올림피아드 생물예비문제-7

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1. 고양이를 대상으로 다음과 같은 실험을 하였다.

⑴ 고양이를 하루동안 먹이를 주지 않고 굶겼다.

⑵ 아르기닌만 제거하고 다른 아미노산은 충분한 먹이를 1회 주었다.

⑶ 먹이를 준 후, 일정한 시간 간격으로 혈액을 채취하여 혈액 속의 암모니아 농도를 측정하였더니 다음과 같았다.

[실험 결과]

시 간 먹이를 먹기 직전 1시간 후 2시간 후 3시간 후 5시간 후
암모니아 농도

(㎍/L)

18 55 140 206 312
고양이의 상태 정상   중독 증상이 나타남 사망

 

(1) 이 실험에서 하루동안 먹이를 주지 않고 굶긴 이유를 간단히 적어라.

 

 

(2) 이 실험에 이어 고양이에게 오르니틴만을 첨가한 동일한 먹이를 주었더니 전혀 중독 증상이 나타나지 않았고 암모니아 농도도 20 ㎍/L 이내로 유지하였다. 이러한 실험 결과로 유추할 수 있는 내용을 말하여라.

 

 

2. 체내의 항상성 유지를 위해 일어나는 피드백 작용은 대체로 신경과 호르몬의 작용으로 일어난다. 하지만 물질 대사의 과정에서도 첫 번 째 효소의 작용이 최종 대사 산물에 의해 억제됨으로써 반응이 조절되는 피드백 조절 작용을 보이기도 한다.

c d

a b C D E

 

A B

 

b’ F G H

f g

 

 

위와 같은 대사 경로에서 최종 산물 E와 H를 넣어주었더니 다음과 같은 결과가 측정되었다.

[실험 결과]

E를 첨가했을 때 E와 H가 모두 합성되지 않음
H를 첨가했을 때 E는 합성되나 H는 합성되지 않음

이러한 실험 결과로부터 이 대사 경로의 반응 조절 과정을 간단히 적어라.

 

 

3. 초파리의 침샘 염색체 일부에 1-6 까지의 6개의 띠가 관찰되며, 그 외에는 a-f의 유전자가 위치하지만 그 순서는 알지 못한다. 아래와 같이 결실이 일어났을 때, 유전자에 의한 형질이 발현되지 않을 때는 -로, 형질이 발현될 때는 +로 나타내면 아래의 표와 같다. 아래 자료를 기초로 유전자 a-f의 배열 순서를 바르게 나타내라. (단, 유전자 a-f는 대립 유전자에 대하여 우성이며 결실된 부분의 상동염색체에서는 항상 열성 유전자가 위치한다고 가정한다.)

   

1 2 3 4 5 6

  유전자

종류

a b c d e f
결실1

결실2

결실3

결실4

결실5

    결실1

결실2

결실3

결실4

결실5

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

 

 

4. 다음은 세포 내의 염색체를 모식적으로 나타낸 것이다. 각 세포의 핵형을 적어라.(예, 2n=46)

 

□ ◁

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(1) 말론산을 첨가하였을 때, TCA 회로에 어떤 현상이 일어나게 되겠는가?

 

 

(2) 위의 현상이 생기는 이유를 간단히 적어라.

 

 

6. 방사성 동위 원소 3H로 표지한 티미딘을 세포에 주입한 후 자기 방사법으로 추적하였더니 시간에 따라 세포 내에서의 방사성 위치가 아래 그림과 같이 측정되었다.

 

(1) 위의 실험은 어떤 내용을 알아보기 위한 것인가?

 

(2) 티미딘은 어떤 화학 물질인가?

 

 

7. 다음 도표는 새끼를 밴 쥐의 대정맥, 자궁 동맥, 자궁 정맥에서 혈액을 채취하여, 혈장 속의 3가지 화합물(안드로스테네디온, 테스토스테론, 에스트로겐)의 농도를 측정한 것이다.

  안드로스테네디온     테스토스테론     에스트로겐

 

위의 실험 결과로부터 얻을 수 있는 내용을 간단히 적어라.

 

 

8. 다음은 어떤 삼림의 물질 생산에 대하여 조사한 결과이다. 이 삼림의 호흡량을 a, b, c, d의 식으로 나타내라.

