생물경시문제집-III. 생물의 항상성

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III. 생물의 항상성

 

1. 자극과 반응-객관식 문항

1. 뉴런에 대한 설명으로 옳은 것은?

① 뉴런에서 물질 대사의 중추는 신경 세포체이다.
② 자극 전도 속도는 무수 신경이 유수 신경보다 훨씬 빠르다.
③ 뉴런은 기능에 따라 감각 뉴런과 운동 뉴런의 두 가지로 나뉜다.
④ 다른 뉴런의 축색 돌기로부터 오는 자극을 받아들이는 것은 축색 돌기이다.
⑤ 축색을 싸고 있는 수초는 전도체 구실을 하므로 흥분 전도 속도를 빠르게 한다.

정답 ①
유수신경은 랑비에 결절을 통한 도약전류가 있어 신경전달 속도가 훨씬 더 빠르다.
기능에 따라 감각뉴런, 연합뉴런, 운동뉴런의 세 가지로 나눈다.
자극을 받아들이는 것은 수상돌기이고 축색돌기를 통해 다른 뉴런으로 전달된다.
수초는 절연체이다.

2. 신경세포에서 핵을 가지고 있는 부분은?

① 수초 ② 축색돌기 ③ 세포체 ④ 수상돌기 ⑤ 뉴런

[정답] ③
[해설] 수상돌기는 정보를 받아들이고, 이 정보를 핵이 있는 세포체로 전달하며, 축색돌기는 받아들여진 신호를 신경말단으로 전달하는 돌기다. 뉴런은 신경계의 기본단위로 하나의 세포다. 수초는 신경세포를 둘러싸고 있으며, 축색돌기에 절연 부분을 형성하여 흥분이 빠르게 전달되도록 한다. 축색돌기의 직경이 커도 흥분이 빠르게 전달된다.

3. 연수에서 혈중 CO2 농도가 높은 것으로 감지되었을 때, 순환계 및 호흡계의 조절에 대한 설명으로 옳은 것은?

① 심장박동과 호흡이 교감신경을 통하여 촉진된다.
② 심장박동과 호흡이 부교감신경을 통하여 촉진된다.
③ 심장박동은 부교감신경, 호흡은 교감신경을 통하여 촉진된다.
④ 심장박동은 교감신경, 호흡은 부교감신경을 통하여 촉진된다.
⑤ 심장박동은 교감신경, 호흡은 부교감신경을 통하여 억제된다.
[정답] ①
[해설] 자율신경계에 속하는 교감신경과 부교감신경은 여러 신체기관에서 길항작용을 통해 체내환경을 조절한다. 교감신경 말단에서는 아드레날린이 분비되어 심장박동과 호흡을 촉진하며, 부교감신경은 아세틸콜린을 분비하여 심장박동과 호흡을 억제한다. 부교감신경의 뉴런은 뇌와 척수 아래에서 나오며, 교감신경의 뉴런은 척수의 중간 부위로부터 나온다.

4. 감각기에서 자극의 수용이 이루어지는 원리가 청각기와 가장 유사한 감각기는?

① 시각 ② 미각 ③ 후각 ④ 평형감각

[정답] ④
[해설] 청각과 평형감각은 미세융모(유모세포)가 구부러지면서 수용기 전위를 만들어내고 이것이 청신경의 뉴런을 자극한다. 미각기과 후각기는 화학수용기이고 시각은 광수용기이다.

5. 30 lux의 전등을 하나 더 켰을 때, 실내가 더 밝게 느껴지는 사전 조명상태와 이를 설명하는 원리가 바르게 연결된 것은?
① 2000 lux – 순응 법칙 ② 2000 lux – 베버 법칙
③ 4000 lux – 순응 법칙 ④ 4000 lux – 베버 법칙
⑤ 5000 lux – 베버 법칙

[정답] ②
[해설] 어떤 자극에 대하여 자극의 세기가 변했다는 것을 느끼려면 처음 주어진 자극과 일정한 크기 이상의 차이가 나는 자극이 주어져야 한다. 자극의 변화를 느낄 수 있는 최소변화량은 처음 자극의 세기에 비례하는데, 이를 베버의 법칙이라 한다. 베버의 상수(K) = R2-R1/R1 = ΔR/R1 (R1:처음 자극, R2:나중 자극)이며 시각의 베버상수는 1/100이다. 처음 자극이 2000 lux일 때, ΔR/2000 = 1/100에서 ΔR은 20이므로 30 lux의 전등이 더 켜지면 더 밝아졌다는 것을 느낄 수 있지만 처음 자극이 4000 lux일 때는 더 밝아졌다는 것을 느낄 수 없다.

 

 

6. 다음 그림은 뉴런의 구조를 나타낸 것이다.

위의 그림에서 활동 전위의 발생, 활동 전위의 전도, 신경전달 물질의 방출이 순서대로 바르게 연결된 것은?

① 가, 다, 마 ② 가, 라, 마 ③ 나, 다, 마 ④ 다, 라, 마 ⑤ 가, 다, 라

[정답] ④
[해설] 활동 전위가 시작되는 부위는 축색돌기가 시작되는 부분(축색기시부)이며 활동 전위는 축색을 따라 전파되고, 축색말단에서는 신경전달물질을 분비하여 신경전달이 일어난다.

7. 철수는 전자현미경을 이용하여 어떤 생물의 신경계 구조를 조사하였다. 아래 그림은 철수가 얻은 전자현미경 사진으로 세 개의 세포를 나타낸 것이다. 시냅스 소포는 A세포와 B세포에서 관찰되었으며 C세포에서는 관찰되지 않았다.

 

 

위 결과를 해석한 다음 설명 중 옳은 것을 모두 고른다면?

< 보기 >
ㄱ. A세포의 시냅스 소포에는 아세틸콜린이 들어있다.
ㄴ. 신경의 흥분 전달은 A세포에서 C세포로 전달된다.
ㄷ. 신경의 흥분 전달은 B세포에서 A세포로 전달된다.
ㄹ. 신경의 흥분 전달은 B세포에서 C세포로 전달된다.
ㅁ. B세포의 시냅스 소포에는 에너지원이 들어 있다.
① ㄱ, ㄴ ② ㄴ, ㄷ ③ ㄱ, ㄴ, ㄷ ④ ㄱ, ㄴ, ㅁ ⑤ ㄴ,ㄷ,ㅁ

[정답] ③
[해설] 한 뉴런의 축색말단과 다른 뉴런의 수상돌기나 신경세포체는 약 20nm의 극히 좁은 틈을 사이에 두고 접속하고 있는데, 이 접속부를 시냅스라고 하고 그 사이의 틈을 시냅스 틈이라 한다. 따라서 시냅스에서는 흥분이 뉴런 내에서의 전도와는 다른 방식으로 이동한다. 흥분이 축색돌기 말단까지 전도되면 축색 말단에 있는 시냅스 소포에서 아세틸콜린이라는 신경전달물질이 방출된다. 아세틸콜린은 시냅스 틈을 통해 확산되어 다음 뉴런의 막 투과성을 변화시켜 전기․화학적 변화를 일으킨다. 이렇게 화학적 방식에 의해 시냅스 틈을 건너 흥분이 전해지는 것을 흥분의 전달이라고 한다. 그런데 시냅스 소포는 축색돌기 말단에만 있기 때문에 흥분은 축색돌기에서 다음 뉴런의 수상돌기 쪽으로만 전달된다.
8. 다음 중 가재의 평형감각 기관은?

① 집게발 ② 귀 ③ 더듬이의 평형낭
④ 첫 번째 구강의 부속지 ⑤ 눈의 경상부

[정답] ③
[해설] 사람의 평형 감각은 전정기관에서 담당한다. 림프액이 들어 있는 2개의 주머니로 감각털이 난 세포가 있으며 이 위에 청사라는 작은 돌맹이가 있다. 몸이 기울어지면 청사가 감각털을 압박하여 감각세포가 흥분하게 되므로 몸의 위치를 감각한다. 개구리의 평형 감각기는 내이에 있으며, 새우, 게, 가재 등은 눈의 밑에 있는 평형낭에 담당하고, 해파리는 갓의 둘레에 평형낭이 있다.

9. 아세틸콜린에스터라제를 불활성화시키는 물질의 기능은?

① 절후 뉴런의 기능을 마비시킨다.
② 아세틸콜린의 작용 시간을 연장한다.
③ 아세틸콜린의 분해 작용이 더 활발해 진다.
④ 아세틸콜린이 수용체에 결합하는 것을 억제한다.
⑤ 절전 뉴런 말단에서 아세틸콜린의 분비를 억제한다.

[정답] ②
[해설] 수많은 신경계 또는 시냅스와 골격근의 운동신경 종판에서 충격을 전달한다. 신경충격이 신경종판에 다다르면 시냅스 주머니 안에 저장되어 있던 아세틸콜린이 방출되고, 시냅스 후세포의 막 또는 근섬유의 종판막에서 수용체와 결합하여 막의 투과성을 변화시키고 발생기 전위를 일으킨다. 만약 신경충격이 계속 도달하게 되면 그 효과가 축적된다. 아세틸콜린은 아세틸콜린에스터라아제라는 효소에 의해 분해되므로 아세틸콜린의 수명은 이 효소의 억제제에 의해 연장된다.
10. 다음 중 물고기, 새, 포유류의 청각기관에 공통적으로 있는 구조는?
① 외이 ② 반고리관 ③ 외이도 ④ 유스타키오관 ⑤ 달팽이관

[정답] ②
[해설] 반고리관은 액체로 채워져 있는 기관으로서 이 액체의 움직임으로 몸의 평형을 유지한다. 따라서 물고기, 새, 포유류 모두 반고리관을 갖고 있다.

[참고] 평형기관
우리는 잘 듣지 못해도 살 수는 있으나 평형을 유지하는 기능을 상실하면 살기 어렵다. 내이의 전정기관과 반고리관이 몸의 평형을 유지하는 평형감각기이다. 전정기관은 감각세포와 평형석을 가진 2개의 주머니로 구성되어 있다. 머리가 기울면 평형석이 기울기에 따라 움직이고 따라서 감각세포도 똑같이 움직이게 된다. 감각세포가 알아 낸 평형석의 움직임이 우리 자세의 정보가 되어 몸의 위치나 자세를 알게 되는 것이다. 전정기관이 있어 몸의 평형을 유지하고 바른 자세를 취할 수 있다. 그 속에는 이석이라는 작은 돌 모양의 결정으로 칼슘과 단백질로 구성되어 있다. 차멀미를 하는 이유는 전정기관 내 이석이 흔들려 보통 때와는 다른 자극을 줌으로써 일어나는 일종의 내장 반사운동이다. 반고리관은 전정기관 위쪽에 붙어 있는 3개의 고리관으로 서로 직각으로 배열되어 있다. 또 관속에 림프액이 차 있어 어느 방향으로 움직이든 한 개의 고리관내 림프액이 움직여 이 자극이 신경을 통해 뇌에 전달되므로 모든 방향에서의 가속이나 감속 움직임을 감지할 수 있다. 몸의 움직이는 회전 속도가 빠르면 림프액도 그만큼 빨리 회전하므로 이 흐름의 방향과 크기가 림프액 속의 감각세포에 자극을 주게 되어 운동 방향과 속도를 느끼게 된다.

11. 신경 전달물질에 대한 설명으로 옳은 것은?

① 지용성 화합물이다.
② 뉴런의 축색 말단에서 분비된다.
③ 시냅스 후 뉴런에 있는 축색돌기의 막에 작용한다.
④ 신경 흥분을 전기적으로 전파하는 데 사용된다.
⑤ 한가지 물질이 모든 신경에 공통적으로 사용된다.

[정답] ②
[해설] 여기에서 신경전달 물질이란 시냅스에서 분비되는 아세틸콜린과 같은 물질을 말한다. 아세틸콜린은 수용성으로 뉴런의 축색돌기 말단에서 분비되어 절후 뉴런의 수상돌기로 전달된다. 아세틸콜린에 의한 흥분의 전달은 화학적인 반응으로 뉴런 내에서 진행되는 전기적 전도에 비해 속도가 느리다. 시냅스와 부교감신경의 말단에서는 아세틸콜린에 의해 자극이 전달되지만 교감신경의 절후 섬유의 말단에서는 에피네프린(아드레날린)이 분비된다. 그 외에도 도파민이나 히스타민 등 수십 종의 신경전달 물질이 밝혀져 있다.
12. 다음 중 교감신경에 대한 설명 중 틀린 것은?

① 절전섬유에서는 아세틸콜린이 분비된다.
② 침 분비를 억제하고 방광을 확장한다.
③ 부교감 신경과 길항작용을 한다.
④ 절전섬유가 길고, 절후섬유가 짧다.
⑤ 운동 뉴런만 존재하고 있으며, 신경의 중추는 간뇌이다.

[정답] ④
[해설] 교감신경은 절전섬유가 짧고, 절후섬유가 길며 신경말단분비물은 노르아드레날린이다. 부교감신경은 절전섬유 길고, 절후섬유 짧으며 신경말단분비물은 아세틸콜린이다. 두 신경의 길항작용으로 몸의 기능조절 된다.

13. 뉴런의 시냅스에 대한 설명 중 옳지 않은 것은?

① 전기적 시냅스는 뉴런 사이의 협간극 결합에서 일어나고 속도가 빠른 것이 장점이다.
② 아세틸콜린은 작용이 끝나면 분해효소에 의해서 콜린과 아세테이트로 분해되고 콜린은 시냅스전 세포막으로 흡수되어 재이용된다.
③ 억제성 시냅스는 신경전달물질이 시냅스 후 세포의 나트륨 이온 채널을 활성화시킨다.
④ 화학적 시냅스는 다양한 종류의 반응을 유도할 수 있다.
⑤ 활동전위가 축색말단에 도달하면 막전위에 민감한 칼슘이온 채널이 열린다.

[정답] ③
[해설] 신경전달의 억제작용은 과분극을 통해서 일어나는데, 이렇게 되면 세포내의 음전하가 더욱 증가하게 된다. 이는 분비된 신경전달물질과 결합하는 수용체가 염소 이온채널을 열기 때문에 일어나는 현상이다. 채널이 열리면 음전하를 띤 염소이온이 뉴런 내부로 들어가므로 세포 내부는 더욱 분극 상태가 되고 결과적으로 이러한 세포에서 활동전위를 일으키려면 보통 상태의 역치보다 훨씬 더 높은 전압을 필요로 한다.
14. 우반구와 좌반구 사이의 의사소통은 무엇을 통하여 일어나는가?

