리를 하면 혈액 세포의 막은 침전되고 상층액은 헤모글로빈을 담고 있어 붉게 보인다.

20. 닭의장풀의 표피를 0.5~1cm2로 잘라서 0.2M, 0.4M, 0.6M의 설탕용액 속에 넣고 원형질분리 실험을 하였다. 세포를 현미경으로 살펴본 결과 한계 원형질 분리점이 0.4M이었을 때 이 세포의 삼투압은 얼마인가?(단, 기체상수는 0.082, 실험실의 온도는 18℃이다.)

① 약 4.8 기압
② 약 9.5 기압
③ 약 13.3 기압
④ 약 15.1 기압
⑤ 약 17.5 기압

*정답 ②
삼투압(P)=CRT(몰농도×이상기체상수×절대온도)이므로 0.4×0.082×(273+18)=9.5이다.

21. 체내에서 작용하는 완충용액에 대한 설명으로 옳은 것은?

① 알칼리성으로 변하는 것을 막는 산성액이다.
② 산성으로 변하는 것을 막는 알칼리성액이다.
③ 알칼리성일 때 OH-를 내 놓고, 산성일 때 OH-을 받아들인다.
④ 알칼리성일 때 H+ 이온을 내 놓고, 산성일 때 H+ 받아들인다.
⑤ 산성일 때 OH-를 내 놓고, 알칼리성일 때 OH-를 받아들인다.

*정답 ④
완충용액은 생물체를 구성하고 있는 용액이 H+를 과다하게 많을 때 이를 제거하고, 부족할 때는 H+를 제공하여 pH 변화에 대응할 수 있게 해줌으로써 생명체가 충격으로부터 사망하는 것을 방지해 준다. pH는 H+의 관점에서 생각해야 한다.

5. 효소

1. 효소의 활성은 온도나 pH에 따라 달라지며 헤모글로빈의 산소포화도는 pH, 온도 및 이산화탄소나 산소의 분압 따라서 변화한다. 이와 같은 사실로 미루어 pH, 온도 및 기체 분압에 민감한 세포의 구성 요소와 그 구성 요소의 화학적 결합은?

① 핵산 – 수소결합, 이온결합 ② 핵산 – 공유결합, 수소결합
③ 단백질 – 수소결합, 이온결합 ④ 단백질 – 공유결합, 수소결합
⑤ 단백질 – 공유결합, 이온결합

*정답: ③
단백질은 온도나 pH에 의해 영향을 받는다. 또한 pH는 H+의 농도에 의한 것이므로 수소결합과 이온결합에 의해 화학적 결합이 이루어진 세포(효소)는 그 결합이 깨지거나 다시 형성될 수 있어 효소의 작용에 방해를 줄 수 있다.

2. 효소의 활성은 최적 pH를 벗어나게 되면 현저하게 저하된다. 이는 효소의 활성부위의 구조가 변하기 때문이다. 다음 중에서 활성부위 변화를 일으키는 이유를 가장 잘 설명한 것은?

① 효소의 산물을 응고시킴으로써
② 효소의 기질을 응고시킴으로써
③ 활성부위 억제인자의 농도를 증가시킴으로써
④ 활성부위 억제인자의 농도를 감소시킴으로써
⑤ 활성부위에 위치한 아미노산들의 전하를 변화시킴으로써

정답: ⑤
단백질은 폴리펩티드에 연결된 여러 가지 R기가 수소결합, 이온인력, 소수성 상호작용 및 공유결합이 형성되어 독특하게 접혀진 입체적 구조를 한다. 그런데 pH가 변하면 수소 결합이 특히 영향을 받아 그 구조가 바뀌게 된다. 수소결합이 영향을 받는 주된 이유는 아미노산의 전위를 변화시키기 때문이다.

3. 다음 보기 중에서 효소의 활성과 관련된 진술 중에서 옳은 것은?

< 보기 >
가. 온도가 상승하면 기질과 효소 분자의 운동이 증가하여 서로 충돌할 기회가 많으므로 효소활성이 증가한다.
나. 과다한 열은 효소 분자 내의 약한 결합을 파괴하여 효소의 단백질 3차 구조를 변화시키므로 효소활성이 감소한다.
다. pH 변화는 효소 분자 내의 공유 결합에 변화를 초래한다.
라. pH의 변화는 단백질을 이루는 아미노산의 측쇄나 아미노기, 카르복실기 등의 이온화에 영향을 미친다.
마. 효소 분자 내에서 펩티드 결합은 수소결합보다 약하다.
① 가, 나, 다 ② 가, 나, 라 ③ 가, 다, 마
④ 나, 다, 라 ⑤ 나, 라, 마

*정답 ②
pH는 수소결합에 영향을 주어 단백질의 구조를 변화시킨다. 어느 정도의 온도 상승은 효소와 기질이 충돌할 기회를 증가시켜 반응 속도를 빠르게 하지만, 과다한 열은 약한 결합을 끊어 단백질을 변성시킨다.

