제 12 회 전국 중․고등학생 수학․과학 경시대회 고등생물부문 본선 2차(실험) 문제

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제 12 회 전국 중․고등학생 수학․과학 경시대회

고등생물부문 본선 2차(실험) 문제

1.

(1) 마이크로미터를 사용하여 다음 프레파라트에 있는 포자의 가로, 세로의 길이를 구해보시오. 반드시 단위를 쓰시오.

단, 400배로 관찰했을 때 대물마이크로미터 (굵은선)와 접안마이크로미터 (가는 선)의 눈금은 왼쪽그림과 같고, 대물마이크로미터 한 눈금 길에는 10㎛이다.

 

가로: ( ) 세로: ( )

 

(2) 무궁화의 화식도를 그리시오.

 

(3) 다음 두 군집의 유사도를 계산하시오.(단, 각 기호는 종을 의미한다.)

유사도지수 = 2c/(a+b) (a는 A군집의 종수, b는 B군집의 종수, C는 공통인 종수)

 

(4) 다음 시험대에 있는 시약을 사용하여 녹말이 들어 있는 시험관을 찾아보시오.

 

2. 현미경 아래에 있는 것은 초기 발생 단계의 개구리 배 (Xenopus embryo)이다. 그 중 낭배를 골라라.

 

낭배라고 주장하는 근거는?

 

 

3. 아메바의 수축포 관찰 실험

 

(1) 다음 그림과 같이 슬라이드 글라스 위에 커버 글라스 조각을 올려놓고 아메바 배양액을 한방을 떨어뜨린 다음 커버 글라스를 덮어서 프레파라트를 만들어라.

 

(2) 프레파라트를 현미경에 올려놓고 아메바를 가장 잘 볼 수 있도록 배율, 조명 상태 등을 조절한 다음 수축포를 찾았으면 손을 들어라.

 

4. 비커에 대장균이 들어있는 100ml의 액체가 담겨있다. 이 액체 1ml당 들어있는 대장균의 수를 알아보기 위하여 다음의 기구와 배지를 가지고 실험을 하려고 한다. 구체적인 실험 과정을 쓰고 각 과정에 대한 논리적인 근거를 쓰시오.

단, 액체 1ml당 1개에서 1010개까지 대장균이 들어있을 수 있다.

준비된 배지에서 모든 대장균이 살 수 있다.

직경 9cm의 페트리접시에서 보통 300~500개의 콜로니를 셀 수 있다.

 

기구와 배지

원심분리기, 배양기(37℃), 교반기, 피펫(1ml, 10m1), 저울, 여러 가지 크기의 비커, 액체배지와 고체배지

 

5. 녹색 식물의 광합성에 이산화탄소가 필요하다는 가설을 검증하기 위한 실험을 설계하시오.

 

가설 : 녹색 식물의 광합성에 이산화탄소가 필요하다

 

실험을 위한 가설로부터의 예측 :

 

실험 설계 :

 

 

제 12 회 전국 중․고등학생 수학․과학 경시대회

고등생물부문 본선 2차(실험) 문제 풀이

1.

(1) (5점) 대물마이크로 미터 눈금 6개에 접안마이크로밑의 눈금 24개가 겹치므로 접안마이크로미터 한 눈금의 길이는 (6×10)/24=2.5㎛이며, 포자의 가로, 세로는 각각 접안마이크로 미터 X개와 Y개에 걸쳐 있으므로, 가로는 X×2.5㎛, 세로는 Y×2.5㎛이다.

접안마이크로미터 한 눈금의 길이 계산-계산과정과 함께 2.5㎛ 쓴 경우 3점 눈금길이를 잘못 계산한 경우 감점 1점

포자의 크기 계산 2점

 

(2) (5점)

암술, 수술의 수, 꽃잎의 수, 꽃받침의 수, 꽃잎과 꽃받침의 모양에 각각 1점씩

 

(3) (5점)

a=6, b=7, c=4이므로 4×2/(6+7)=8/13

a, b, c는 맞았지만 수식을 잘못 사용한 경우, 2점

a, b, c의 수치는 정확하지 않지만 수식은 맞는 경우, 2점

 

(4) (5점) 3번 시험관

 

2.

낭배를 찾은 경우 (10점)

낭배라고 생각되는 이유 (10점)

낭배를 찾지 못하면 (0점)

페트리 접시 속에는 미수정란, 포배, 낭배, 신경배가 각각 1개씩 들어있다. 미 수정란은 분열을 하지 않아서 표면이 매끄럽다. 포배는 많은 수의 할구로 이루어져 있으나 원구가 형성되지 않은 상태이다. 낭배는 적도 아랫부분에 할구의 함입이 일어나 원구가 검은 띠 모양의 곡선으로 관찰된다. 신경배는 윗부분에 신경판 또는 신경관이 직선으로 형성되어 있다.

 

 

3. 채점기준

현미경 조작 (1점)

프레파라트 제작 (4점)

조명 (2점)

배율 (2점)

아메바관찰 (1점)

수축포 관찰 (10점)

 

4. 채점기준 각 5점씩

희석 방법

개체수를 모름

실험 설계

콜로니(colony) 개념

 

5.