① 뇌량 ② 중심렬 ③ 망상체 ④ 뇌교 ⑤ 연수

[정답] ①
[해설] 대뇌는 앞에서 뒤로 깊은 고랑이 있으며, 이 고랑을 중심으로 좌우의 2개 반구로 구성되어 있다. 좌반구는 연속적이고 논리적인 사고를 주로 담당하며, 우반신의 운동을 지배한다. 우반구는 공간적이고 감성적인 사고를 주로 담당하며, 좌반신의 운동을 지배한다. 그러나 좌우 반구는 하나의 기능 단위로 작용하며, 오른쪽과 왼쪽 대뇌반구 사이의 의사 소통은 뇌량을 통해 이루어진다. 뇌교(어원이 bridge이다)는 연수 바로 위쪽에 있고, 대뇌피질과 소뇌를 신경으로 연결하는 신경섬유로 이루어진 넓은 띠다.
15. 다음 중 세포내 신호전달 체계에서 제 2차 전달자로 작용하지 않는 것은?

① Ca2+ ② UDP ③ cAMP ④ 디아실 글리세롤 ⑤ 이노시톨 3인산(IP3)

[정답] ②
[해설] 세포 외부에서 에피네프린이란 호르몬이 세포막에 있는 그의 수용체에 결합하였다고 생각하자. 이때 막에 존재하는 G-단백질에 의해 이 호르몬의 신호는 전이 되어 효소인 adenylate cyclase를 활성화시키면 이 효소에 의해서 ATP가 cAMP로 전환된다. 분명 세포 외부에서 호르몬인 에피네프린이 세포막에 결합하였는데, 세포내부에는 cAMP라는 제 2 전령이 생성되었다. G-단백질과 연결되는 수용체의 신호 과정의 대표적인 기작은 “제 2 전령을 생성한다”는 것이다. 예를들면, 위에서 언급한 cAMP나, inositol 1,4,5-trisphosphate (IP3), diacylglycerol (DAG), 또는 Ca2+이 여기에 속한다.

16. 많은 곤충이 겨울동안 영하 10℃의 온도에서 살아남을 수 있는 이유는?

① 번데기 상태로 겨울을 지내기 때문이다.
② 체액의 염분농도가 상승하여 응고점이 낮아지기 때문이다.
③ 체온을 응고점 이상으로 유지하기 위해 물질대사가 활발해지기 때문이다.
④ 체액에 글리세롤과 같은 항결빙제가 있어서 응고점이 내려가기 때문이다.
⑤ 세포막에 얼음결정이 생겼을 경우, 더 튼튼해져 세포가 파괴되는 것을 막기 때문이다.

[정답] ④
[해설] 곤충이 대체로 생존할 수 있는 온도의 범위의 상-하한은 0℃부터 50℃ 사이이나, 어떠한 종은 이 범위를 벗어나는 극한에서도 살 수 있다. 어떤 곤충은 빙점 이하에서도 체액이 얼지 않고 견딘다. 체액을 얼지 않게 하는 물질로 glycerol, sorbitol, erythritol 등이 월동중인 곤충에서 발견된다. 특히 glycerol은 체액의 빙점을 17.5℃ 정도나 낮추어 곤충이 저온에 견디데 결정적인 역할을 해 주며, 월동기에 가까워지면 체액중의 함량이 높아지나 월동이 끝나면 대부분의 경우 없어진다. 나비목의 유충 등 많은 종류는 체액이 결빙되더라도 생존할 수 있다. 이와 같이 결빙내성이 있는 종의 체액에서는 결빙방지물질의 함량이 높은데, 이러한 화학물질은 결빙온도를 낮추어 줄뿐만 아니라 결빙되는 부위와 얼음의 결정모양을 조절함으로서 조직의 손상을 막는다.

17. 사람의 중추 신경계에 대한 설명으로 옳은 것은?

① 소뇌는 척수반사를 담당한다.
② 척수는 몸의 균형을 유지시킨다.
③ 간뇌는 호흡과 순환을 조절한다.
④ 연수는 혈당량과 체온을 조절한다.
⑤ 중뇌는 안구의 운동과 홍채의 수축을 조절한다.

[정답] ⑤
[해설] 대뇌는 좌우 2개의 반구로 갈라져 있고 표면에는 깊은 주름이 많다. 신경세포체가 모인 회백질과 신경돌기들이 모인 백질로 구분한다. 사고, 판단 등 정신활동의 중추이다. 간뇌는 시상과 시상하부로 구분되며 시상하부 아래쪽에 뇌하수체가 있다. 자율신경계의 중추, 체온조절 및 수면 중추가 있다. 중뇌는 안구의 운동과 명암에 따른 홍채의 수축을 조절하며, 소뇌와 협력하여 몸의 자세를 바로잡는 작용도 한다. 연수는 호흡운동, 심장박동, 소화기의 활동 등을 조절하는 중추이다. 또 음식물을 삼키거나 재채기, 침분비 등의 반사 중추도 된다. 소뇌는 대뇌처럼 좌우 2부분으로 되어 있으며, 자세를 바로잡는 운동중추가 있다. 척수는 뇌 밑에서부터 척추의 끝까지 뻗어있는 신경으로 수질이 회백질, 피질이 백질이며 모조건 반사 중추이다.
[뇌의 종류와 구조]
18. 포유동물의 세포막과 안(i)과 밖(o)의 이온 농도 차이와 이를 유지하는 세포막의 기작이 바른 것은 ?

① [Na+]i < [Na+]o, [K+]i > [K+]o, 촉진확산
② [Na+]i < [Na+]o, [K+]i < [K+]o, 촉진확산
③ [Na+]i < [Na+]o, [K+]i < [K+]o, 능동수송
④ [Na+]i < [Na+]o, [K+]i > [K+]o, 능동수송
⑤ [Na+]i < [Na+]o, [K+]i = [K+]o, 촉진확산

[정답] ④
[해설] 수동 수송은 세포에 의해 합성 저장된 화학적 에너지를 소모하지 않으나 능동수송은 대부분 ATP 형태의 화학적 에너지를 요구한다. 능동수송에는 막에 있는 운반체에 의해 이동되는 원자, 이온, 분자들이 포함되고, 큰 부피의 물질을 받아들이거나 배출하므로, 막의 많은 부분이 이에 관여한다. 이러한 능동수송의 특징은 물질의 농도기울기에 상관없이 이동이 이루어지고, 세포내에 있는 화학적 에너지를 소모한다. 가장 활동적이고 일반적인 수송 메카니즘 중의 하나가 나트륨/칼륨 이온교환펌프이다. 이 교환펌프는 칼륨을 세포내로 나트륨을 세포 밖으로 활발히 이동시킨다. 이러한 이동은 매우 중요하며, 동물 세포의 경우 저장된 에너지의 1/3을 이 펌프를 작동시키는데 소모하는 것으로 측정된다. 신경세포에서 이 교환펌프는 가장 활발하며 그 에너지 소모는 저장량의 2/3를 넘는다. 이러한 이유는 신경의 자극이 신경세포내로는 나트륨이온의 확산을 신경세포 밖으로는 칼륨 이온의 확산을 일으키기 때문이다. 신경세포에 있는 나트륨/칼륨 이온 교환펌프는 반드시 나트륨을 세포 밖으로 칼륨을 안으로 다시 이동시켜 재구성한다.

19. 다음 중 자극이 없는 상태의 신경계에서 전위를 옳게 표현한 것은 ?

① ② ③

④ ⑤

[정답] ①
[해설] 세포내액과 세포외액의 이온 농도는 세포막에 존재하는 이온 통로를 통한 확산과 삼투현상에 의하여 유지되고 있다. 막전위는 주로 Na+과 K+의 농도차에 의하여 나타나는 값으로서 모든 세포는 대략 -70~-90mV의 일정한 막전위를 유지하고 있는데 이를 휴지막전위라 한다. 이는 세포막을 경계로 세포내부가 세포외부에 비해 양(+) 이온의 농도가 상대적으로 더 낮음을 의미한다.

20. 다음 중 휴지막 전위에 대한 설명으로 틀린 것은?

① 세포막이 Na+보다는 K+에 대하여 더 투과적이다.
② Na+의 농도가 세포 밖보다는 세포 안에서 더 높다.
③ 커다란 유기분자는 세포 밖으로 확산할 수 없다.
④ 세포질에 녹아있는 대부분의 단백질은 음성 전기를 띄고 있다.
⑤ K+의 농도는 세포 밖보다 세포 안에서 훨씬 더 높다.

[정답] 2
[해설] Na+는 세포 밖에서, K+는 세포 안에서 훨씬 높은 농도로 존재하며, 능동수송에 의해서 계속적으로 수송된다. 휴지막 전위는 세포안이 약 -70mV를 띠고 있는 것으로 이렇게 음전압을 갖는 것은 Na+ 이온은 신호가 없는 상태에서 세포안으로 통과하지 못하는 반면, K+는 세포안에서 음전하를 띠고 있는 단백질과 같은 물질과 붙어 있다가 밖으로 새어 나가기 때문에 세포안이 음전하를 띤다.

21. 뉴런에서 활동전위는 어떻게 정보의 다른 정도를 운반하는가?

① 자극의 강도에 대한 상대적인 모양의 변화에 의해
② 자극의 강도에 대한 상대적인 빈도에서의 변화에 의해
③ 자극의 강도에 대한 상대적인 크기에서의 변화에 의해
④ 자극의 강도에 대한 상대적인 지속 기간의 변화에 의해
⑤ 자극의 강도에 대한 상대적인 이동 속도에서의 변화에 의해

[정답] ②
[해설] 수용기 세포는 자극의 세기에 따라 반응이 달라져서 자극이 강할수록 수용기 전위가 커진다. 그 결과 감각신경세포에서 활동전위의 빈도가 증가하게 되어 뇌에서 자극의 세기가 판별된다.

22. 다음 중 교감신경계의 활동으로 나타나는 현상은?

① 혈압의 감소 ② 심장박동의 감소 ③ 소화 속도의 감소
④ 기관지의 수축 ⑤ 호흡속도의 감소

[정답] ③
[해설] 교감신경계는 스트레스나 놀랬을 때 작용하는 것으로 에너지를 소비하는 강한 활동을 할 수 있도록 한다. 에너지를 집중시켜 방어 작용을 해야함으로, 소화관의 작용을 억제하고, 기관지를 이완시켜 더 많은 공기가 들어오게 하며, 심장 박동수를 증가시킨다. 간에서 포도당을 분해하여 혈액으로 보내며, 부신에서는 방어호르몬인 에피네프린과 노르에피네프린 호르몬을 분비시킨다. 부교감신경은 이와 반대되는 행동을 보인다. 즉, 심장박동의 감소, 혈압의 감소, 이자의 자극, 침샘의 자극을 들 수 있다.

23. 사람 뇌의 어떤 부분이 호흡을 조절하는데 관여하는가?
① 시상 및 시상하부 ② 기저 신경절(basal ganglia) 및 뇌량
③ 연수 및 뇌교 ④ 대뇌 및 소뇌
⑤ 해마 및 편도

[정답] ③
[해설] 호흡은 연수와 뇌교에서 조절한다. 연수는 특히 호흡의 중추라고 한다. 혈액내의 H+가 증가하면, H+가 연수에 붙음으로서 pH의 감소를 인식하여 호흡이 빨라지도록 한다. 소뇌는 근육 활동을 조절하여 몸의 평형을 조절한다. 시상하부는 뇌하수체 호르몬의 분비를 조절하고, 여러 항상성을 직접 조절한다. 시상은 신호가 대뇌 피질로 전달되기 전에 들어오는 정보를 여러 카테고리로 나눈다. 대뇌 피질은 뇌의 10% 정도를 차지하고 있으며, 대뇌의 해마가 복잡한 학습, 추리 및 개성에 관여한다. 뇌량은 좌반구와 우반구를 연결시켜주는 구조로, 뇌량이 잘못되면 눈을 가린 상태에서 오른손에 펜을 쥐고 글을 써도 이 정보가 언어 중추로 전달되지 않기 때문에 무엇을 가지고 있는지 말을 하지 못한다.
24. 다음 중 감각의 순응에 대한 원리를 가장 옳게 설명한 것은?

① 지속적인 자극을 받는 척수의 연합뉴런은 점진적으로 자극을 무시하게 된다.
② 지속적인 자극을 받는 시상의 중심부는 점진적으로 자극을 무시하게 된다.
③ 계속적으로 자극된 감각수용체는 점진적으로 신경전달물질을 방출하는 것을 멈춘다.
④ 계속적으로 자극된 감각수용체는 점진적으로 신경전달물질이 자극되지 않은 상태의 방출 속도로 돌아간다.
⑤ 감각수용체와 시냅스되어 있는 신경섬유는 지속적인 신경전달물질의 자극에도 불구하고 바닥상태의 반응을 보인다.

[정답] ④
[해설] 감각의 순응은 어떤 수용기 세포에 자극이 계속 주어지면 수용기 세포의 역치가 점점 커져서 나중에는 더 큰 자극을 주지 않으면 흥분을 하지 못하는 경우를 말한다. 순응의 한 예로는 발이 신발을 신은 것을 무시하여 전혀 느끼지 못하는 것이 있다.

25. 매우 격렬하게 운동하여 호흡이 거칠어 졌다고 가정할 때, 연수를 자극하여 호흡속도를 증가시키는 역할을 하는 것은 무엇인가?
① 기계적수용기 ② 전자기수용기 ③ 화학수용기
④ 촉각수용기 ⑤ 온도수용기

[정답] ③
[해설] 5대 감각수용기는 온도, 기계, 전자기, 화학, 통각수용기가 있다. 통각수용기는 밖으로 노출되어 있으며, 뇌를 제외한 모든 부분에 존재한다. 온도수용기는 피부에서 온도의 차이를, 그리고 몸 깊은 곳에서 혈액의 온도를 감지한다. 감각수용기 중 가장 다양성을 갖는 것은 기계수용기로 촉각, 압각, 신장, 청각 수용기 등을 들 수 있다. 전자기수용기는 눈과 같은 광수용기가 있다.

26. 원시가 40대에서 많이 나타나는 이유는 무엇인가?

① 굳어지는 렌즈 ② 길어지는 안구
③ 수정체의 조절력 감소 ④ 간상세포 수의 감소
⑤ 유리체의 수축률의 증가

[정답] ③
[해설] 원시란 안구의 전후 길이가 정상보다 짧거나, 각막이나 수정체의 굴절력이 약해서 상이 망막보다 뒤에 있게 되어, 먼 곳은 잘 보이나 가까운 곳이 잘 안보이는 것을 말한다. 원시는 40세 이상의 사람에게 많이 나타나는데, 젊어서 수정체의 조절력이 왕성한 시기에는 시력이 좋지만 나이가 들어 수정체의 조절력이 떨어지면 근거리 시력이 급속하게 떨어지게 된다. 오른쪽 그림에서 보면 진하게 나타난 부분이 먼 곳을 볼 때의 수정체이고 가까운 곳을 볼 때는 점선처럼 볼록해진다. 40세가 지나게 되면 수정체의 탄력성이 떨어져서 볼록해지기 어렵게된다. 따라서 가까운 곳의 글씨가 잘 안 보이게 된다. 볼록렌즈를 사용하여 교정하면 잘 보이게 되며, 이것이 돋보기다.
27. 다음 중 전정기관에 대한 설명으로 틀린 것은?