[참고] 효소의 작용에 영향을 주는 요인
(1) 온도
① 효소의 작용은 10℃ 상승 시 2배 정도 빨라진다. (무기촉매는 비례)
② 최적온도( 35~40℃)에서 가장 활발하다.
③ 40℃ 이상에서는 반응 속도가 급격히 감소된다.
⇒ 열에 약해서, 온도가 상승되면 단백질의 구조가 변화된다.(열변성)
(2) pH
① H+는 단백질의 구조 변화를 일으킨다.
② 최적 pH에서 활성화된다.
(3) 기질의 농도: 일정 범위 내에서 기질의 농도가 증가할수록 기질 분자와 효소 분자가 서로 충돌할 확률이 높아지므로 반응 속도가 증가한다.
(4) 효소의 농도: 기질의 농도가 일정할 때, 반응속도는 효소의 농도에 비례한다.

4. 효소의 성질에 대하여 잘못 설명한 것은?

① 효소의 주성분은 단백질이다.
② 각 효소는 특정한 기질과만 작용한다.
③ 효소는 온도와 pH에 따라 활성이 변한다.
④ 반응이 진행됨에 따라 효소의 농도는 감소한다.
⑤ 효소는 온도가 너무 높으면 기능이 정지된다.

*정답 ④
[참고] 효소의 성질
① 효소의 성분은 단백질이다.
② 한가지 효소는 한 가지 물질에만 작용한다. (기질 특이성)
③ 촉매로 작용하기 때문에 작용 후에도 촉매 능력은 계속 유지된다.
④ 온도에 따라 작용 능력에 큰 차이가 있다.
⑤ 효소에 따라 활발하게 작용하는 산성도가 다르다.
(최대 활성이 나타나는 산성도: 펩신 pH 2 , 트립신 pH 8)
⑥ 효소는 반응 후에 원래 상태로 복귀하므로 촉매 작용을 계속할 수 있다.

5. 다음 중 효소에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

① 활성화에너지를 변화시킨다. ② 유기 촉매로 기능을 발휘한다.
③ 구성 성분은 주로 단백질이다. ④ 세포에서 화학적인 반응을 조절한다.
⑤ 한가지 효소가 여러 가지 기질에 작용한다.

*정답 ⑤
효소는 주성분이 단백질이며, 기질에 적절하게 작용하기 위하여 기능적인 3차원 혹은 4차원 구조를 가지고 있다. 촉매로 작용하여 활성화에너지를 낮추어 반응속도에 영향을 준다. 효소는 기질에 대하여 특이성을 갖기 때문에 한 효소가 여러 기질에 작용하지 않는다. 효소의 활성부위(active site)에서 반응이 일어난다. 단백질은 온도, pH, 염의 농도, 수소결합을 파괴시키는 화학물질 등에 의해 영향을 받기 때문에, 효소는 이들 물질에 의해 크게 좌우된다. 예를 들면, 위액은 강산인데 이러한 위액이 십이지장에 내려온 후 중탄산염에 의해 중화되지 못하면 십이지장에서 작용하는 효소에 변성이 일어나 작용을 할 수 없다.

6. 경쟁적 저해제에 의한 효소 반응의 억제는 비경쟁적 저해제에 의한 억제와 어떻게 다른가?

① 경쟁적 저해제는 효소와 상호작용하며, 비경쟁적 저해제는 기질을 방해한다.
② 경쟁적 저해제는 효소의 활성부위에 붙으며, 비경쟁적 저해제는 다른 자리에 붙는다.
③ 경쟁적 저해제는 가역적으로 효소에 붙으며, 비경쟁적 저해제는 효소에 불가역적으로 붙는다.
④ 경쟁적 저해제는 금속이온과 같은 무기 물질이며, 비경쟁적 저해제는 비타민 혹은 비타민 유도체이다.
⑤ 경쟁적 저해제는 효소의 3차원적인 구조에 붙어 변화시키며, 비경쟁적 저해제는 폴리펩티 소단위가 떨어지도록 한다.

*정답 ②
효소의 활동을 억제하는 방법에는 효소의 활동부위에서 작용하는 경쟁적 저해제, 활동부위 이외의 자리에 붙어서 억제하는 비경쟁적 저해제, 최종 산물이 초기 반응을 억제하는 음성되먹임(negative feedback)에 의한 억제 작용이 있다. 비경쟁적 저해제는 효소의 구조를 변경시킴으로써 기질이 붙는 것을 억제한다.