총생산량 생장량 피식량 고사량
a b c d

 

9. 다음은 발생에 관한 여러 실험 내용들이다.

[실험 1] 루는 개구리의 2세포기 알 중 한 개를 뜨거운 침으로 찔렀더니, 나머지 한 할구가 발생하여 불완전한 배가 형성되는 것을 관찰하였다.

[실험 2] 브리그스와 킹은 개구리 낭배의 창자에서 핵을 뽑아내어 미리 핵을 제거한 무핵의 난자에 주입하여, 정상적인 개구리를 발생시키는 데 성공하였다.

[실험 3] 드리쉬는 성게의 2세포기 알을 흔들어 분리시킨 후, 각각의 할구로부터 완전한 유생을 발생시켰다.

[실험 4] 슈페만은 도롱뇽 낭배기의 원구 상순부를 떼어내어 반대편에 이식시켜 신경관이 둘인 2차배를 형성하는데 성공하였다.

[실험 5] 당근의 형성층을 얇게 잘라 배양하면 세포 분열을 통해 세포덩어리(캘러스)를 형성하며, 배양액 속에서 점차 분화되어 완전한 당근으로 자란다.

(1) 17세기의 어떤 과학자는 정자 속에 아주 축소된 사람이 들어있어 난자와 수정이 되면 난자의 영양분을 섭취하여 그대로 자라서 태어난다고 주장하였다. 그러나 과학이 발달함에 따라 이런한 주장은 자취를 감추게 되었는데, 이러한 주장을 무너뜨린 실험 내용을 모두 골라라.

 

 

(2) 동물이 정상적으로 발생하려면 유전자 이외에도 세포질의 영향을 받아야 된다. 이를 입증한 실험을 골라라.

 

 

10. 다음은 우리나라 산에 서식하는 소나무와 참나무의 특징을 조사한 것이다.

⑴ 어린 소나무는 빛의 세기가 강해도 생장한다.

⑵ 어린 참나무는 약한 빛에서만 생장할 수 있다.

⑶ 소나무의 생장 속도는 참나무보다 빠르다.

⑷ 소나무의 씨는 날개가 있고, 참나무의 씨는 무거운 열매이다.

(1) 이 지역의 식물 군집에서 산불이 일어난 후, 이 지역에 분포하는 소나무와 참나무의 생체량의 변화 과정을 다음 그래프에 간단히 나타내라.

 

 

 

 

 

극상

: 소나무

――― : 참나무

  시간  

 

(2) 이 지역에서 극상이 형성될 때까지 소나무와 참나무의 성장에 영향을 주는 요인을 모두 적어라.

 

11. 다음은 초파리의 눈 색깔에 관하여 모델 실험을 한 내용이다.(초파리의 눈 색깔은 붉은색이 흰색에 대해 우성이고 이 유전자는 X 염색체에 자리한다.)

․상자 Ⅰ에 흰 콩 10개와 붉은 콩 90개를 넣는다.

․상자 Ⅱ에 흰 콩 5개와 붉은콩 45개, 그리고 짧은 막대 50개를 넣는다.

(1) 콩이 눈 색깔을 결정하는 유전자라 하고, 콩의 색깔이 눈의 색깔을 나타낸다고 하면, 짧은 막대는 무엇을 의미하는가?

 

 

(2) 초파리 수컷의 눈 색깔에 관한 유전자형을 알아보는 데 알맞은 방법은?

① 상자 Ⅰ과 상자 Ⅱ에서 콩을 한 개 씩 꺼내어 짝짓는다.

② 상자Ⅰ에서 콩 1개와 Ⅱ에서 막대기 한 개를 꺼내어 짝짓는다.

③ 상자 Ⅰ에서 콩 두 개를 꺼내어 짝짓는다.

④ 상자 Ⅱ에서 콩 1개와 막대기 1개를 꺼내어 짝짓는다.

⑤ 상자 Ⅰ과 콩 2개와 Ⅱ에서 콩 1개 막대기 1개를 꺼내어 짝짓는다.

 

 

(3) 위에서 붉은색의 암컷과 흰색의 수컷 사이에서 흰색의 암컷이 나올 확률을 구하라.

 

 

 

12. 1940년 대 크렙스 회로를 연구할 때에도 다음의 실험에 대해서는 그 의문이 쉽게 풀리지 않았다.