① 내이에서 발견된 코일로 된 구조다.
② 액체로 찬 세 개의 고리로 되어 있다.
③ 코르티기관을 포함한다.
④ 듣는 것과 균형을 잡는데 관여한다.
⑤ 진동이 난원창을 통과하여 전정기관으로 들어간다.

[정답] ③
[해설] 속귀에 몸의 평형을 담당하는 세반고리관과 타원주머니와 둥근주머니가 있다. 세반고리관은 머리의 회전과 각도를 감지하며, 모든 방향의 움직임을 감지할 수 있다. 타원주머니와 둥근 주머니 내의 털세포 다발은 중력에 따라 머리의 위치를 감지한다.

28. 흔들리는 비행기에서 속이 메스꺼우면, 눈을 감는 것이 안정시키는데 좋은 방법이 될 수 있겠는가? 이러한 행동이 왜 효과를 갖는가?

① 그렇다. 진정시켜주기 때문에
② 그렇다. 떨어지거나, 흔들거린다는 것을 느끼지 않게 해주기 때문에
③ 그렇다. 내이와 눈으로부터의 정보 사이에 불일치를 없애주기 때문에
④ 아니다. 안정된 내부를 보지 못하게 되어 흔들거린다는 느낌을 더 크게 한다.
⑤ 아니다. 좀 더 매스꺼움에 더 신경이 쓰이도록 한다.

[정답] ③
[해설] 배, 비행기, 차를 탈 때 어지러움과 역겨움을 느낄 수 있는데 이를 멀미라고 한다. 속귀의 평형수용기로부터 온 신호와 눈의 수용기로부터 오는 신호의 차이로 인해 발생한다. 예를 들면, 멀미를 잘하는 사람이 배를 타고 있을 때, 평형수용기의 신호는 몸이 움직이고 있다는 것을 정확히 나타내는데 이런 신호와는 달리 눈은 뇌에게 정지되어 있는 환경에 있다고 신호를 보냄으로써 결국 신호의 차이로 멀미를 느낀다. 따라서 잠을 자거나, 창 밖을 바라보면 멀미의 효과를 줄일 수 있다.

29. 대뇌 피질의 각성에 관계하는 중추는?

① 변연계 ② 망상체 ③ 연수 ④ 시상하부 ⑤ 대뇌 전두엽

[정답] ②
[해설] 망상체는 뇌의 정보 출입 조절하는 신경통로로 수면에도 중요한 역할을 하며 각성에 관여한다. 변연계는 동물이 생존하기 위한 섭식행동, 음수행동 및 투쟁과, 개체보존 및 종족보존을 위한 성행동과 집단행동 등의 본능행동에 관계한다. 연수는 호흡과 순환을 조절하는 중추이고, 시상하부는 간뇌의 한 부분으로 항상성을 조절한다. 대뇌 전두엽은 의식적인 움직임 조절에 관여하고 언어중추의 역할을 담당한다.

30. 유수신경에서 도약전도가 나타나는 원리는?

① 유수신경은 수초로 싸여 있기 때문이다.
② 축색을 싸고 있는 수초의 여과 작용 때문이다.
③ 흥분의 전파가 한 방향으로만 이루어지기 때문이다.
④ 신경세포체에서 흥분발생에 불응기가 있기 때문이다.
⑤ 랑비에 결절에서만 이온의 흐름이 이루어지기 때문이다.

[정답] ⑤
[해설] 자극의 전달은 이온의 출입에 의해 형성되는 활동전위의 이동으로 이루어지는데 유수신경에서는 수초로 싸여있지 않은 랑비에결절에서만 이온의 출입이 가능하기 때문에 마치 랑비에결절을 점프하듯이(도약전류) 전달되게 된다. 유수신경은 미엘린초 또는 수초에 싸여 있는 신경세포를 말하고 그렇지 않은 신경세포를 무수신경이라 한다.

1. 자극과 반응-주관식 문항

1. 사람의 청각기는 외이, 중이, 내이로 구성되어 있고, 내이 속에는 달팽이관이 있다. 달팽이관의 구조는 정원창과 난원창이 있는 끝은 굵고 점차 가늘어지면서 나선형으로 말려 있다. 그리고 기저막을 사이로 전정계와 고실계가 나눠져 있는데 기저막의 폭도 한쪽은 넓고 끝 쪽으로 갈수록 좁아져 있다. 이 같은 기저막의 구조적 차이는 어떤 기능을 수행하는데 알맞게 적응된 것인가?

[정답] 소리의 고저 구별
[해설] 달팽이관에 도착한 소리는 주파수별로 분류된 뒤 기호화되어 뇌로 보내지는데 이 주파수 분류작업, 기호화 작업 및 대뇌로 전달하는 작업은 달팽이관 표면을 덮고 있는 청각세포들에 의해 이루어진다. 자신의 말소리 혹은 자신의 몸 속에서 나는 소리들(심장 고동소리, 침 넘어가는 소리 등)은 외이와 중이를 거치지 않고 곧바로 달팽이관을 통해 뇌로 전달된다. 각각의 주파수들이 처리되는 달팽이관 표면상의 위치를 살펴보면 아래 그림과 같다. 달팽이관 표면에 위치한 청각세포들이 그 위치에 따라 감지하는 주파수가 다른 것은 혀 표면에 위치한 미각세포들이 그 위치에 따라 각각 다른 맛을 감지하는 것과 같은 이치이다.
2. 오른쪽 그림1, 2는 활동전위에 대한 이온 가설을 입증한 실험자료이다. 그림1은 오징어의 거대 신경축색을 자극하였을 때 시간(ms)에 따른 막 전위변화를 나타낸 것이다. 곡선1은 정상 해수(바닷물)에서, 곡선 2~5는 정상 해수의 Na+이온을 같은 양만큼 투과 불가능한 다른 양이온으로 대체한 인공 해수에서 자극을 차례로 반복하였을 때 나타난 막전위 변화이다.
그림2의 (나)는 신경축색의 세포막전압을 (가)와 같이 56mV로 고정하였을 때 축색막에서 이온 흐름에 따른 전류의 변화를 기록한 것이다. 그림(나)의 Y-축의 0 윗부분은 유출전류를, 아랫부분은 유입전류를 나타낸다. 그리고 (다)의 곡선 ⓒ는 (나)의 ⓐ, ⓑ 두 곡선의 차이 값을 나타낸 것이다. (나)에서 ⓐ는 정상 해수에서, ⓑ는 해수의 Na+이온의 농도가 축색 내부와 동일하게 한 상태에서 측정한 것이다. (단, 정상해수의 이온 조성은 NaCl 470mM, KCI 10mM, CaCl2 10mM, MgCl2 25mM이며, 축색막은 2가 양이온은 투과하지 않는다.)

(1) 그림1에서 곡선 2~5의 최고 막전위 값이 감소하는 이유를 전류의 흐름으로 설명하여라.

(2) 그림2에서 ⓐ곡선을 이루는 전류는 어떤 이온의 흐름 때문인가?

(3) 그림2에서 ⓑ곡선을 이루는 전류는 어떤 이온의 흐름 때문인가?

(4) 그림2에서 ⓐ곡선이 아래로 내려왔다가 올라가는 것은 무엇 때문인가?

(5) 그림1에서 곡선 1이 올라가는 과정과 내려오는 과정 각각을 그림 자료와 물음 (1)~(4)에 대한 답을 종합하여 설명하여라.

[정답]
(1) 인공해수에 Na+가 없어서 유입전류가 발생하지 않기 때문이다.
[해설] 역치 이상의 자극을 받으면 신경 세포막에서 Na+통로(channel)가 열려 Na+이 세포막 안쪽으로 대량 확산이 되어 탈분극 현상이 일어난다. 그런데 인공해수는 Na+을 같은 양만큼 다른 양이온으로 대체하였고, 또한 투과가 불가능하므로 유입전류가 발생하지 않아 전위차가 적게 나타난다.

(2) Na+, K+ (두 가지 이온)
[해설] 정상해수의 이온 조성은 NaCl 470mM, KCI 10mM, CaCl2 10mM, MgCl2 25mM이므로 이온 조성이 Na+, K+, Ca2+, Mg2+가 된다. 그런데 축색막은 2가 양이온은 투과하지 않는다고 하였으므로 유입, 유출 전류를 형성하는 것은 Na+, K+가 된다.

(3) K+ (이온)
[해설] 해수의 Na+ 농도가 축색 내부와 동일하게 한 상태에서 측정한 것이므로 Na+이 확산을 통해 대량으로 유입될 수 없다. 그러므로 유입전류가 나타나지 않고, 유출전류만 나타나게 된다. 따라서 Na+의 내․외부 농도차에 의한 유입 전류가 발생하지 않았으므로 K+만이 관여하고 있다.

(4) 아래로 내려오는 과정은 Na+의 유입에 따른 것이며, 올라가는 것은 K+의 유출 전류가 크기 때문이다.

(5) 자극에 의하여 Na+ 통로가 열려 Na+이 유입되면서 막전압은 상승하고, 이보다 늦게 열린 K+ 통로로 K+의 유출전류가 발생하게되면 막전압이 휴지전압으로 되돌아온다.
[해설] 막전압은 세포막 안쪽을 기준으로 한다는 것에 유의한다.
3. 휴지막 전위를 일으키는 상태를 설명하여라. 막의 투과성은 이러한 전위에 어떤 영향을 미치는가? 막전위에서 Na, K pump의 역할은 무엇인가?

[정답] 휴지막 전위는 이온 채널에 의해 세포간질액으로부터 세포질로 유입되는 Na+의 수가 Na, K-ATPase 펌프에 의해 세포 외로 나가는 Na+의 수가 같고, 이온 채널을 통해 나가는 K+의 수와 Na, K-ATPase pump에 의해 들어오는 K+의 수가 같은 상태에서 일어난다. 따라서 막의 투과성이 사라지면 휴지막 전위 상태를 유지할 수 없게 된다. Na, K-ATPase 펌프의 역할은 ATP를 소모하면서 이온 채널을 통해 들어오는 Na+ 또는 밖으로 유출되는 K+의 수만큼 밖으로 밀어내거나 끌어들인다. 따라서 Na, K-ATPase 펌프에 의한 이온의 이동은 직접적이다. 휴지막 전위가 -70mV를 띄는 것은 고농도로 존재하는 Na+는 세포 안으로 들어오지 못하는데, K+는 세포 밖으로 새어나가기 때문에 형성된다. 일반적으로 K+는 세포 내에서 -전하를 띠는 단백질 등과 결합되어 있다.

4. 뉴런의 축색돌기의 끝 부분이 다른 뉴런의 신경세포체 또는 수상돌기의 세포막과 접속되어 있는 부위를 무엇이라고 하는가?

[정답] 시냅스 or 연접
[해설] 한 뉴런의 축색말단이 다른 뉴런의 수상돌기에 접촉하게 되는데 이 접촉 부위를 시냅스라고 한다. 시냅스에 활동전위가 도달하면 시냅스 틈에 화학물질을 분비한다. 시냅스 틈에서 아세틸콜린이 축적되면 시냅스 후 신경의 막은 Na에 대한 투과성을 증가시켜 막의 내외 전위차가 감소한다. 이러한 변화를 흥분성 시냅스 후 전위라고 한다. 이것은 발생전위의 작용과 똑같은데 막이 탈분극 역치에 도달하면 활동 전위가 시냅스 후 뉴런에서 일어난다. 따라서 아세틸콜린은 신경 충격의 화학전달물질로서 작용한다.
5. 개구리의 심장에서 연수로 연결된 뉴런을 전기적으로 자극하면 심장 박동이 느려진다는 사실이 19세기 초에 관찰되었다. 독일의 생리학자인 레비는 뉴런이 어떻게 심장 근육을 자극하는지 알아보려고 다음과 같은 두 가지 가설을 세웠다.

가설 1 : 뉴런은 전기적 자극을 그대로 근육에 전달할 것이다.
가설 2 : 뉴런은 화학 물질을 전달하여 근육을 자극할 것이다.
레비는 이러한 가설을 검증하기 위해 아래 그림과 같은 실험을 하였다. 다음 물음에 답하시오. (99임용기출)
1. 개구리에서 뉴런이 달린 채로 심장을 떼어내어 링거액에 담근 다음 뉴런에 전 기적 자극을 가한다.
2. 이 심장이 들어 있는 링거액을 또 다른 심장이 들어 있는 링거액에 넣어준다.

 

(1) 실험 과정2에서 (가)의 심장이 담겨 있던 링거액에 레비는 무엇이 들어 있으리라 가정했는가?
<중추신경계> <자율신경계> <신경전달물질> <심장박동>
촉진

억제
(2) 다음은 신경계에 의한 심장박동 속도의 조절 과정을 나타낸 것이다. 이 과정에 관여하는 중추신경계와 자율신경계, 신경전달물질의 종류를 빈 칸에 써 넣으시오.
[정답]
(1) 아세틸콜린, 신경전달물질
(2) 연수 → 교감신경 → 아드레날린
부교감신경 → 아세틸콜린

[해설]
6. 다음 그림은 피부에 기계적인 자극을 세기를 달리하여 주었을 때 신경의 각 부위에서 나타나는 전위 변화를 나타낸 것이다.
(가)는 피부 수용기, (나)는 흥분의 전도가 일어나기 시작하는 부위, (다)는 흥분 전도가 일어나는 부위이다. A는 (가)에 주어진 자극의 세기를 상대적으로 나타낸 것이며, B와 C는 (나)와 (다)에서 각각 측정한 전위이다. 다음 물음에 답하시오.
(1) 신경 세포에서 역치 전위가 생겨나는 자극 세기(R)는 그림 A에서 어느 범위에 있는가?

(2) 역치 이상의 자극이 주어졌을 때 신경 세포막에서 이루어지는 이온의 출입을 막전위와 관련지어 설명하시오.

정답 및 해설

(1) 2 < R < 3
(2) 역치 이상의 자극이 주어지면 신경세포막의 Na+ 채널이 열리면서 Na+ 이온이 세포내로 밀려들어온다. 그 결과 막전위가 역전된다.