7. ATP가 세포의 에너지 화폐라고 불리는 이유는?

① ATP가 세포에서 가장 에너지가 풍부한 작은 분자이기 때문에
② ADP로부터 ATP의 재생이 발열반응과 짝반응을 통해 에너지를 얻을 수 있기 때문에
③ 흡열반응이 ADP로부터 ATP를 형성하는 반응과 짝반응에 의해 연료를 얻을 수 있기 때문에
④ 흡열반응이 ATP에 있는 고에너지 인산결합의 수화 반응과 짝반응에 의해 에너지를 얻을 수 있기 때문에
⑤ 2과 4

*정답 ⑤
ATP는 고에너지의 인산 그룹을 갖는다. ATP로부터 한 분자의 인산이 떨어져 나가면서 ADP를 형성하며, 이 때 많은 양의 에너지가 방출되어 다른 화학반응에 이용된다. ATP의 두 번째와 세 번째 인산기를 연결하는 공유결합은 불안정하며, 가수분해로 쉽게 끊어진다. 활발하게 활동하는 세포는 ATP를 모두 사용하고 다시 재생시키는데 매우 짧은 시간이 걸린다.

8. 다음 그림은 ATP의 화학 구조식이다.
O O O
① ∥② ③∥ ④ ⑤ ∥
[아데노신]—O—P—O—P—O—P—OH
| | |
OH OH OH
생체 내에서 에너지가 방출될 때 결합이 끊어지는 위치를 모두 고르면?

*정답: ③, ⑤
ATP는 아데닌, 5탄당 리보오스, 3개의 인산으로 되어 있는데, 인산 결합은 쉽게 끊어지고 에너지를 방출할 수 있다. ATP가 분해되면 ADP와 자유 인산기(PI)가 생기는데 이때 생기는 몰당 7.3kcal의 자유에너지가 생성된다. 이처럼 ATP 결합은 쉽게 끊어져 항상 이용될 수 있도록 준비된 에너지원이므로 세포내 화학 반응의 대부분은 ATP의 가수분해로 생긴 자유에너지를 이용한다.

[참고] ATP
ATP는 아데노신3인산이라고도 한다. 아데노신은 아데닌이라는 질소함유 유기화합물에 오탄당(탄소 원자가 5개인 탄수화물의 일종)이 결부된 화합물이다. 아데노신에 인산기가 1개가 달려 있으면 아데노신1인산(adenosine monophosphate:AMP)이라 하고, 2개 달려 있으면 아데노신2인산(adenosine diphosphate:ADP)이라 한다. 아데노신3인산은 동물․식물․미생물 등 모든 생물의 세포 내에 풍부히 존재하는 물질이며, 생물의 에너지대사에서 매우 중요한 역할을 하고 있는 물질이다. 이 ATP의 마지막 인산기와 두 번째 인산기는 고에너지 인산결합으로 연결되어 있어서, 이를 보통 화학결합처럼 -으로 표시하지 않고 ~와 같이 표시한다. 이것을 고에너지 인산결합이라고 하는 이유는 이 결합 하나가 끊어져 인산기가 떨어져 나가면, 그때 약 7~12kcal/mol의 자유에너지가 방출되기 때문이다.

I. 생물의 특성 – 주관식 문항

1. 재물대 위에 1 mm 눈금이 새겨진 투명한 플라스틱 자를 올려놓고 배율이 10배인 대물렌즈와 10배인 접안렌즈를 사용하여 관찰한 결과가 옆의 그림과 같았다. 이 현미경에서 옆의 그림과 같이 시야의 1/4만큼을 차지하는 생물체를 관찰하고 그 길이를 5cm크기로 그렸다면 그림의 배율은 얼마인가? ( )

정답: 100배
현재 관찰하고 있는 배율은 접안렌즈 배율(10)x대물렌즈 배율(10)=100배이다. 하지만 현재 이 문제에서 배율은 아무런 의미가 없다. 시야에 자의 눈금(1mm)이 보이고 그 눈금 하나에 2개의 생물체가 차지하고 있으므로 이 생물체의 크기는 0.5mm이다. 0.5mm를 5cm크기로 그렸으니까 그 배율은 100배가 된다.

2. 현미경의 해상력이란 무엇인가?

( )

정답: 가까이 있는 두 물체를 떨어진 것으로 볼 수 있는 능력
해설: 현미경의 좋고 나쁨을 판정할 때는 해상력(resolution)과 배율(magnification)을 참조한다. 높은 배율로 정확하게 볼 수 있는 것이 더 좋은 현미경이다. 광학현미경으로는 보통 1000배 정도까지 볼 수 있으며, 관찰자는 렌즈에 의해 확대된 상을 보게 된다. 투과전자현미경은 세포내부를, 주사전자현미경은 세포표면을 보는데 주로 이용된다. 주사전자현미경보다 투과전자현미경으로 좀 더 확대된 상을 볼 수 있다.

3. 식물의 물 수송과 관련해 관찰해 보았더니 많은 나무에서 잎이 나오기 전에도 수액이 올라가는 것을 알 수 있었다. 이러한 관찰결과와 가장 관계 깊은 물 수송 이론은 ?