활발히 활동하는 근육 조직에서 방사성 동위원소로 표지된 활성 초산(CH3C14OOH)과 시트르산을 함께 넣으면, 2개의 산기 중에 한쪽 산기에서만 방사성을 띤 α-케토글루타르산이 생성된다.

COOH C14OOH

CH2 CH2

HO-C-COOH —-> CH2

CH2 C=O

COOH COOH

 

시트르산 α- 케토글루타르산

 

시트르산이 대칭적인 구조를 갖고 있음에도 불구하고 생성된 α-케토글루타르산에서는 항상 한쪽 산기에서만 방사능을 갖게되는 이유를 효소의 입체 구조로 설명하여라.

 

 

13. ΦΧ174는 외가닥 DNA를 유전자로 갖는 바이러스이다. 이 바아러스의 DNA 염기 조성을 조사해 보니 A가 32%, G가 16%, C가 31%이었다. T는 몇 %인가?

 

 

14. 어떤 플라스미드를 제한 효소 EcoRⅠ, BamHⅠ, Hae Ⅲ로 충분히 처리하여 전기 영동시켰더니 다음과 같은 밴드가 나타났다.(단위: 염기 쌍)

사용한 제한 효소 나타난 밴드(DNA 조각)
EcoRⅠ 5200
BamHⅠ 1000, 4200
Hae Ⅲ 1500, 3700
EcoRⅠ, BamHⅠ 1000, 1400, 2800
EcoRⅠ, Hae Ⅲ 1500, 1700, 2000
BamHⅠ, Hae Ⅲ 300, 700, 800, 3400
EcoRⅠ, BamH, Hae Ⅲ 300, 700, 800, 1400, 2000

 

(1) 이 플라스미드의 길이는 몇 염기쌍인가?

 

(2) 이 플라스미드의 제한 효소 지도를 그려라.

 

(3) 이 플라스미드를 벡터로 사용하여 어떤 유용한 유전자를 대장균에 이식하려고 한다. 이 때 제한 효소로 BamHⅠ보다 EcoRⅠ을 사용하는 것이 유리하다고 한다. 그 이유를 간단히 적으라.

 

15. 센다이 바이러스는 인간의 세포와 생쥐의 세포를 융합시켜 하나의 세포로 만드는 데 사용된다. 그런데 이 융합 과정을 통해 싱어와 니콜슨이 제안한 유동 모자이크설(fluid mosaic model)의 막유동성을 입증되었다. 이 실험 내용을 설명하라.

 

 

 

1 (1) 체내의 아미노산(특히 아르기닌)을 고갈시키기 위해
(2) 오르니틴에서 아르기닌이 합성됨
2 E는 a과정을 억제하고 H는 b'(또는 f나 g)과정을 억제함
3 b-a-c-e-d-f
4 n=6, 2n=12, 2n=6, 3n=6, 6n=12
5 (1) 숙신산이 축적되고 말산이 감소된다.
(2) 말론산이 숙신산의 경쟁적 저해제로 작용
6 (1) 세포분열시 염색체의 형성과 이동을 알 수 있다.
(2) 염색체(DNA)의 성분 — 티민 뉴클레오티드
7 안드로스테네디온으로부터 테스토스테론과 에스트로겐이 자궁에서 합성됨
8 a-(b+c+d)
9 (1) 실험 2, 3, 4, 5
(2) 실험 4
10 (1) 생략
(2) 빛의 세기, 토양의 양분 등
11 (1) Y 염색체
(2)
(3) 1/22 2pq/p2+2pq × 1/2 × 1/2 p=0.9 q=0.1
12 효소가 기하이성질체를 인식하기 때문에 — 시트르산의 3번째 탄소(중심 탄소)를 중심으로 2가지 기하이성질체를 갖는데 효소는 이를 정확히 인식하여 한 -COOH 에서만 반응을 한다.
13 21 %
14 (1) 5200
(2) 생략
(3) BamH I 은 2군데에서 끊어지므로 여러 종류의 재조합 DNA가 생기고, 복제원점(ori)이나 marker 의 문제가 생긴다.
15 서로 다른 막단백질(형광으로 분별)이 융합 세포에서 고루 섞인다.

 

조상환

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