7. 다음 그림은 세포막에 있는 전압감응 Na+ 이온 채널의 밀도를 점으로 나타낸 뉴런의 모식도이다. 그래프는 시냅스전 뉴런을 자극하였을 때, 수상돌기에서 발생된 시냅스후 전위가 축색 방향으로 전파될 때의 전위 변화(점선)와 부위별 역치 전위(실선)를 나타낸 것이다. (2000임용기출)

(1) 그림에서 흥분성 시냅스 전위가 전파될 때 최초의 활동전위 발생이 예상되는 부분의 기호와 그 부분에서 활동전위가 발생되는 이유를 2가지 만 쓰시오.
(2) 위 그림과 같은 유수신경에서는 도약전도가 이루어지는 이유를 설명하고, 도약전도가 이루어지기 위해서는 E나 F와 같은 부위에 전파되어온 전위는 최소한 어느 수준 이상이어야 하는 지를 설명하시오.

정답 및 해설

(1) 예상부분: C
이유 : ① 시냅스 후 전위가 전파되었을 때 이 부위에의 시냅스 후 전위가 역치보다 높다.
② 전압감응 Na+ 이온 채널이 많이 분포하기 때문에 호즈킨 싸이클로 인하여 활동전위 발생이 가능하다.

(2) 전압감응 Na+ 이온 채널이 미엘린수초로 싸인 부분에는 없고, 랑비에르결절에는 높은 밀도로 분포하고 있다.
역치 이상되어야 활동전위가 재 발생될 수 있기 때문이다.

8. 다음은 신경 자극이 신경세포체로부터 축색돌기를 따라 전도되는 과정과 이러한 신호가 시냅스 전세포에서 시냅스 후세포로 전달되는 과정을 모식도로 나타낸 것이다. 시냅스에서는 신경전달물질인 아세틸콜린(Ach)에 의해 신호가 전달된다.(2002임용기출)
(1) 역치 이상의 신경 자극이 전해질 때 축색돌기 안으로 많은 양이 빠르게 이동하여 탈분극을 유도하는 물질은 무엇인가?

(2) 축색돌기 내에서는 흥분이 세포체에서 시냅스 방향으로만 전도되는데 그 이유는 무엇인가?

(3) 축색돌기 말단에서 분비된 아세틸콜린은 신호를 전달한 후에 어떻게 되는가?

정답 및 해설

(1) Na+
(2) 불응기때문이다.
(3) 아세틸콜린에스터라아제에 의해 콜린과 아세테이트로 분해된 후 축색돌기 말단세포 내로 흡수되어 재활용된다.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 
2. 호르몬과 항상성유지-객관식 문항

1. 다음 내분비선 중에서 이상이 발생하더라도 혈당량의 조절에 영향이 가장 적을 것으로 예상되는 것은?

① 이자 ② 갑상선 ③ 부신 ④ 부갑상선 ⑤ 정소

[정답] ④
[해설] 이자의 랑게르한스섬에 있는 β세포에서는 인슐린이 분비되어 혈당량을 낮추며, α세포에서 글루카곤이 분비되어 혈당량을 높인다. 갑상선에서는 티록신이 분비되어 각 세포의 물질대사를 촉진하므로 혈당량에 영향을 주며, 부신피질에서는 당질코르티코이드가 분비되어 아미노산을 포도당으로 전환하여 혈당량을 높인다. 부갑상선의 PTH(파라토르몬)는 뼈의 파괴에 관여하는 용골세포의 활성을 자극하여 뼈로부터 Ca2+를 빼내어 혈액 내 Ca2+ 수준을 높인다.

2. 사구체에서 보먼주머니로 여과된 원뇨로부터 수분의 재흡수와 Na+의 재흡수를 조절하는 호르몬 및 그 호르몬을 분비하는 기관이 순서대로 바르게 짝지어진 것은?

① 무기질 코르티코이드 – 뇌하수체 후엽, 항이뇨호르몬 – 부신피질
② 무기질 코르티코이드 – 부신피질, 항이뇨호르몬 – 뇌하수체 후엽
③ 항이뇨호르몬 – 부신피질, 무기질 코르티코이드 – 뇌하수체 후엽
④ 항이뇨호르몬 – 뇌하수체 후엽, 무기질 코르티코이드 – 부신피질
⑤ 항이뇨호르몬 – 뇌하수체 전엽, 무기질 코르티코이드 – 부신피질

[정답] ④
[해설] 뇌하수체 후엽에서 나온 항이뇨호르몬(ADH)은 신장의 집합관에 작용하여 수분의 재흡수를 촉진하고, 부신피질에서 분비되는 무기질 코르티코이드는 Na+의 재흡수를 촉진한다. 뇌하수체 후엽은 호르몬을 생산하지 않으며, 단지 시상하부에서 만들어진 호르몬을 저장하고 분비하는 역할을 한다.
3. 다음 그림은 옥신 농도에 따른 줄기, 눈 및 뿌리의 생장 반응을 나타낸다.

만약 어린 버드나무가 습기 있는 땅위에 눕혀져 있다면, 이 버드나무의 줄기와 뿌리는 어떤 방향으로 자라겠는가? 또, 그 이유는 무엇인가?

[정답] 옥신은 식물의 생장을 촉진하고 각 기관 사이의 조화를 유지하는 식물의 생장호르몬으로 그 본체는 인돌아세트산(IAA)이라는 물질로 되어있다. 옥신은 중력방향으로 이동하기 때문에 아랫부분이 윗부분에 비해 농도가 더 높아진다. 줄기는 농도가 높을 때, 뿌리는 농도가 낮을 때 생장이 촉진되므로 줄기는 위로, 뿌리는 아래로 자라게 된다.
4. 누에는 머리에 있는 알라타체에서는 유충호르몬을, 앞가슴샘(전흉선)에서는 엑디손이라는 호르몬을 분비하여 탈피와 변태를 조절한다. 철수는 두 호르몬의 작용을 알아보기 위하여 다음과 같은 실험을 하였다.
실험조건
결 과

3령기 애벌레에서 바로 알라타체를 제거하였다.
탈피하지 못하고 번데기가 되었다.

머리는 애벌레 상태로 가슴 사이를 실로 묶었다.
머리는 애벌레 상태로 죽고 나머지 부분은 번데기가 되었다.

종령기 애벌레의 가슴과 배 사이를 실로
묶었다.
앞부분은 번데기가 되고 뒷부분은 애벌레 상태로 남았다.

3령기 애벌레의 알라타체를 종령기 애벌레에 이식하였다.
?

철수가 ‘라’의 실험에서 얻을 수 있는 결과는?
① 바로 커다란 번데기가 된다.
② 머리는 죽고 나머지 부분은 번데기가 된다.
③ 번데기가 되지 않고 다시 탈피하여 커다란 애벌레가 된다.
④ 머리와 가슴 부분은 애벌레로 남고 뒷부분은 번데기가 된다.
⑤ 머리와 가슴 부분은 번데기가 되고 뒷부분은 애벌레로 남는다.

[정답] ③
[해설] 알라타체에서 나오는 유충호르몬은 유충상태를 유지시켜주는 호르몬이고, 가슴샘에서 나오는 엑디손은 번데기가 되는 과정을 촉진하는 호르몬이다. (라)와 같이 3령기의 알라타체를 종령기의 애벌레에 이식하면 유충호르몬에 의해 번데기가 되지 못하고 계속 유충상태를 유지하게 된다.
5. 갑상선 호르몬인 티록신은 요오드 화합물이며 다음 그림과 같은 과정에 의해 분비가 조절된다.

체온감소 —> 시상하부 ——-> 뇌하수체 전엽
↗↖ |
↗ ↖ ↓
대사촉진 갑상선호르몬 ←← 갑상선
↖ ↙
표적기관
+


TRH
TSH

다음 중 갑상선이 비대해지는 갑상선종의 발병 원인으로 옳은 것은?

① 요오드 결핍은 시상하부의 기능을 저하시키기 때문이다.
② 요오드의 결핍으로 표적 기관의 대사 억제가 이루어지지 않는다.
③ 요오드 결핍으로 양성 피드백 고리가 정상 기능을 못하기 때문이다.
④ 갑상선 호르몬의 결핍으로 시상하부의 TRH 및 TSH가 계속 분비되기 때문이다.
⑤ 갑상선 호르몬의 결핍으로 뇌하수체에서 분비된 TSH가 시상하부에 음성피드백 으로 작용하기 때문이다.

[정답] ④
체내에 티록신이 부족하면 이를 시상하부에서 감지하여 TRH의 방출을 증가시키고, 이 후 뇌하수체 전엽에서 TSH의 분비가 증가된다. 갑상선은 TSH의 영향으로 더 많은 티록신을 분비하기 위해 세포수가 증가하여 비정상적으로 비대해진다.

6. 혈중 칼슘 이온의 수준을 조절하는 호르몬과 그 작용에 대한 <보기>의 설명으로 옳은 것은?

<보기>
가. 갑상선에서 분비되는 칼시토닌은 혈중 칼슘 수준을 감소시킨다.
나. 부갑상선 호르몬(PTH)은 뼈의 칼슘 방출을 증가시킨다.
다. PTH는 작은 창자에서 칼슘이온의 흡수를 증가시킨다.
라. 칼시토닌은 오줌의 칼슘 이온을 감소시킨다.

① 가, 나, 다 ② 나, 다, 라 ③ 가, 다, 라
④ 가, 나, 라 ⑤ 가, 나

[정답] ①
[해설] 갑상선에서 분비되는 칼시토닌은 혈중 칼슘 농도를 감소시키고 부갑상선에서 분비되는 PTH는 혈중 칼슘농도를 높인다. 따라서 뼈 속에 침착된 칼슘을 방출시키고, 소화과정에서 소장에 있는 칼슘이온의 흡수를 높여 혈중 칼슘 농도를 증가시킨다.
7. 다음 중 높은 삼투압에서 잘 견딜 수 있게 발달한 식물은?

① 수생식물 ② 중생식물 ③ 건생식물 ④ 염생식물 ⑤ 식충식물

[정답] ④
[해설] 염생식물은 바닷가에서 서시하는 식물이며, 삼투조절능력이 뛰어나 염분의 농도가 매우 높은 곳에서 생존할 수 있다.

8. 다음 식물 호르몬 중에서 과일의 성숙을 촉진시키는 것은?

① 옥신 ② 지베렐린 ③ 에틸렌 ④ 시토키닌 ⑤ 엡시스산

[정답] ③

[참고] 식물의 호르몬
(1) 옥신: 옥신은 유사분열에 의한 세포증식을 일으키지 않고 오히려 세포신장을 통해 세포를 확장시킨다. 이것은 줄기신장에 결정적인 역할을 한다. 또한 옥신은 잎의 탈리현상과 뿌리정단의 생장에도 관여하는데 뿌리에서 옥신의 농도가 높으면 신장을 억제한다.
(2) 지베렐린: 줄기의 신장에 관여하고 씨의 발아와 α-amylase 효소와 다른 가수분해효소들의 합성을 촉진하는 역할을 한다.
(3) 시토키닌: 식물체의 세포분열을 촉진하고 노쇠를 억제한다.
(4) 에틸렌: 과일의 성숙과정을 조절하고, 식물체가 똑바로 자라는 것을 방해한다. 또한 탈리현상을 촉진하며, 노쇠를 촉진한다.
(5) 엡시스산(ABA): mRNA 생산억제를 통해 휴면을 유도하고 옥신과 지베렐린의 생산을 억제한다. 수분이 부족할 때 ABA는 공변세포로 들어가 K+ 이온을 공변세포 밖으로 방출하여 기공을 닫게 한다.
9. 사람의 경우 혈당량이 지속적으로 높게 유지되는 이유는?

① 신장의 불충분한 여과 ② 혈액내 과도한 갑상선 호르몬의 양
③ 근육의 전체적인 휴지 상태 ④ 이자의 불충분한 호르몬 분비
⑤ 소장에서 포도당 과다 흡수

[정답] ④
[해설] 이자의 β-세포에서 인슐린의 분비가 적게 되면 혈액 중 포도당을 글리코겐으로 전환하는 양이 적어진다.

[참고] 당뇨병
여러 가지 호르몬이 글루카곤과 함께 혈당량 증가를 위해 일을 한다. 그렇지만 혈당 감소는 오직 인슐린의 몫이 된다. 고혈당은 인슐린의 기능에나 생산에 문제가 생겼기 때문이다. 가장 대표적인 고혈당의 원인이 당뇨병이다. 당뇨병은 두 가지 종류가 있다. Type I은 유아나 어린 시기에 발생한다. 유전적인 결함으로 자가면역성에 의해 인슐린 생산 조직이 파괴됨으로써 발생된다. Type I은 인슐린을 거의 만들지 못하기 때문에 매일 인슐린 주사를 맞아야 한다. Type II(성인에서 발생)도 역시 유전적인 결과로 빗어진다. 당뇨병은 집안에서 계속 나타나는 것으로 보여진다. 피그마 인디안 개체군내에서는 Type II의 당뇨병환자가 성인들의 50%가 넘는 것으로 나타난다. 그렇지만 이것은 병에 대한 단순한 경향을 의미한다. 만약 신체가 심하게 스트레스를 받게 되면(비만, 심각한 질환, 상해, 임신, 고령) 이 경향성이 질환으로 발달하게 된다. Type II는 보통 Type I 보다 덜 심각하여 종종 식이요법으로 치료되기도 한다.
당뇨병을 치료하지 못하게 되면 혈당이 급격히 증가하여 신장의 포도당 흡수능력에 부하가 걸리게 된다. 결국 오줌 속으로 포도당이 소실되게 된다. 용액 속의 포도당을 유지하기 위해 더 많은 물이 오줌 속으로 빠져나가야 한다. 그래서 오줌의 양이 많아지고 환자는 심한 갈증을 느끼게 된다. 더구나 지방과 단백질이 포도당 대신 에너지원으로 사용되면서 환자는 몸무게가 소실된다. 지방 분해가 증가하면서 혈액은 산성화되어 물질대사에 심각한 이상이 생기게 된다. 형성된 산은 오줌 생성 시 나트륨과 결합하며 이러한 식의 나트륨 소실은 환자를 기절하게 하거나 사망케 한다.

10. 갑상선에서 분비되는 티록신에 대한 설명으로 틀린 것은?

① 양서류에서 티록신은 변태를 촉진한다.
② 티록신은 물질 대사를 촉진시켜 체온을 상승시킨다.
③ 티록신이 과다하게 분비되면 에너지의 소모량이 증가한다.
④ 요오드가 결핍되면 음성 피드백으로 TSH의 분비가 감소한다.
⑤ 요오드가 결핍된 상태에서 TSH가 계속적으로 분비되면 갑상선종에 걸린다.

[정답] ④
[해설] 요오드는 티록신의 성분이기 때문에 요오드가 결핍되면 티록신이 제 역할을 하지 못한다. 그러면 부족한 티록신을 보충하기 위하여 뇌하수체에서 갑상선 자극 호르몬(TSH)의 분비가 증가하게 된다. 이렇게 되면 갑상선은 무리하게 티록신을 생산, 분비하게 되는데 그 부작용으로 갑상선이 부어오르는 갑상선종에 걸리게 되는 것이다.