정답 : 근압설
물의 상승은 주로 증산작용에 의한다고 알려져 있는데 잎이 없는데도 물이 상승하는 것은 뿌리에서 밀어 올려주는 압력, 즉, 근압에 의한 것이다.
4. 식물의 목질부를 잘랐을 때 잘린 물관 속으로 공기가 빨려 들어가는 쉿쉿 소리를 들을 수 있는데 이러한 관찰 결과로 설명할 수 있는 물 수송 이론은?

정답 : 증산-응집력․장력 이론
물관 속에는 물기둥이 형성되어 있는데 증산작용에 의해 위쪽에서 물을 끌어당기게 되면 응집력에 의해 물이 끊어지지 않고 위쪽으로 상승한다는 것이 증산-응집력-장력 이론이다. 장력이란 양쪽에서 당기는 힘이므로 응집력이 장력보다 크기 때문에 물기둥이 끊어지지 않고 지속적으로 물이 상승할 수 있다.
5. 다음 그림과 같이 나타나는 단백질의 구조는 몇 차 구조이며 각 구조의 이름은 무엇인가?

정답: 2차 구조 (가) α-나선구조 , (나) β-병풍구조
해설 : 단백질을 구성하는 아미노산의 종류와 서열을 1차 구조라 하며, 1차 구조에 포함된 아미노산들 간에 일정한 간격으로 수소결합이 형성되어 나선모양으로 된 것을 α-나선구조라 하고, 규칙적인 반복구조로 마치 병풍처럼 꺾인 모양을 만드는 것을 β-병풍구조라 한다. 폴리펩티드에 연결된 여러 가지 R기가 수소결합, 이온인력, 소수성 상호작용 및 공유결합이 형성되어 독특하게 접혀진 입체적 구조를 3차 구조라 한다.

6. 다음 ( )에 들어갈 숫자는?

진핵세포에서 리보솜은 지름이 약 20nm 가량의 두 개의 소단위가 결합되어 있다. 이것은 침강 속도가 80S인 크기의 입자인데, 이 입자는 ( )S와 ( )S로 구성되며, 주성분은 단백질과 rRNA이다.

정답: 40, 60

7. 다음은 식물과 동물에 대한 여러 가지 질문을 모은 것이다. 주어진 물음에 알맞은 답을 쓰라.

(1) 식물과 동물의 차이점을 설명하라.

(2) 식물세포에만 있는 세포구조를 쓰라.

(3) 식물세포와 동물세포에서 DNA를 가지고 있는 세포구조는 무엇인가?

(4) 세포에서 ATP가 합성되는 장소는?

(5) 일반적으로 식물세포에서 NADH2와 NADPH2를 만드는 장소는?

(6) 일반적으로 동물세포에서 NADH2와 NADPH2를 만드는 장소는?

(7) 식물세포의 진화를 세포공생이론으로 설명하여라.
정답 및 해설

(1) 동식물간의 가장 큰 차이는 식물은 독립영양생물이지만 동물은 종속영양생물이다.
동식물의 차이점으로 영양관계의 차이가 가장 크지만, 그 외에도 식물은 운동성이 없지만, 동물은 운동성이 있다. 식물은 세포벽이 있지만, 동물은 없다. 동물은 식물에 비해 감각기관이 발달되어 있으며, 환경의 자극에 대하여 더 빠르게 반응하고, 물질대사율이 더 높다.

(2) 식물세포에만 있는 것으로 세포벽, 액포, 엽록체를 들 수 있다.
액포는 막으로 싸여진 주머니로 내막계에 속하며, 크기와 모양이 다양하고, 여러 가지 기능을 수행한다. 액포에는 생명유지와 활동에 필요한 당, 염류, 유기산, 단백질, 색소 등을 포함하고 있다. 이런 물질들 때문에 삼투압이 생겨 세포 주위로부터 물을 흡수하여 식물의 크기가 커지도록 하며, 팽압이 생긴다.
동물세포에만 있는 것으로 리소솜, 편모, 중심립이 있다. 리소솜은 그리이스어로 분해체라는 뜻이며, 가수분해 효소를 가지고 있다. 음식물을 포함하고 있는 식포와 융합하여 소화를 하며, 또한 박테리아를 분해하고, 손상된 세포내소기관도 분해하여 새로운 소기관을 만드는데 이용한다. 태아 초기 발생 시에 태아의 손가락 사이의 물갈퀴를 제거하는 효소도 포함하고 있다. 편모는 이동에 이용되며, 중심립은 세포분열시 방추사를 제공해 준다.

(3) 핵, 엽록체, 미토콘드리아.
DNA는 세포 안의 핵뿐만이 아니라 동식물 속에 있는 미토콘드리아, 식물세포의 엽록체에서 발견된다. 미토콘드리아는 모계를 통해 다음 세대로 전달된다.

(4) 엽록체, 미토콘드리아, 세포질.
식물세포에서는 ATP가 엽록체에서 만들어진다. 특히 엽록체의 틸라코이드막에서 광반응 과정을 통해 ATP를 합성하며, 암반응시 이용한다. 또한 ATP가 미토콘드리아에서 만들어지며, 세포질에서 해당과정을 통해 기질특이적 인산화 방법에 의해 일부가 합성된다.
동물세포에서 ATP는 주로 미토콘드리아에서 만들어지며, 일부가 세포질에서 기질특이적 인산화 방법에 의해 합성된다.

(5) NADH2 : 미토콘드리아, 세포질.
NADPH2 : 엽록체
NADH2는 미토콘드리아와 세포질에서 만들어지며, 식물의 엽록체에서 NADPH2가 명반응 과정에서 만들어져, 이산화탄소를 환원시키는데 이용된다.

(6) NADH2 : 미토콘드리아, 세포질 NADPH2 : 없음
NADH2는 해당작용이 일어나는 세포질과, TCA 회로가 돌아가는 미토콘드리아에서 만들어진다. NADH2는 포도당이 분해되면서 NAD+가 환원되어 만들어진다. 세포질에서 해당작용을 통해 포도당이 피루브산이 될 때 NADH2가 만들어지고, 피루브산이 미토콘드리아로 들어가서 이산화탄소로 분해될 때도 NADH2가 만들어진다.
동물에서 pentose phosphate pathway에 의해 NADPH2가 생산된다. 이렇게 생산된 NADPH2는 acetyl-CoA로부터 지방산으로 환원 과정에 이용된다. 따라서 NADPH2는 지방 조직에서 지방산을 합성하는데 이용된다.
하지만, 고등학교 수준에서는 이러한 드문 경우를 물어보는 것이 아니므로 동물에서 NADPH2가 없는 것으로 해도 무방하다.

(7) 미토콘드리아나 엽록체 같은 세포소기관은 각각 독립된 생물이었던 것이 한 개의 세포 안에서 공동생활(상리공생)을 하다가 세포기관으로 분화되어 오늘날의 식물세포로 발생했다.

미토콘드리아의 조상이 되는 원핵세포(호기성 세균)는 산소를 이용하여 세포호흡을 함으로써 그렇지 않은 혐기성 원핵생물들보다 많은 양의 에너지를 생산하는 작은 독립영양체 이었을 것이다. 이들이 어떤 기회에 더 큰 원핵세포에 기생하였거나, 잡아 먹히게 되어 소화되지 않고 살아남아 공생관계가 성립되었을 것이다. 엽록체의 경우 원시남세균의 상리공생으로 만들어졌을 것이다.

8. 리보솜의 구성요소(subunit)를 설명하고, 원핵생물과 진핵생물의 차이점을 설명하여라.

정답
리보솜은 세포질에 위치하는 작은 알갱이로 세포질에 자유롭게 존재하거나 소포체에 붙어 있다. 단백질을 합성하는 자유로운 리보솜은 세포질로 방출되는 반면, 소포체에 결합하고 있는 리보솜은 소포체의 막을 통과해 끼워져 있어서 소포체의 기질로 합성되는 폴리펩티드를 분비한다. 리보솜은 rRNA와 단백질로 구성된다. 리보솜은 번역 과정 동안만 물리적으로 결합하는 두 종류의 단위체로 되어 있다. 원핵생물의 리보솜은 50S(S는 침강계수) 대단위와 30S 소단위로 구성되어 있고, 진핵생물의 리보솜은 60S 대단위와 40S 소단위로 이루어져 있다. 리보솜은 tRNA가 결합하는 2개의 결합 부위에 mRNA가 결합하도록 단위체 사이에 홈을 가지고 있다. 또한 리보솜에는 아미노산을 서로 연결시키는 효소인 펩티드전이효소를 위한 자리가 있다.

9. 다음 그림은 세포막의 구조를 모식적으로 나타낸 것이다. 이러한 세포막의 구조를 설명할 수 있는 모델의 명칭과 그 증거로 제시되는 면역형광현미경법을 설명하라.

정답
(1) 유동모자이크막 모델
(2) 사람 세포막에 있는 특정 단백질을 항체로 표지하고 쥐의 세포막에 있는 특정 단백질을 항체로 표지한 후 두 종류의 세포를 융합시킨 다음 40분 정도 두면 두 종류의 단백질이 서로 혼합된다.

[참고] 유동모자이크막 구조
세포막의 구조는 유동 모자이크막설로 설명되는데 단백질들이 인지질 속에서 자유로이 이동한다는 학설이다. 인지질에 결합되어 있는 단백질 중에서 외재성 단백질은 인지질 2중층의 바깥 부분에 분포하는 친수성 단백질이며, 내재성 단백질은 인지질 2중층 속에 일부분만 파묻혀 있거나 관통하고 있는 소수성 단백질이다. 과거에는 단위막구조설을 받아들였지만 현재는 유동모자이크막 구조가 받아들여지고 있다.