11. 혈중 칼슘 농도를 조절하는 호르몬을 분비하는 내분비 기관으로만 짝지어진 것은?

① 뇌하수체, 갑상선, 부갑상선 ② 뇌하수체 부갑상선, 부신 피질
③ 갑상선, 부갑상선, 부신 피질 ④ 갑상선, 부갑상선, 이자
⑤ 갑상선, 부갑상선, 부신 수질

[정답] ③
[해설] 갑상선에서 분비되는 칼시토닌은 혈중 칼슘농도를 감소시키는 작용을 하고, 부갑상선에서 분비되는 파라토르몬은 높이는 작용을 한다. 부신 피질에서 분비되는 무기질코르티코이드는 혈중 칼슘 농도를 감소시키는 작용을 한다. 무기질코르티코이드는 부신피질 호르몬의 한 부류로 신장에서의 Na+과 Cl-을 재흡수하는 작용을 촉진시킨다. 또한, 땀샘․침샘․장관으로부터의 배출을 감소시키는 작용 외에 K+의 배출을 촉진한다. 이 작용은 무기질코르티코이드 중 히드로코르티손이 가장 약하고, 알도스테론이 가장 강하다.

12. 오줌 생성 과정에서 물의 재흡수를 촉진하는 호르몬은?

① 티록신 ② 바소프레신 ③ 아드레날린
④ 프로게스테론 ⑤ 무기질 코르티코이드

[정답] ②
[해설] 바소프레신은 항이뇨호르몬(ADH)이라고도 하며, 신장의 집합관에서 물의 재흡수를 촉진하여 오줌의 양을 줄이는 작용을 한다. 이 호르몬은 소동맥을 수축시켜 혈압을 상승시킨다. 따라서 이 호르몬이 부족하면 오줌의 양이 증가하고 심한 갈증을 나타내는 요붕증 증세가 나타난다.

13. 혈당 조절에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

① 혈당량을 조절하는 중추는 간뇌의 시상하부에 있다.
② 포도당은 간이나 근육에 글리코겐의 형태로 저장된다.
③ 부신 수질에서 분비되는 아드레날린은 혈당량을 증가시킨다.
④ 이자의 랑게르한스섬에서 분비되는 인슐린은 혈당량을 감소시킨다.
⑤ 혈당량이 일시 증가하면 이자의 랑게르한스섬의 α세포에 자극을 주어 인슐린을 분비시킨다.

[정답] ⑤

[참고] 혈당량 조절
혈액 속의 포도당 농도는 자율 신경과 호르몬에 의해 0.1%로 일정하게 유지된다. 정상적인 사람의 혈당량은 혈액 100㎖ 당 100㎎(약0.1%)이며 혈당량 조절 중추는 간뇌의 시상하부이다.
① 고혈당일 때: 간뇌흥분–>부교감신경–>이자의 랑게르한스섬 β세포 자극–>인슐린 분비량 증가–>혈당량 감소
② 저혈당일 때: 간뇌 흥분–>교감신경–>부신수질자극–>아드레날린분비–> 이자의 랑게르한스섬 α세포자극–>글루카곤 분비 –>혈당량 증가
간뇌 흥분–>부신피질자극호르몬(ACTH)[뇌하수체 전엽]–>부신피질 –>당질코르티코이드 분비 –> 혈당량 증가
14. 호르몬의 작용에서 스테로이드계 호르몬의 작용 기작은?

① 호르몬이 막수용체 단백질과 결합하여 반응을 일으킨다.
② 효소 연쇄 작용을 통해 신호가 전달된다.
③ 신호전달회로를 경유하여 표적세포에 반응을 유도한다.
④ 호르몬이 직접 지질 이중층 세포막을 확산하여 통과한다.
⑤ 호르몬이 작용하는 DNA 종류에 관계없이 작용하는 결과가 동일하다.

[정답] ④
[해설] 스테로이드 호르몬은 2차 전달자를 사용하지 않는다. 이들은 세포막을 통과한 후 세포질에 존재하는 결합단백질과 결합한 후 호르몬-단백질 복합체를 형성한다. 호르몬-단백질 복합체는 핵막을 통과하여 핵으로 들어간 후 염색체의 특정한 부위와 결합하여 특정 유전자를 활성화시킨다. 스테로이드계 호르몬으로는 부신 피질 호르몬, 성 호르몬 등이 있으며 비교적 열에 강하다.

15. 곤충에 있어서 용화억제호르몬과 엑디손이 정상보다 오랜 기간동안 분비될 경우 어떤 결과가 예상되는가?

① 비정상적으로 커진다.
② 갑자기 죽게 된다.
③ 더 이상 자라지 않는다.
④ 성숙한 개체의 성질이 일찍 보인다.
⑤ 비정상적으로 단단한 외골격을 가지게 된다.

[정답] ①
[해설] 용화호르몬은 전흉선호르몬 또는 액디손(ecdysone)이라고 한다. 유충의 탈피․용화․성충화를 촉진시킨다. 곤충의 유충에서 볼 수 있는 탈피는 용화호르몬과 알라타체호르몬(유충호르몬)과의 협동으로 일어난다. 유충이 탈피를 하여 충분히 자라면 알라타체의 호르몬의 분비가 없어지고 용화호르몬만이 작용하며, 완전변태류에서는 용화가 일어나고, 불완전변태류에서는 성충화가 일어난다. 또한, 번데기에 용화호르몬이 작용하면 성충화가 일어난다. 전흉선을 제거하면 탈피도 변태도 일어나지 않는다. 전흉선에서의 용화호르몬의 분비는 뇌의 신경분비세포에 의하여 지배된다.

16. 식물호르몬과 그 작용과의 관계를 나타낸 것으로 틀린 것은?

① 옥신-굴광성 ② 지베렐린-기공 개폐
③ 시토키닌-세포 분열 촉진 ④ 에틸렌-과실의 숙성
⑤ 에틸렌-세포 분열 억제

[정답] ②

[참고] 기공 개폐의 원리
빛에 의해 잎에서 광합성이 활발하게 일어나는 낮 동안에는 잎 속의 CO2 농도가 낮아진다. 그 결과 공변 세포 내부의 pH가 높아져서 포스포릴라아제가 pH 8에서 활성화되며 녹말이 포도당으로 변화한다. 세포 내에 포도당의 농도가 높아지면 공변 세포의 삼투압이 높아지므로 주위 세포로부터 수분이 공변 세포 속으로 확산해 들어오고, 이로 인해 팽압이 높아져서 기공이 열린다. 수분 스트레스에 의해 물의 손실이 심할 때 공변세포 주변의 세포에서 앱시스산을 분비하며 이 호르몬의 작용에 의해 K+의 흐름을 바꾸어 팽압이 감소하게 되며 그 결과 기공이 닫힌다.

17. 식물의 굴광성에 관한 사항 중 바르게 설명한 항목으로만 이루어진 것은?
a) 굴광성을 나타내는데 식물호르몬 옥신이 관여한다.
b) 빛이 쪼이는 반대면의 생장이 쪼이는 면보다 빠르다.
c) 빛이 쪼이는 면의 생장이 반대면의 생장보다 빠르다.

① a ② b ③ c ④ a, b ⑤ a, c
[정답] ④

18. 동물체 내에서 작용하는 호르몬에 대한 설명이 아닌 것은?

① 혈액 속에서 소낭에 싸여 운반된다.
② 표적 세포의 세포막을 통과할 수도 있다.
③ 극히 적은 양으로 물질 대사를 조절한다.
④ 효소에 비해 내성이 강하다.
⑤ 신경 전달 물질에 비해 표적 세포의 분포가 넓다.

[정답] ①

19. 다음 중 잘못 연결된 것은?

① 에스트로겐 – 여포 호르몬 ② 프로게스테론 – 황체 호르몬
③ 티록신 – 기초 대사 촉진 ④ 성장호르몬 – 뇌하수체 후엽
⑤ 갑상선 호르몬 -요오드 함유

[정답] ④

20. 옥신의 기능을 바르게 설명한 것을 모두 고르면?

a. 세포벽을 얇게 하여 원형질막이 확장할 수 있다.
b. 외부의 환경을 인식하여 특정단백질을 만들어 낼 수 있도록 해당 유전자들을 발현시킨다.
c. 굴광성에 관여한다.
d. 주로 식물세포의 성장보다는 세포의 분열을 촉진한다.

 

① a, b ② a, b, c ③ b, c, d ④ c, d ⑤ a, b, c, d

[정답] ②
21. 호르몬의 이동과 작용에 대하여 옳게 설명한 것은?

① 혈류를 따라 몸으로 이동하며, 각 호르몬은 그것이 작용하는 표적세포에 영향을 준다.
② 림프관에 의해 특정 기관으로 이동하여 그 기관의 세포에 영향을 준다.
③ 관을 따라 특정 기관으로 이동하며, 그 기관에 있는 세포에 영향을 준다.
④ 신경분비세포에 의해 특정 조직과 세포로 이동하며, 이들 세포가 영향을 받는다.
⑤ 세포간질액에 지역적으로 분포하며, 가까이에 있는 표적세포에 영향을 준다.

[정답] ①
[해설] 호르몬은 성장, 생식, 물의 균형, 대사과정 등 다양한 기능을 수행한다. 스테로이드성 호르몬은 세포 안으로 들어가, 세포질 수용체와 붙어 핵 속으로 이동한 후 핵 속으로 들어가 유전자를 조절한다0. 하지만 펩티드성 호르몬은 세포막 수용체에 붙어 신호를 전달하며, 세포 안으로 들어가지 못한다. 따라서 세포 안의 2차 신호전달자(예, cAMP)를 필요로 한다.

22. 다음 중 내분비선 혹은 호르몬이 이들이 조절하는 대사의 특징과의 연결이 잘못된 것은?

① 프로락틴-혈액의 나트륨 수준 조절 ② 이자-혈당량 조절
③ 인슐린-혈당량 조절 ④ 부갑상선-혈액 칼슘 수준 조절
⑤ 난소-여성의 성적 특징 결정

[정답] ①
[해설] 부갑상선 호르몬은 펩티드성 호르몬으로 혈액내의 칼슘의 농도를 증가시킨다. 갑상선 호르몬은 아민 계통으로 대사과정 유지 및 촉진에 관여한다. 이자에서는 혈당량을 줄이는 인슐린과 혈당량을 증가시키는 글루카곤이 분비된다. 프로락틴은 젖분비를 촉진한다. 난소의 여포에서는 에스트로겐을, 황체에서는 프로게스테론을 분비하여 자궁벽을 두껍께 하는 등 임신을 위한 준비를 하며, 특히 에스트로겐은 여성의 성적 특징을 결정짓는다.

23. 호르몬과 내분비선을 바르게 연결한 것은?

① 스테로이드성 호르몬-갑상선 ② 방출호르몬-시상하부
③ 엔돌핀-부신 ④ 옥시토신-뇌하수체 전엽
⑤ 성장호르몬-뇌하수체 후엽

[정답] ②
[해설] 난소에서는 스테로이드성 호르몬인 성호르몬을 분비하며, 시상하부에서는 방출호르몬을 분비하여 뇌하수체를 자극함으로써, 뇌하수체에서 여러 호르몬이 분비된다. 엔돌핀은 뇌와 뇌하수체 전엽에서 생성되며, 신체의 자연적 고통을 억제하는 일종의 진통제이다. 옥시토신은 시상하부에서 만들어져 뇌하수체 후엽에서 저장되었다가 분비되며, 자궁 수축을 촉진하여 출산을 유도한다. 성장호르몬은 뇌하수체 전엽에서 만들어진다.
24. 다음 중 혈액과 세포간질액에서 적절한 칼슘의 양을 필요로 하는 것이 아닌 것은?

① 갑상선종(goiter) ② 근육의 수축 ③ 혈액의 응고
④ 막의 수송 ⑤ 세포에서 세포로 신경 신호의 전달

[정답] ①
[해설] 갑상선종은 식이성 갑상선 기능 저하증으로 인해 갑상선이 비대해진 것이다. 갑상선종은 요오드들 충분히 흡수하지 못하면 일어난다. 시냅스 전세포에서 소낭에 쌓인 신경전달물질이 세포 밖으로 나올 때 칼슘이 세포 내로 들어가야 한다. 또한 근육 수축 시 칼슘이 액틴 필라멘트에 붙음으로서 액틴과 미오신이 붙을 수 있다. 혈액응고의 초기 과정에서 칼슘과 응고에 관여하는 여러 요소 및 혈소판이 작용하여 프로트롬빈을 트롬빈으로 전환시킨다. 트롬빈은 피브리노겐을 피브린으로 전환시켜 혈병을 형성함으로써 출혈이 멈추게 한다.
25. 부갑상선 호르몬의 과다 분비에 의해 나타나는 현상은?

① 골격근의 수축 ② 뼈로부터 칼슘의 손실
③ 혈액으로부터 칼슘의 손실 ④ 면역계의 지침(피곤함)
⑤ 거인증

[정답] ②
[해설] 부갑상선 호르몬은 뼈나 소화관으로부터 칼슘을 흡수하여 혈액내 칼슘을 증가시킨다. 따라서 과다 분비되면 뼈로부터 칼슘의 손실이 따른다.
26. 혈중 칼슘의 조절에 대한 설명 중 옳지 않은 것은?

① 파라트로몬은 뼈로부터 칼슘 방출을 촉진한다.
② 파라트로몬은 소화기관에서 칼슘의 흡수를 촉진한다.
③ 칼시토닌은 전체적으로 혈중 칼슘 농도를 감소시킨다.
④ 칼시토닌은 혈중 칼슘 농도가 감소하였을 때 분비된다.
⑤ 부갑상선 호르몬인 파라트로몬과 갑상선 호르몬인 칼시토닌의 작용으로 이루어진다.

*정답 ④
칼시토닌은 갑상선에서 분비되는 호르몬으로 혈중 칼슘농도를 감소시키는 작용을 하고 파라토르몬은 부갑상선에서 분비되어 혈중칼슘 농도를 증가시키는 작용을 한다. 이와 같이 서로 반대되는 작용을 길항작용이라 한다.

27. 식물의 새싹은 빛을 향해 굽는다. 그것은 빛을 받지 못하는 어두운 쪽에 어떤 일이 일어나기 때문인가?