10. 동물성 지방은 상온에서 대체로 고체이지만 식물성 지방은 액체 상태이다. 그 이유는 무엇인가?

정답:
동물성 지방은 단일 결합으로 이루어져 있는 포화지방산이기 때문에 유동성이 낮아 상온에서 고체이다. 그러나 식물성 기름은 이중결합이 있는 불포화지방산이 많기 때문에 유동성이 커서 상온에서 액체이다.

11. 조면소포체와 활면소포체의 구조와 기능을 비교하여라.

정답 : 소포체는 세포 속의 물질 이동의 통로 역할을 하며 조면소포체와 활면소포체로 구분한다. 조면소포체는 리보솜이 강하게 붙어 있는 소포체이며 세포 밖으로 분비될 단백질을 만드는 세포에서 일반적으로 나타나며 조면소포체에 붙은 리보솜이 만드는 단백질의 폴리펩티드가 조면소포체의 내강에서 변형되어 나중에 세포로부터 분비된다. 활면소포체는 주머니와 관 모양이 복잡하게 얽혀진 연결망 모양의 소포체이며 탄수화물, 지질, 스테로이드 등을 합성 분비 저장하는 역할을 한다.

 

12. 세포막의 유동성에 영향을 주는 구성 요소는 무엇인가?

정답:생체막은 지질층을 구성하는 인지질, 콜레스테롤, 내재성 단백질, 외재성 단백질, 표면 단백질, 당지질 등으로 구성되어 있다. 이들 중에서 막의 유동성에 관계하는 분자는 인지질과 콜레스테롤이다.

13. 아미노산의 카르복시기와 아미노기의 이온화는 용액의 pH 증가에 무슨 영향을 끼치는가?

정답: 카르복시기와 아미노기는 각각 체내에서 수소 이온을 방출하고 포획하는 기능을 하며 이에 따라 약산과 약염기를 나타낸다. 카르복시기와 아미노기의 분자를 포함하는 용액의 산성도는 이들 분자의 이온화에 의해 결정된다. 카르복시기가 이온화하면 수소 이온을 방출하여 COO- 로 되므로 수소이온 농도는 증가하고 pH는 낮아진다. 반면 아미노기가 이온화하면 수소 이온을 포획하여 NH+로 되므로 수소 이온 농도는 감소하고 pH는 높아진다. 결국 아미노산의 카르복실기와 아미노기는 주위의 pH에 따라 산성일 때는 수소 이온을 포획하고 염기성일 때는 수소 이온을 내놓아서 일정한 pH를 유지시켜주는 역할을 한다.

14. 위에서 산의 분비를 조절하는 다양한 화학적 신호들은 산을 분비하는 세포의 원형질막에 있는 단백질과 결합한다. 이런 결합반응의 일부는 산의 분비를 증가시키고, 다른 것들은 산의 분비를 감소시키기도 한다. 그렇다면 산의 분비를 억제하는 약은 이런 세포에 어떻게 작용하는가?
정답: 약이 산의 분비를 억제할 수 있는 요인에는 다음 세 가지가 있다. 첫째, 약이 산의 분비를 억제하는 세포의 막에 결합하여 신체에서 합성하는 산 분비 억제물질과 똑같은 기능을 수행하는 것이다. 둘째, 산의 분비를 일으키지 않으면서 분비세포의 막 단백질에 결합함으로써 신체 분비 신호의 결합을 억제하는 것이다(경쟁). 셋째, 약이 세포의 binding site에 알로스테릭 효과를 가지고 있어 binding site의 친화력이 커지면 억제물질과 결합하고, binding site의 친화력이 작아지면 산의 분비를 자극하는 물질과 결합한다.

[참고] 효소 반응 억제 (inhibition)
효소 반응의 억제는 가역적 억제와 비가역적 억제가 있다. 가역적 억제는 일시적인 억제이며 억제 물질이 제거되면 다시 활성화된다. 비가역적 억제는 활성 부위의 구조가 변화되어 원래의 상태로 회복되지 않는 경우를 말한다. 가역적 억제는 경쟁적 억제와 비경쟁적 억제로 구분된다. 경쟁적 억제는 억제 물질이 기질과 유사하여 기질이 효소의 활성 부위에 결합하는 비율을 감소시키는 경우를 말하며 비경쟁적억제는 억제 물질이 효소의 다른 부위에 결합하여 효소 활성 부위의 구조를 변화시키는 경우를 말한다.

15. 보결족과 조효소의 차이점은 무엇인가?

정답: 보결족은 Mg, Fe, Zn, Cu와 같은 소량의 금속이며, 효소와 결합하여 효소의 조성을 변화시킨다. 그래서 효소는 기질과 상호작용을 할 수 있게 된다. 효소분자는 많은 양의 기질을 생산하는데 촉매하기 때문에 이런 미량의 금속들은 적은 양으로도 효소의 활성을 유지시킬 수 있다. 보결족 중에 촉매반응에서 기질처럼 직접 반응에 참여하는 유기 분자가 있는데 이를 조효소이라 한다. 효소는 수소, 아세틸기, 메틸기와 같은 일부 원자를 기질에 제거하거나 첨가하는 촉매반응에 조효소를 필요로 한다.