① 옥신의 양이 늘어서 세포의 신장을 증진시키기 때문에
② 옥신의 양이 늘어서 세포가 증식되도록 조성시키기 때문에
③ 옥신의 양이 줄어서 자발적인 세포 신장을 억제하지 못하게 하기 때문에
④ 옥신의 양이 줄어서 지베렐린이 세포의 신장을 증진시키도록 하기 때문에
⑤ 지베렐린의 양이 줄어서 옥신이 세포의 신장을 증진시키도록 하기 때문에

[정답] ①
[해설] 옥신은 식물의 정단분열조직에서 만들어지며, 빛의 비추는 반대 방향으로 이동하여 세포의 신장을 촉진함으로 식물이 빛이 쪼인 쪽으로 휘게 된다. 옥신은 식물세포막에 있는 특정 단백질을 자극하여 수소이온을 세포 안쪽에서 세포벽 쪽으로 밀어낸다. 이 수소이온이 세포벽의 셀룰로오즈 분자간의 수소결합을 끊어주는 효소를 활성화시킨다. 이로 인해 약해진 세포벽이 삼투현상에 의해 세포 안으로 유입된 물의 압력을 견디지 못해 세포가 팽창하면서 세포의 신장이 일어난다.

28. 줄기에서 가지가 나오는 것은 다음 물질 중의 어떤 것의 상대적인 양에 의해 주로 조절되는가?

① 옥신 및 지베렐린 ② 옥신 및 시토키닌
③ 지베렐린 및 시토키닌 ④ 지베렐린 및 앱시스산
⑤ 시토키닌 및 앱시스산

[정답] ②
[해설] 식물의 끝눈이 있으면 줄기의 생장이 촉진되면서 곁가지가 많이 발달하지 못한다. 이것은 옥신이 끝눈에서 줄기를 따라 내려와 길이 생장을 촉진하지만, 곁눈의 생장을 억제하였기 때문이다. 만약, 끝눈을 제거하면 옥신에 의한 곁눈 생장 억제 효과가 없어지므로 시토키닌이 뿌리에서 위로 올라와 곁눈 생장을 촉진하여 곁가지가 많이 자라면서 관목 형태의 식물이 된다.

29. 장일식물의 개화를 시작하는 요인은 무엇인가?

① 임계기보다 밤의 길이가 짧다.
② 임계기보다 밤의 길이가 길다.
③ 밤의 길이보다 낮의 길이가 길다.
④ 임계기보다 낮의 길이가 짧다.
⑤ 임계기보다 낮의 길이가 길다.

[정답] ①
[해설] 식물의 개화는 낮의 길이보다 밤의 길이가 중요하다. 하지만 밤의 절대적인 길이에 따라 결정되지 않는다. 장일식물의 겨우 밤의 길이가 임계기보다 짧아질 때, 단일식물은 임계기보다 길어질 때 각각 꽃이 핀다. 피토크롬은 생체시계를 맞추는 빛 탐지기이다.

30. 다음 중 혈당량 조절과 관련된 호르몬의 분비와 작용이 바르게 설명된 것은?

① 인슐린은 생물시계에 따라 혈당량을 감소시킨다.
② 글루카곤은 생물시계에 따라 혈당량을 낮추어준다.
③ 에피네프린은 긴장 상태에서 혈당량을 높인다.
④ 노르에피네린은 긴장 상태에서 혈당량을 감속시킨다.
⑤ 글루코코르티코이드는 단식 상태에서 혈당량을 낮추어준다.

[정답] ③
[해설] 인슐린과 글루카곤은 혈당량 조절 호르몬으로 체내 혈당량의 정도에 따라 그 분비량이 조절되고 조절 중추는 간뇌이다. 에피네프린은 아드레날린이라고도 하며 부신수질에서 분비되는 호르몬으로 흥분, 긴장 등의 상태에서 혈당량을 상승시키는 작용을 한다. 노르에피네프린은 부신수질에서 에피네프린과 함께 분비되는 혈당량 상승호르몬이다. 화학적으로는 에피네프린에서 N-메틸기가 떨어진 모양이다. 당질코르티코이드는 부신피질에서 분비되는 스테로이드 호르몬의 일종으로 탄수화물 대사에 관여하고 단백질․지질로부터의 포도당의 생성을 촉진하는 화합물 그룹을 말한다. 염증을 억제하는 작용을 가지고 있기 때문에 항염증성 코르티코이드에 포함된다.

31. 우리 몸에서는 내분비계와 신경계의 작용으로 항상성이 유지된다고 한다. 다음 중 항상성의 유지와 가장 관계가 깊은 것은?

① 평균대 위에서 중심을 잡을 수 있다.
② 물에서는 뜨기 위하여 팔, 다리를 움직이게 된다.
③ 음식물을 입에 넣고 난 후 곧 바로 맛을 알 수 있다.
④ 쉬고 있을 때에 비하여 걷는 동안에는 심장 박동이 증가한다.
⑤ 주의 집중을 하고 있는 동안에는 다른 소리가 잘 들리지 않는다.

[정답] ④
[해설] 항상성이란 “절대적으로 항상 일정한 상태”가 아니고 “역동적으로 생명활동의 최적상태를 유지하는 것”을 말한다. 걷고 있을 때 심장박동이 증가하는 것은 혈액의 흐름을 원활히 하여 체온을 발산시키고 운동으로 인해 발생하는 이산화탄소와 노폐물을 효과적으로 제거시켜 몸의 상태를 안정된 상태로 이르게 하는 과정이다.

32. 십이지장 벽에서 염산 자극으로 분비되고, 혈액을 통해 이자샘과 장샘을 자극하여 이자액과 소장액을 분비시키는 호르몬은?

① 티록신 ② 가스트린 ③ 세크레틴
④ 아드레날린 ⑤ 콜레시스토키닌

[정답] ③
[해설] 세크레틴은 십이지장 점막에서 분비되는 이자액, 쓸개즙의 분비를 촉진시키는 단백질 호르몬이다. 1902년 W.M.베일리스와 E.H.스탈링에 의해 추출되어 처음으로 호르몬이라고 불린 물질이다. 가스트린은 위액 분비를 촉진하며 콜레시크토키닌은 쓸개즙의 분비를 촉진한다. 아드레날린은 부신수질에서 분비되어 혈당량을 상승시키는 호르몬이다.
33. 다음 중 온도조절에 대한 생리적 혹은 해부학적 적응이 아닌 것은?

① 더운 날 사람이 땀흘리는 것
② 코끼리가 귀로부터 열을 잃는 것
③ 개가 두꺼운 겨울털을 만들어내는 것
④ 바다의 이구아나가 바위 위에서 태양 빛을 받는 것
⑤ 상어에서 열을 보존하는 역류열 교환기(countercurrent heat exchange)

정답 ④
더운 날 사람이 땀을 흘리는 것은 증발을 통해 체온을 떨어뜨리는 효과가 있다. 코끼리, 토끼 등이 귀가 큰 것은 표면적을 통해 열을 발산함으로써 온도를 조절하기 위함이다. 개, 조류들은 털갈이를 통해 여름과 겨울을 준비한다. 상어는 찬물이 흘러가는 방향과 따뜻한 피가 오는 방향이 반대 방향이 되어 열을 손실을 최소한으로 줄인다.
2. 호르몬과 항상성유지-주관식 문항

1. 다음은 건강한 사람의 혈당량의 변화를 시간의 경과에 따라 나타낸 것이다.

(1) 다량의 식사를 한 직후 혈당량을 조절하기 위한 물질이 분비되기까지의 과정을 설명하여라.

(2) (가) 시기에 혈당량을 정상으로 유지하기 위해서 몸에서 일어나는 혈당량 조절 작용을 설명하여라.

(3) 운동을 하면 (나)에서처럼 혈당량이 감소한다. 이 자극이 간뇌의 시상하부에 전달되었을 때 혈당량을 정상으로 유지하기 위해서 일어나는 혈당량 조절 작용을 설명하여라.

(4) 운동을 하여 혈당량이 감소하고 이 자극이 간뇌의 뇌하수체 전염에 전달되었을 때 일어나는 혈당량 조절 작용을 설명하여라.

[정답]
(1) 식사로 인해 혈당량이 증가하고 혈당량이 증가된 혈액이 간뇌를 지날 때, 시상하부가 자극을 받게 되고, 이로 인해 부교감 신경이 이자의 랑게르한스섬의 β세포에 자극을 주어 인슐린을 분비한다.

(2) 인슐린은 세포 호흡을 촉진시켜 포도당의 소비를 증가시키는 한편, 간이나 근육에서 포도당을 글리코겐으로 합성시키는 반응을 촉진시켜 혈당을 감소시킨다. 갑상선의 티록신도 세포 호흡을 촉진시켜 혈당을 감소시키는 작용을 한다.

(3) 간뇌의 시상 하부가 자극을 받으면 교감 신경을 통해 부신 수질과 이자의 랑게르한스섬의 α세포를 자극하게 된다. 부신 수질에서는 아드레날린이, 이자의 랑게르한스섬의 α세포에서는 글루카곤이 분비되어 간이나 근육에서 글리코겐을 포도당으로 분해시키므로 혈당량이 증가된다.

(4) 뇌하수체 전엽에서 ACTH(부신 피질 자극 호르몬)가 분비되고, 이 ACTH는 부신 피질에서 당질 코르티코이드를 분비시킨다. 당질 코르티코이드는 단백질과 지방을 포도당으로 전환시켜 혈당을 증가시킨다.
2. 남녀 모두에서 뇌하수체는 시상하부의 조절로 여포자극호르몬(FSH)과 황체형성호르몬(LH)을 분비한다.
정세포
세르톨리세포
세정관
간세포
난자
여포세포
황체

 

위 그림을 참조하여 이들 호르몬의 작용을 쓰시오.

[정답] FSH는 여성에서 난소에 있는 여포의 발육과 성숙을 자극하고, 여포세포를 자극하여 에스트로겐의 분비를 촉진시킨다. 한편 남성에서는 정소의 성장을 자극하고 세정관의 상피세포를 자극하여 정자형성을 촉진한다.
LH는 여성에서 여포를 자극하여 FSH와 함께 에스트로겐의 분비를 촉진하고, 배란을 촉진시킨다. 한편 남성에서는 정소의 간세포를 자극하여 안드로겐의 분비를 촉진시킨다.
3. 다음 그래프는 체온이 37℃인 두 종의 포유동물 A와 B의 외부 온도에 따른 상대적 기초대사량의 변화를 나타낸 것이다.(2000임용기출)

(1) 위의 그래프로 보아 동물 A와 B의 피하지방층의 두께가 비슷하다면 몸의 크기는 어느 쪽이 작겠는가? 또 그 이유는?

(2) 이 자료를 참고로 추운 지방에 사는 포유동물의 일반적인 구조적 특징을 3 가지 쓰시오.
[정답] (1) 동물 A는 상대적 기초대사량의 변화가 크고 온도가 낮을 때 기초대사량이 크기 때문에 몸의 크기가 작다. 몸의 크기가 작으면 단위 체중에 대한 체표면적이 크기 때문에 체온 유지가 어렵다.
(2) 같은 종의 동물이라도 추운 지역에 사는 동물일수록 몸의 말단부가 작아진다(알렌 법칙). 추운 지방의 동물일수록 체형이 크다(베르그만 법칙). 추운 지방의 동물일수록 피하 지방층이 발달한다.

4. 식물호르몬 중에서 옥신은 어린 줄기 세포의 신장을 촉진시킨다. 옥신에 대한 세포 신장은 산생장성(acid growth theory) 로 설명되고 있다. 옥신이 세포를 자극하여 세포신장이 일어나기까지 연속적인 변화과정을 세포막에서 일어나는 현상, pH의 변화, 그리고 세포벽에서 일어나는 단계적인 변화로 구분하여 쓰시오.(2001임용기출)

(1) 세포막에서 일어나는 현상

(2) pH의 변화

(3) 세포벽에서 일어나는 단계적인 변화

정답 및 해설

(1) 세포막에서 세포벽으로 H+를 분비한다.
(2) 세포벽의 pH 가 낮아진다.
(3) pH 가 낮아져 셀룰로오즈 분해효소의 작용이 촉진되어 세포벽의 결합력이 약해지면 세포 안으로 수분이 이동하여 세포가 팽장한다.

5. 음식물을 짜게 섭취하였을 때, 체내에서 일어나는 수분 조절 과정의 일부이다. (2002임용기출)

시상하부 →뇌하수체 후엽 →(가) →신장
(1) (가)에 해당하는 호르몬은 무엇인가?

(2)(나) 호르몬은 신장의 집합관에서 어떤 일을 하는가?

[정답] (1) 항이뇨호르몬(ADH)
(2) 수분재흡수 촉진
[해설] 체액의 수분 농도가 줄어들고 무기염류가 증가하여 삼투압이 높아지면 간뇌가 자극을 받아 뇌하수체 후엽에서 바소프레신(항이뇨호르몬, ADH)이 분비되어 신장의 세뇨관에서 오줌으로 가는 수분을 재흡수하여 농도가 진한 오줌을 배출시킴으로써 수분을 유지한다.
6. 부신호르몬의 기능과 분비 과정에 대한 다음 물음에 답하시오.(2003임용기출)
(1) 임용시험 당일 아침에 고사장에 도착하여 수험표가 없는 것을 확인하는 순간 가슴이 두근거리고 얼굴이 붉어지며 긴장하게 되었다. 부신호르몬 중 이와 같은 반응을 나타내는 호르몬은 무엇인지 쓰시오.
(2) 부신피질에서 분비되는 호르몬은 어떻게 혈압을 상승시키는지 쓰시오.
(3) 과도하게 분비된 부신피질 호르몬은 시상하부를 자극하여 부신피질 호르몬의 농도를 적절하게 조절한다. 이와 같은 조절 방식의 이름을 구체적으로 쓰시오.

[정답]
(1) 아드레날린, 노르아드레날린

(2) 스트레스가 가해지면 시상하부 앞쪽에서 코르티코트로핀방출호르몬(CRH)이 나온다. CRH는 뇌하수체 전엽을 자극해 부신피질자극호르몬(ACTH)을 분비하도록 한다. 이에 따라 부신 피질에서는 여러 호르몬이 나오는데, 코티졸은 간에 저장돼 있던 글리코겐을 포도당으로 변환해 당장 육체적인 활동에 필요한 에너지를 만든다. 알도스테론은 소변 생성량을 감소시키고 나트륨 재흡수를 촉진하여 혈액량을 증가시켜 혈압을 높이는 작용을 한다.

(3) 피드백
[해설] 생물체가 스트레스를 받으면 대뇌의 흥분을 기점으로 해서 자율신경계, 내분비계 및 면역계 등에 의해 내부 환경의 항상성을 유지하게 된다. 스트레스의 초기에는 자율신경-부실수질계가 움직여 급속히 대처하지만, 지속적인 스트레스에는 뇌하수체-부신피질계에서 여러 가지 호르몬을 분비하여 스트레스에 대한 적응체제를 갖춘다.
7. 두 종류의 식물 세포에 옥신(auxin) 또는 포도당을 주었을 때 세포에서 일어나는 현상을 조사하였다.(2003임용기출)

(1) 다음은 옥신에 의해 유도되는 옥수수 자엽초의 길이 신장과 pH 미세전극을 이용하여 자엽초 세포벽 내의 pH 변화를 조사한 결과이다.