16. 리보솜의 위치와 기능을 설명하여라.

정답:리보솜은 핵에 있는 DNA에서 형성된 mRNA 분자에 의해 전달된 유전 정보에 의해 아미노산을 단백질로 합성하는 부위이다. 리보솜은 직경이 약 20nm인 커다란 분자로 많은 단백질과 몇 개의 RNA 분자로 이루어져 있다. 리보솜은 세포질에 자유롭게 떠 다니거나 조면소포체에 붙어있다. 소포체에 붙어 있는 리보솜은 포장되어 분비되어지는 분비성 단백질을 합성하는 경우가 많다. 또한 폴리리보솜 즉, 하나의 mRNA 사슬에 여러 개의 리보솜이 부착되어 동시에 단백질 합성하기도 한다.
17. 식물 세포에서 발견되는 세 가지 유형의 세포 연접 구조와 기능을 설명하여라.

정답: 세포 연접에는 간극연접(gap junction), 원형질 연락사(plasmodesmata), 밀착연접(tight junction) 등이 있다. 간극연접은 단백질들이 로제트형으로 배열되어 있으며 이웃한 두 세포막을 결합하여 작은 통로가 두 세포의 세포질을 연결한다. 통로의 지름은 1.5 ~ 2nm이며 분자량 1000달톤 이하의 물질(이온, 물, 아미노산, 당, 비타민, 호르몬, 핵산)은 자유롭게 통과할 수 있다. 원형질연락사는 이웃한 세포벽내에 원형질막으로 형성된 통로로 세포질이 확장된 것이다. 세포질의 연결관계를 형성해 식물 활성의 조정 기능을 촉진시킨다. 통로의 지름은 20 ~ 40nm이며 800달톤보다 작은 물질만 통과할 수 있다. 밀착연접은 물질이 새는 것을 막아주는 연접이다.

18. 세포막에서 인지질의 방향성에 대해 설명하여라.

정답: 인지질은 한쪽 끝에는 하전된 부위 즉, 극성을 갖고, 분자의 나머지 부분은 비극성인 두 개의 지방산 사슬로 구성된다. 세포막의 인지질은 비극성의 지방산 부분이 막의 중앙을 향해 배열하여 2중층을 이룬다. 인지질의 극성을 띠는 부위는 막의 표면을 향하고 있다. 지방산은 물을 멀리하려는 소수성을 띠고 있으나, 머리의 인산은 물과 접할 수 있는 친수성을 띤다. 결국 이러한 물분자에 대한 극성 때문에 인지질은 지방산 분자끼리 마주보아 물을 멀리하고 머리의 인 부분이 물과 접하는 독특한 구조를 하고 있다.

[19~21] 아래 글을 읽고 답하여라.

프리온을 연구하는 과학자들은 아직도 그저 놀랄 뿐이다. 프리온은 특히 생물의 체내에서 합성되는 단백질과 매우 비슷하다는 점에서 아주 희한한 물질이다. 단백질은 아미노산 수십~수백 개가 연결된 분자다. 이 아미노산의 순서는 DNA에 저장된 정보에 따라 결정된다. 아미노산 사슬이 길어지면 복잡한 모양으로 접히고 꼬인다. 단백질의 기능은 그 3차원 구조에 따라 좌우되기 때문에 세계 각지에서 단백질이 접히는 형태에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 현재 일부 과학자들은 프리온이 비정상적인 형태로 접힌 단백질이라고 생각한다. 종이 두 장을 예로 들어보자. 하나는 종이 비행기로 접고 하나는 그냥 꼬깃꼬깃 뭉쳤다고 생각하면 단백질과 프리온의 차이를 이해하기 쉬울 것이다.
이렇게 비정상적인 모양 때문에 프리온의 특성이 나타나는 것 같다. 프리온 분자 하나가 아미노산 배열이 동일한 단백질을 만나면 그 단백질은 모양이 바뀌어 프리온으로 변한다. 인체가 프리온을 분해하지 못하기 때문에 프리온이 신경조직에 침입해 퍼지기 시작하면 막을 방법이 없다. 처음에 음식과 함께 위장으로 들어간 프리온은 신경망을 돌아다니다 뇌까지 도달한다. 그리고 서서히 속도를 높여가며 뇌를 쓸모 없는 스펀지 덩어리로 만든다.

19. 프리온을 생명체라고 주장한다면, 그 논리는 무엇이겠는가?

정답: 생식 기능과 유사한 능력이 있다.

20. 프리온에 의한 질병의 치료법이 바이러스나 세균에 의한 질병의 치료법과 달라야 하는 이유는?