옥신을 첨가하였을 때, 세포벽 내의 pH를 변화시키는 막단백질의 작용과정을 쓰시오.

(2) 다음은 식물 세포가 포도당을 어떻게 흡수하는지 조사한 실험 결과이다. 좀개구리밥을 적당한 용액에 띄워 놓고 10분이 지난 후, 포도당을 공급하고 용액의 pH와 세포의 막전위 변화를 동시에 조사하였다.

포도당을 공급하면 pH가 일시적으로 올라가고, 동시에 막전위는 떨어진다. 그 이유를 쓰시오.

[정답] (1) 옥신을 처리하면 원형질막에 존재하는 양성자 펌프가 수소이온을 세포 밖으로 배출한다. 세포벽은 산성이 되고 이 상태는 셀룰로오스 결합을 파괴하는 효소를 활성화시키거나, 직접 셀룰로오스 중합체 사이의 수소결합을 파괴하여 셀룰로오스 섬유를 느슨하게 한다. 그 결과 세포벽이 느슨해지고 물을 흡수하게 되며 팽압을 증대시켜 세포 신장이 이루어진다.

(2) 세포막에는 나트륨/칼륨 ATPase가 있어 나트륨 이온을 세포밖으로 수송하여 나트륨 농도 경사를 이루고 있다. 이 상태에서 포도당을 첨가하면 나트륨이온이 세포 안으로 들어갈 때 포도당도 같이 이동된다. 세포 안으로 들어간 나트륨 이온은 나트륨/칼륨 ATPase에 의해 다시 밖으로 방출된다.

8. 대부분의 식물들은 낮과 밤의 길이를 감지하여 특정한 계절에 꽃을 피우는 광주기성을 나타낸다. 단일식물과 장일 식물을 이용한 연구 결과로부터 식물의 개화는 낮의 길이보다 밤의 길이가 중요하며 빛의 파장을 감지하여 개화시기를 조절하는 것으로 밝혀졌다. 다음 물음에 답하시오.

(1) 이 때 빛을 감지하는 색소는?

(2) 이 색소가 어떻게 개화시기를 조절하는가?

[정답] (1) 피토크롬
(2) 피토크롬은 식물에서 빛 자극을 수용하는 감광물질(색소 단백질)로 임계 시간을 감지하여 플로리겐을 합성하는 유전자를 활성화시켜 꽃눈이 형성되는 과정을 촉진시킨다. 피토크롬은 적색광을 흡수하는 Pr과 근적외선을 흡수하는 Pfr의 두 가지가 있다.

장일식물은 Pr보다 Pfr의 비율이 클 때 플로리겐을 생성하고 단일식물은 Pfr보다 Pr의 비율이 클 때 플로리겐을 생성한다.
9. 다음 그림은 단일식물인 도꼬마리를 일조 시간이 하루 15시간 이상이 되도록 처리하고 어두운 부분은 밤의 길이가 10시간 이상이 되도록 처리한 후 그 결과를 관찰하였다.

이 실험 결과로부터 알 수 있는 사실은 무엇인가?

[정답] 꽃눈 형성에 관계되는 물질은 잎에서 만들어지며 체관을 통해 이동한다.
[해설] 실험 A, B, C의 결과를 비교하면 도꼬마리는 임계 암기가 10시간 이상인 단일식물이며, 도꼬마리의 개화가 잎과 관계 있음을 알 수 있다. 잎이 없는 상태에서는 단일처리를 해도 개화하지 못했기 때문이다. 한편 실험 D, E의 결과에서, 단일 처리를 하지 않은 E중 체관을 도려내어 환상박피를 한 부분은 개화하지 않았으나 환상박피를 하지 않은 부분은 개화가 이루어지는 것으로 보아 개화에 관여하는 물질은 잎에서 만들어져 줄기의 체관을 통해 이동함을 알 수 있다. 주어진 실험 결과로 꽃눈 형성 물질이 빛의 반대 방향으로 이동하는지는 알 수 없으며, 도꼬마리는 단일 처리했을 때 개화했으므로 일정시간 이상의 암기(9시간)가 필요한 단일식물이다.

 

 

3. 운동과 행동-객관식 문항

1. 사막 지방에 서식하는 포유동물은 대체로 야행성이다. 그 이유에 대한 설명으로 옳은 것은?

① 음성 주광성이기 때문이다.
② 체온 상승을 억제하기 위해서이다.
③ 수분 손실을 최소화하기 위해서이다.
④ 먹이가 되는 동물이 야행성이기 때문이다.
⑤ 생물 시계가 그와 같이 맞추어져 있기 때문이다.

[정답] ③
[해설] 사막생물의 생존 관건은 수분손실을 최소화하는 것이다. 그러므로 사막의 식물은 낮에는 기공을 닫고, 밤에는 여는 CAM식물이 존재하며, 동물은 낮에는 땅 속에 숨어 있다가 밤에 나와 활동하는 경우가 대부분이다.

2. 뼈는 다음 중 어떤 것을 포함하는가?

① 살아 있는 세포 ② 연결조직
③ 유연성을 제공해주는 콜라겐 섬유소 ④ 압축에 저항하는 칼슘염
⑤ 위의 모든 것

3. 어린 강낭콩의 제 1엽은 아래 그림과 같이 정오에는 수평으로 펴지고 한밤중에는 아래로 처지는 운동을 한다. 이런 현상은 무엇인가?

① 굴광성 ② 굴지성 ③ 굴촉성 ④ 굴수성 ⑤ 수면 운동

[정답] ⑤

[참고] 수면운동
수면운동은 주야의 주기적인 빛이나 온도변화에 따라 일어나는 식물기관의 운동이다. 튤립이나 민들레 등은 주야에 따라 개폐운동을 한다. 튤립은 온도의 변화, 민들레는 빛의 변화에 의해 꽃잎의 안팎에서 생장속도에 차이를 생기게 함으로써 일어난다. 까치콩, 미모사, 자귀나무, 괭이밥의 수면 운동은 잎몸이나 잎자루의 기부에 있는 엽침의 팽압이 빛의 강약에 따라 변화함으로써 일어난다. 까치콩의 잎은 낮에는 수평으로 되어 있으나 밤이 되면 아래로 처진다. 잎몸의 상하운동은 24시간을 1주기로 하는 곡선을 그린다. 곡선의 모양은 매일 거의 같으며, 식물체를 연속해서 조사하거나, 반대로 암흑조건 아래에 두어도 잠시동안은 24시간 1주기의 리듬이 유지된다. 이것은 이 운동이 빛의 세기 변화만으로 일어나는 것이 아니고, 오히려 식물체에 내재하는 고유한 리듬에 따르고 있다는 것을 나타내고 있으며 이러한 리듬을 생체시계라고 한다.
4. 다음과 같은 학습 유형을 무엇이라고 하는가?

음식물이 나오는 배출구와 손잡이가 달려 있는 밀폐된 금속상자 안에 배고픈 갈색쥐를 풀어놓았다. 그리고 우연히 손잡이를 건드려 음식물이 나올 때까지 무작위적으로 찾아다니게 했다. 얼마 후, 쥐는 먹이가 필요하면 손잡이를 건드리면 된다는 것은 배우게 되었다.
① 각인 ② 습관화 ③ 민감화 ④ 시행착오 ⑤ 조건반사

[정답] ④

[참고] 생물의 행동
(1) 선천적행동: 태어날 때부터 가지고 있는 유전적인 행동으로 주성, 반사, 본능이 있다.
(2) 후천적행동: 경험에 의해 새로 습득된 행동이다.
① 학습
․길들기: 해롭지 않은 자극이 반복되면 점점 반응하지 않게 된다.
․각인: 출생 직후 한 번의 경험에 의해 습득된 행동이 지속되는 현상
․조건반사: 반사를 일으키는 자극과 그와 관계없는 조건 자극을 함께 반복하여 주면 나중에는 조건자극만 주어도 반응하게 된다.
․시행착오: 실패의 반복을 통해 올바른 행동을 하게 되는 것
② 지능: 과거의 경험을 토대로 새로운 상황에 대하여 추리와 판단을 하는 행동
5. 운동을 하면 근육이 발달하게 되는데 그 원리는 무엇인가?

① 근절 길이의 확대 ② 근원섬유의 길이 증가
③ 근원섬유의 수적 증가 ④ 근섬유(근 세포)의 수적 증가
⑤ 무기 호흡의 증가

[정답] ③
[해설] 골근육은 근섬유(근세포)로 이루어져 있고, 근섬유는 근원섬유로 이루어져 있다. 일반적으로 운동에 의해 근조직은 발달되며 저장된 지방이 감소된다고 알려져 있다. 근육의 운동으로 액틴, 미오신 필라멘트 합성이 증가되어 새로운 근원섬유(myofibrils)가 형성되고 근섬유의 직경이 현저하게 증가됨으로써 근육의 부피가 증가하여 섬유 강도가 크게 증가된다. 세포의 부피가 증가하는 것이 특징인 이 과정은 근비대(hypertrophy)라고 하며, 세포 수의 증가로 조직이 성장되는 것은 증식(hyperplasia)이라고 한다. 운동을 하여 근육이 발달하는 것은 주로 근원섬유의 수가 증가하는 것이다.

6. 반딧불이의 발광에 관한 설명으로 틀린 것은?

① 반딧불의 파장은 400~600㎛이다.
② 발광층에는 신경섬유가 분포되어 있다.
③ 요산염의 결정이 있는 반사세포층이 있다.
④ 루시페린과 루시페라아제를 포함하는 발광세포층이 있다.
⑤ 장시간 계속 발광하면 열이 생기므로 발광이 단속적이다.

[정답] ⑤
[해설] 반디불이나 바다반디의 발광은 ATP에 축적된 화학 에너지를 빛에너지로 전환시켜서 빛을 내는 현상이다. 발광 생물은 발광 물질인 루시페린이 ATP로부터 에너지를 받아서 활성화되고 이어서 루시페라아제의 작용에 의해 산화됨으로써 빛을 낸다.

ATP ADP
↘ ↗
루시페린 ———————> 옥시루시페린 + 발광
루시페라아제

 

7. 골격근의 미세 구조와 수축 기작을 설명한 것 중 틀린 것은?

① 골격에서 근섬유는 근원 섬유로, 근원 섬유는 반복된 근절로 구성된다.
② 가는 단일 섬유는 액틴, 굵은 단일 섬유는 미오신으로 구성된다.
③ 액틴에는 트로포미오신과 3개의 트로포닌이 부착되어 있다.
④ 근수축은 액틴 필라멘트가 미오신 필라멘트 사이로 미끄러져 들어가 생긴다.
⑤ 칼슘은 트로포미오신과 결합하여 트로포닌의 위치를 변화시켜 미오신 머리가 액틴과 결합할 수 있게 한다.

[정답] ⑤
[해설] 칼슘은 트로포닌과 결합하여 트로포미오신의 위치를 변화시켜 미오신 머리가 액틴과 결합할 수 있게 한다. 골격근의 수축 기작을 간단히 요약하면, 운동 신경흥분 → 아세틸콜린 방출 → 근섬유막의 탈분극 → 근소포체에서 Ca2+ 방출 → Ca2+ 이 액틴과 결합 → ATP ase의 활성화 → 액틴과 미오신 결합 →근수축의 과정이다.
8. 아래 그림은 Z선과 그에 포함된 근절을 보여준다. 근육수축시 일어나는 현상으로 옳은 것은?

A 대
I 대
Z
Z
H 역

① I 대가 길어진다.
② H 역이 좁아진다.
③ A 대가 짧아진다.
④ A 대가 사라진다.
⑤ Z 선 사이의 간격은 변하지 않는다.

[정답] ②
[해설] 근육이 수축하면 I대와 H 대의 길이는 짧아지고 A대의 길이는 변화가 없다.
9. 다음 동물의 행동 중에서 후천적 행동이 아닌 것은?

① 신생아는 손에 잡히는 물체는 모두 입으로 가져간다.
② 갓 부화된 새끼오리는 처음 본 움직이는 물체를 쫓아다닌다.
③ 오렌지를 보면 입에 침이 고인다.
④ 쥐를 미로를 통하여 먹이를 찾아가게 하면 먹이를 찾는 시간이 점점 단축된다.
⑤ 사람은 퍼즐을 맞출 때 시행착오와 조각의 모양을 판단 분석하여 맞춘다.

[정답] ①
[해설] 신생아가 손에 잡히는 물체를 입에 가져가는 행동은 본능에 해당하며 본능은 선천적 행동이다.
10. 근육 수축에서 칼슘의 역할은?

① ATP가 미오신에 붙을 수 있도록 한다.
② ATP가 액틴에 붙을 수 있도록 한다.
③ ADP가 액틴에 붙을 수 있도록 한다.
④ 미오신이 액틴에 붙는 것을 가능케 한다.
⑤ 미오신으로부터 ADP와 인산을 방출한다.

[정답] ④
[해설] 칼슘은 근육에 신호가 오기 전에 근육세포의 소포체에 있다가 신호가 오면 소포체 밖으로 나온다. 칼슘은 반응을 시작할 수 있도록 액틴의 결합부위를 열어주어 미오신 머리가 액틴에 붙을 수 있게 한다. 근육수축은 활주설에 의해 설명된다.
11. 사람 골격을 지레 시스템과 비교할 때, 관절은 무엇과 같은 역할을 하는가?

① 작용점 ② 힘 ③ 무게
④ 지레 ⑤ 저항

[정답] ①
[해설] 척추동물의 뼈대는 관절이 있어 움직일 수 있다. 관절에는 절구관절, 경첩관절, 중쇠관절이 있다. 절구관절은 공이 글러브에 들어가는 듯한 모양을 하고 있다. 팔과 다리가 회전할 수 있도록 해주며, 몸의 이동을 돕는다. 경첩관절은 위팔뼈와 자뼈 머리 부위 사이에 있으며, 팔을 한쪽 방향으로 움직이게 하고, 중쇠관절은 관절에서 팔이 회전할 수 있도록 해준다. 경첩관절과 중쇠관절은 손목과 손이 정교하게 움직이도록 한다.

[정답] ⑤
[해설] 뼈 자체에 살아 있는 세포가 있어 기질을 분비한다. 뼈의 기질은 딱딱한 칼슘염과 콜라겐으로 구성되어 있으며, 콜라겐 섬유는 강화콘크리트에서의 철근과 같이 뼈가 부러지는 것을 방지하고, 칼슘은 콘크리트의 무기질 성분과 유사하게 압박으로부터 뼈를 보호한다. 골수에서는 혈액세포를 생성한다. 살아있는 다른 조직처럼 뼈조직에도 혈액이 공급된다.

12. 기능적으로 볼 때, 수축에 대한 근섬유의 기본 단위는 무엇인가?