정답: 바이러스나 세균은 핵산을 증식의 도구로 이용하나 프리온은 단백질이기 때문에 다른 치료법을 필요로 한다.

21. 인체 내에서 프리온이 분해될 수 없는 이유는 무엇인가?

정답: 프리온의 독특한 구조로 인하여 이를 분해할 수 있는 효소가 없기 때문이다.

22. 진핵 세포에서 합성되는 단백질은 세포질에 자유롭게 떠 있는 리보솜에서 합성되거나, 소포체의 표면에 부착되어 있는 리보솜에서 합성되는 두 종류가 있다. 합성된 단백질이 최종적으로 어디에서 사용되는가에 따라서 단백질의 합성 장소와 수송방법이 다르다.(99임용기출)

(1) 세포 밖으로 분비되는 단백질은 어디에서 합성되는가?
(2) 이런 단백질이 합성된 장소로부터 세포 밖으로 수송되는 과정과 방법을 설명하시오.

 

 

23. 생물의 체내에서는 효소라는 생체 촉매의 도움으로 여러 가지 화학 반응이 일어난다. 다음 물음에 답하시오. (99임용기출)

(1) 효소의 반응 속도에 영향을 미치는 요인 중 3 가지를 골라, ‘각 요인의 변화에 따른 효소의 반응 속도’를 나타내는 그래프를 그리시오.
(2) 위 (1)에서 말한 3 가지 요인의 변화에 따라 효소의 반응 속도가 달라지는 이유를 설명하시오.


 

정답 및 해설

(1)

반응속도
기질의농도
효소의농도
온도
(2)
① 기질의 농도: 기질의 농도가 높아질수록 기질이 효소와 만날 기회가 많아져 반응속도가 증가하다가, 어느 농도 이상이 되면 효소 포화상태가 되어 더 이상 반응속도가 증가하지 않는다.
② 효소의 농도: 효소 농도가 높아질수록 기질과 만날 확률이 높아져 반응속도가 증가하다가, 어느 농도 이상이 되면 효소가 모든 기질과 반응하여 더 이상 반응속도가 증가하지 않는다.
③ 온도: 온도가 오르면 분자운동이 활발해져 기질과 효소가 서로 충돌할 수 있는 확률이 높아져 반응속도가 올라가다가 어느 온도를 지나면 효소 단백질을 변성시키기 때문에 반응속도가 급속히 떨어진다.

24. 기질에 대한 효소의 촉매 반응을 알아보기 위하여 일정량의 효소가 든 용액에 기질의 농도를 증가시키면서 초기반응 속도를 측정하였다. 반응 산물의 농도를 측정하여 효소의 초기 반응 속도를 측정한 결과는 다음 표에 나타나 있다. (2002임용기출)

기질의 농도 (mol/L)
초기 반응 속도 (μmol/min)

 

 

 

 

 

 

(1)이 반응은 전형적인 Michaelis-Menten식 (v =)을 따른다. 이 효소의 Km 값을 계산하시오.
Km = ___________ mol/L
(2)이 효소반응에 경쟁저해제가 첨가되었을 때, Km과 Vmax는 어떻게 변하는가?

•Km :

•Vmax :

 

(1) 정답 : 0.5 x 10-3 mol/L
Km은 Vmax의 1/2이다.
(2) 정답 : Km은 감소하지만 Vmax는 변하지 않는다.

해설 : 경쟁적 저해제가 첨가되면 생성물이 만들어지는 속도V는 감소하지만 기질의 기질의 양이 충분하면 최고 속도 Vmax는 변하지 않는다. 다만 최고 속도에 이르는 시간이 늦어지므로 라인위버-버크 그래프(Lineweaver-Burk plot)상에서 기울기에 해당하는 Km/Vmax가 증가한다.

25. 한 시험관에는 간 분쇄액을, 다른 시험관에는 침샘 분쇄액을 넣은 후 각 시험관에 에피네프린을 첨가하였다. (2002임용기출)

(1)두 개의 시험관에서 에피네프린에 의해 공통적으로 활성화되어 2차 전달자 (secondary messenger)를 만드는 효소의 이름과 산물을 쓰시오.
•효소의 이름 :

 

•산물 :
(2)두 시험관을 각각 원심분리하여 세포막을 침전시킨 후, 상등액을 취하였다. 이 상등액에 에피네프린을 첨가하여도 더 이상 그 효소 산물의 농도가 증가하지 않았다. 이로써 알 수 있는 것은 무엇인가?

정답
(1) 정답 : 아데닐산 싸이클레이스(adenylate cyclase), cAMP

(2) 정답 : 에피네프린(1차전달자)에 의해 2차전달자인 cAMP가 합성되기 위해서는 세포막이 필요하다. 즉, 에피네프린의 신호가 전달되기 위해서는 세포막에 있는 수용체가 있어야 한다.

조상환

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