① 액틴 ② 미오신 ③ 근원섬유
④ 근절 ⑤ Z 선

[정답] ④
[해설] 근절은 2개의 Z선(Z막) 사이의 지역이며 근육의 수축은 근절이 짧아지는 것이다. 아래 그림에서 굵은 필라멘트(a)는 미오신이며, 가는 필라멘트는 액틴(b)이다. 칼슘이 가는 액틴 필라멘트에 작용하여 미오신과 액틴이 붙는 것을 가능하게 한다.

a
b
A대
I대
I대
H대
Z막
13. 근육수축의 활주설 모델에 따르면, 근절은 어느 때 수축하는가?

① 액틴이 Z선을 가로질러 미끌어진다.
② 미오신이 Z선을 가로질러 미끌어진다.
③ 액틴이 미오신을 가로질러 서로를 향해 미끌어진다.
④ 미오신이 액틴을 가로질러 서로를 향해 미끌어진다.
⑤ 액틴이 짧아지며, 인접한 미오신을 끌어당긴다.

[정답] ③
[해설] 활주설에 따르면 근절이 가는 섬유가 굵은 섬유로 미끄러져 들어갈 때 수축한다는 것이다. 따라서 수축이 일어날 때 단지 근절이 짧아지며, 가는 필라멘트와 굵은 필라멘트가 짧아지는 것이 아니다. 따라서 Z선끼리 더 가까이 이동한다. 근육수축은 신경세포로부터 근육세포로 아세틸콜린을 분비함으로써 시작된다.
14. 미모사는 낮 동안은 잎사귀를 펼치고 있다가 밤이 되면 접는다. 미모사의 잎의 운동이 생체시계에 의해 조절되는지 알아보기로 하였다. 어떻게 실험하면 좋을까?

① 한 밤중에 빛을 쪼여준다. 만약 생체시계에 의해 잎 운동이 조절된다면 잎은 펼쳐질 것이다.
② 한 낮에 어두운 장롱 속에 식물을 넣어둔다. 만약 식물 잎이 접히면 생체시계 기작이 지배하고 있는 것이다.
③ 한 밤중에 붉은 섬광을 식물에 쪼인다. 다음 날 아침 보통 때처럼 잎이 펼쳐진다면 생체시계 기작에 조절을 받는 것이다.
④ 해질 무렵에 어두운 장롱 속에 식물을 넣어두고 24시간을 지낸다. 만약 아침에 장롱 속에서 잎이 펼쳐진다면 생체시계에 의한 것이다.
⑤ 해질 무렵에 어두운 장롱 속에 식물을 넣어두고 36시간을 지낸다. 만약 아침에 어둠 속에서 나와 잎이 펼쳐진다면 생체시계에 의한 것이다.

[정답] ④
[해설] 사람의 맥박, 혈압, 성적충동 등이 하루 동안 주기적으로 변하는 것과 같이 식물에서도 주기적인 행동이 있는데 기공개폐, 미모사의 수면운동 등이 그 예이다. 생체리듬은 환경의 변화를 전혀 느낄 수 없는 곳에 생물체를 가두어 놓아도 이 리듬이 지속된다. 미모사의 경우 연속광이나 암흑 속에 두어도 일정한 주기로 수면운동을 한다.

15. 근섬유(근육세포)에 운동신경의 흥분이 전달된 다음 근절의 수축이 이루어지기까지에는 짧은 잠복기가 있다. 이 잠복기에 이루어지는 생리적 과정으로 가장 합당한 것은?

① 유기호흡 과정 ② 액토미오신의 활주과정
③ 근절에서 활동전위의 전파 ④ 근소포체에서 칼슘의 방출
⑤ 횡주세관까지의 활동전위 전파

[정답] ④
[해설] 미오신 머리가 액틴에 붙을 수 있도록 하기 위해서는 칼슘이온이 있어야 하는데 이 칼슘 이온은 자극이 전달될 때 근소포체에 저장되어 있던 것이 방출되며 그 시간이 잠복기에 해당된다. 횡주세관(transverse tubule, T-tubule)은 근섬유막이 연장된 수많은 막대 모양의 관으로 내장근(평활근)에는 발달되어 있지 않다.

3. 운동과 행동-주관식 문항

1. 다음 그림은 영희가 식물의 굴지성에 대해서 실시한 실험 장치를 나타낸 것이다. 영희는 이 실험으로부터 식물의 성장은 중력 자극에 대한 반응으로 줄기는 위쪽을 향해서 자라고 뿌리는 아래쪽으로 자란다고 결론을 내렸다.

(1) 영희가 이 실험에서 검증하고 있는 가설을 써라.

(2) 이 실험은 영희의 가설을 타당하게 검증하였는가? 그 이유를 설명하여라.

(3) 이 실험 설계를 개선한다면 어떻게 하겠는지 써라.

(4) 중력이 전혀 작용하지 않는 조건에서 식물을 재배한다면 식물의 줄기와 뿌리는 어떤 방향으로 자라겠는지 설명하여라.

[정답]
(1) 식물의 성장은 중력의 영향을 받는다. 식물의 줄기는 중력의 반대 방향으로 자라고, 뿌리는 중력과 같은 방향으로 자란다.
[해설] 실험은 가설을 검증하기 위한 과정이다. 실험과정을 보고 독립변인(화분의 방향)과 종속변인(식물의 자라는 방향)을 파악하면 된다. 실험 장치 모두 빛이 비치고 있으나 통제된 변인으로 보기는 어렵다. 화분의 방향은 식물의 위치와 관계된 것으로 각 부분에 미치는 중력의 효과를 알아보기 위한 것이다.

(2) 아니오. 빛이 식물의 성장에 영향을 미칠 수 있다. 화분의 바닥에 남아있는 물의 양이 식물 성장에 영향을 미칠 수 있다. 중력 자극에 의한 생장 양상만을 알아보기 위해서 적절한 변인 통제가 필수적이다.

(3) 좌우상하 방향 모두에서 빛을 비추어 식물의 성장을 비교한다. 화분에서 수분의 양이 고르게 분포하도록 하는 장치(예를 들어, 수경 재배 장치)를 이용한다.
[해설] 식물의 굴성에 빛의 방향이 큰 영향을 미치므로 중력에 대한 효과를 알아보기 위해서는 빛의 방향이 통제되어야 한다. 즉, 모든 방향에서 빛이 비치도록 할 필요가 있다.

(4) 중력이 작용하지 않는 조건에서는 줄기나 뿌리가 어느 특정한 방향으로만 자라지는 않을 것이다.
2. 근섬유를 며칠동안 0℃의 50% 글리세롤 용액에 넣어두면 세포막이 파괴되고, 근육세포의 수용성 물질은 모두 빠져 나오지만 수축 작용과 관련된 세포골격과 같은 비용해성 물질은 온전하게 남아 있다. 이와 같이 처리한 근육세포를 가지고 여러 가지 조건에서 수축에 따른 장력과 ATP의 가수분해를 측정하여 다음과 같은 결과를 얻다. 이에 근거하여 다음 물음에 답하여라.
(1) 실험 A의 결과를 보고 내릴 수 있는 결론은 무엇인가?

(2) 실험 B의 결과를 보고 내릴 수 있는 결론은 무엇인가?

(3) 실험 C의 결과를 보고 어떤 결론을 내릴 수 있는가?

(4) 실험 D의 결과를 보고 다음에 답하라.
① 칼슘은 있으나 ATP를 제거하였을 때 근육이 이완되지 못하는 현상을 무엇이라고 하는가?

② 근육세포가 수축하고 이완하는 조건을 설명하라.

(5) 근육세포에서 칼슘농도는 어떻게 조절되는지 설명하여라
[정답]
(1) 근수축에는 ATP와 칼슘이 필요하며, 칼슘이 없으면 이완한다.
(2) 근수축의 장력은 칼슘농도에 비례하여 증가하며 포화된다.
(3) ATP분해는 칼슘농도에 비례하여 증가하며 포화된다.
(4) ① 사(후)경직
② ATP 존재하에 칼슘이 있으면 수축하고, 칼슘이 없으면 이완한다.
(5) 운동신경의 흥분이 근육세포에 전달되면 세포막에 활동전위가 발생되며, 이에 따라서 근소포체에 저장되었던 칼슘이 방출되어 칼슘농도가 증가한다. 이 활동전위가 소멸되면 방출되었던 칼슘은 능동수송에 의해 근소포체 내로 운반되기 때문에 농도가 감소한다.

[참고] 근육수축의 활주설
① ATP가 미오신 머리에 결합하면 미오신 머리가 액틴의 결합부위로부터 떨어져 나온다.
② 수축 에너지는 ATP가 ADP와 인산으로 분해되면서 나오며, 이 때 ADP와 인산이 미오신 머리에 붙는다. 미오신은 형태가 바뀌며, 미오신 머리는 다른 액틴분자와 결합할 수 있도록 뒤로 당겨진다.
③ 칼슘이 들어와 액틴의 결합부위를 열어주어 미오신 머리가 액틴에 붙을 수 있도록 해준다.
④ 이 때 ADP와 인산이 떨어져 나가면서 미오신 머리가 휘게 되고, 이 때 발생하는 미오신과 액틴의 움직임이 섬유를 근원섬유마디의 중심 쪽으로 당기게 된다.
⑤ ATP가 붙으면 다시 ①의 과정으로 돌아간다.
3. 다음은 식물에서 나타나는 생리적인 현상과 관련된 설명이다. (99임용기출)
(1) 식물의 잎에서는 공변세포의 팽압 변화로 기공 개폐가 일어난다. 공변세포의 팽압 변화에 영향을 줄 수 있는 조건(물질 포함) 3가지를 쓰시오.
(2) 아래 표의 (가)와 (나)에 해당되는 식물 호르몬은 각각 무엇인가?

호르몬
(가)
(나)
특 징
세포 분열을 촉진한다.
세포의 노화를 방지한다.
조직 배양에 많이 이용된다.
과일의 성숙을 촉진한다.
기체로 된 호르몬이다.

 

[정답] (1) K+, CO2, 앱시스산
(2) 가 – 시토키닌, 나 – 에틸렌
[해설] (1) 광합성에 의해 엽록체에서 탄수화물이 증가하면 수분퍼텐셜이 낮아지고 물이 공변세포 내로 유입됨으로 팽압이 증가하여 기공이 열린다는 이론은 부정되고 있다. 1960년대 미국에서 식물에 빛을 쪼였을 때 칼륨이온이 공변세포로 능동수송되는 것을 발견하였다. 세포 안으로 K+이 들어오게 되면 세포내 용질의 농도가 증가하게 되므로 주변 세포로부터 물이 들어와 기공이 열린다. 수분 스트레스에 의해 물의 손실이 심할 때 공변세포 주변의 세포에서 앱시스산을 분비하여 K+의 흐름을 바꾸어 팽압이 감소하며 기공이 닫힌다. 기공은 빛 없이도 세포 안의 CO2가 줄어들면 공변세포로 더 많은 K+이 수송되고 K+이 증가함에 따라 팽압이 커져서 기공이 열리게 된다.
4. 다음은 순수 분리한 성게의 정자 꼬리를 Triton X-100 이라는 세제로 처리하고, 다시 트립신으로 처리한 다음 슬라이드글라스에 올려놓았다. 여기에 Mg2+-ATP 용액을 첨가한 다음 암시야 현미경으로 관찰하면서 10~30초 간격으로 촬영한 사진을 연속으로 배열한 것이다.(98임용기출)

(1) 이 실험에서 Triton X-100 및 트립신 처리 각 단계에서 파괴되거나 제거된 정자 꼬리의 구성 요소 또는 구체적인 물질의 명칭을 쓰시오.

(2) 첨가된 Mg2+-ATP에 의해서 편모 축사(axoneme)가 사진에서와 같이 가늘고 길게 늘어난 기작을 설명하시오.
[정답] (1) Triton X-100을 처리하면 세포막이 제거되고, 트립신을 처리하면 넥신, 방사상 스포크 등이 제거된다.
(2) 에너지원으로 ATP를 사용해 디네인 팔이 이웃한 미세소관 이중체에 붙어서 끌어 당기기 때문에 길어진다(디네인 걷기 운동).

5. 근육이 신경자극을 받으면 근수축이 일어나며 이 과정에서 칼슘이온(Ca2+)이 중요한 역할을 한다.칼슘 이온이 방출되는 근육의 부위와 그 역할을 쓰시오 (2001임용기출)

(1) 방출 부위

(2) 칼슘 이온의 역할

정답
(1) 근소포체
(2) 근수축 단위로 방출되어 트로포닌과 트로포미오신을 변형시켜 액틴 필라민트에 있는 미오신 결합부위를 노출시켜서 액틴과 미오신머리가 작용하게 한다.

 

6. 다음은 근육 수축과정에 있는 근단백질의 모식도이다. (2003임용기출)
(1) 단계 1에서 단계 2로 진행하는 과정에서 트로포닌에 붙는 이온과 이 이온을 방출하는 세포소기관의 이름을 쓰시오.

•이온 :

•세포소기관 :

 

(2) 단계 2에서 미오신 머리는 크게 구부러지면서 액틴과 미오신이 서로 미끌어지게 된다. 이 작용을 파워 스트로크(power stroke)라고 한다. 이렇게 미오신 머리의 구조적 변화를 유발시키는 요인은 무엇인지 쓰시오.
[정답] (1) 칼슘, 근세포체
(2) 근소포체에서 방출된 칼슘 이온이 근섬유 사이로 확산되어 미오신을 활성화시켜 미오신에 있는 ATPase로 ATP를 분해하여 액틴을 끌어 당긴다.

[해설] 근원 섬유가 수축하면 근절이 짧아진다. 이에 따라 명대(I)도 짧아지나 암대(A)의 폭은 변화가 없다. 이는 액틴이 미오신 사이로 미끄러져 들어가 근절이 짧아졌기 때문이다. 이를 활주설이라 하며 그 과정을 정리하면 다음과 같다.
1. 근세포의 Z막 부근에 있는 근소포체에 칼슘 이온이 축적된다.
2. 자극을 받으면 근소포체의 탈분극 상태로 칼슘 이온이 방출된다.
3. 방출된 칼슘 이온은 근섬유 사이로 확산되어 미오신을 활성화시켜 미오신에 들어 있는 ATPase로 ATP를 분해하여 액틴을 끌어 당긴다.
4. 탈분극 상태가 끝나면 칼슘 이온은 근소포체로 흡수되어 가교가 끊어지므로 수축되었던 근육은 이완된다.
5. 소모된 ATP는 크레아틴 인산이 크레아틴으로 되면서 인산과 에너지로 ATP를 재합성한다.
6. 크레아틴 인산은 글리코겐이 젖산으로 분해될 때 발생하는 에너지로 재합성한다. (아래 그림 참조)

 

조상환

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