실험을 위해 가설로부터 논리적인 예측이 진술되었는가? (3점)

실험 설계의 내용이 가설 검증에 타당한가? (4점)

변인 통제가 고려되고 있는가? (3점)

이산화탄소의 양 또는 유무를 측정하는 방법이 타당한가? (3점)

독립 변인의 조작 방법이 구체적인가? (4점)

종속 변인의 측정 방법이 구체적인가? (3점)

제 12 회 전국 중․고등학생 수학․과학 경시대회

고등학생부문 시도 2차(실험) 문제

 

1. 책상 위에 놓인 재료와 기구만을 사용하여 봉선화의 관다발을 관찰하여라.

 

준비물: 봉선화 줄기, 면도날, 샬레, 스포이트, 핀셋, 커버글라스, 슬라이드 글라스, 100-450배용 현미경, 증류수

 

 

2. 다음 준비물을 이용하여 물음에 답하여라.

 

준비물: 성숙한 수컷(♂)과 암컷(♀) 개구리, 현미경(100배, 400배), 슬라이드글라스, 커버글라스, 양서류 링거액, 스포이트, 해부기 세트(가위, 정소파쇄용 예리한 핀셋 1인당 2개, 샬레)

 

(1) 성숙한 암, 수의 외형적 특징(차이점)을 설명하여라.

 

(2) 수컷을 택해서 정소를 찾아라.

 

(3) 정소를 적출해서 정자를 관찰하여라.

3. 준비물을 이용하여 다음 물음에 답하여라.

 

준비물: 달개비, 동백잎, 양파, 당근, 현미경, 스포이트, 증류수, 면도날, 커버글라스, 슬라이드 글라스, 핀셋

 

(1) 실험대위의 재료들 중에서 잎의 책상조직을 가장 잘 관찰할 수 있는 재료를 선택하여 라.

 

(2) 그 재료로 프레파라트를 만들어라.

 

(3) 프레파라트를 재물대에 올려놓고 책상조직을 가장 잘 볼 수 있도록 배율, 조명상태 등을 조절한 다음 손을 들어라.

 

 

4. 사람과 mouse 세포를 융합하면 융합직후 융합세포에는 사람과 mouse의 모든 염색체가 있지만 세포분열이 시작되면서 사람의 염색체만 무작위적으로 없어지게 된다. 즉 각각의 융합세포는 몇 번의 세포분열을 거치면서 서로 다른 사람염색체를 가진 세포주(cell line이라 함)가 된다. (예, 세포주 α는 mouse의 모든 염색체와 사람 염색체 5, 10, 15, 20을 가지고 있고, 세포주 β는 mouse의 모든 염색체와 사람 염색체 4, 8, 12, 16, 20을 가지고 있다)

1985년 Carson이라는 과학자는 혈액응고에 관련된 blood coagulation factor Ⅲ를 만들어내는 사람 유전자 F3을 찾기 위하여 사람과 mouse의 세포를 융합하여 여러 종류의 세포주를 얻었다.

다음의 실험결과로부터 유전자 F3은 몇 번 염색체에 있는지 논리적으로 설명하여라.

 

<결과>

융합세포주 세포의 Factor Ⅲ 유무 융합세포에 있는 사람염색체
1 없음 8,14,7,X
2 없음 2,4,5,6,7,8,10,11,14,17,19,20,21,X
3 없음 2,3,5,6,8,10,11,13,14,17,18,21,X
4 없음 1,3,7,8,10,12,14,15,17,X
5 없음 1,2,3,4,5,6,7,9,10,11,12,13,16,17,18,19,20,21,22,X
6 없음 3,4,10,11,13,14,16,17,18,20
7 없음 2,3,5,6,10,12,17,18,21,22,X

5. 다음 내용을 읽고, 학생이 잣까마귀의 행동을 연구하는 생물학자라면 어떻게 연구하겠는지 그 방법을 고안해 보아라.

 

잣까마귀의 행동을 관찰한 결과, 잣까마귀는 가끔 열매를 땅 속에 묻어두고, 후에 그 곳에 다시 와서 숨겨둔 열매를 찾아 먹는다는 것을 발견하였다. 그러면 “잣 까마귀는 열매를 숨겨 놓은 위치를 어떻게 알아낼까?”

잣까마귀의 행동을 더 자세히 관찰한 결과, 잣까마귀가 주로 통나무나 바위 근처에 열매를 묻어 두고 그런 장소를 가장 자주 뒤진다는 것을 알게되었다

 

탐구 문제: 잣 까마귀는 열매를 숨겨 놓은 위치를 어떻게 알아낼까?

 

(1) 가설:

 

(2) 실험을 위한 가설로부터의 예측 :

(3) 실험 설계 :

제 12 회 전국 중․고등학생 수학․과학 경시대회

고등학생부문 시도 2차(실험) 문제풀이

 

1. 20점

<수행 평가항목>

(1) 샬레에 증류수를 2/3가량 채워 놓는가? 이 행동은 익숙한가?

(2) 면도날로 봉선화의 줄기를 가로로 가능한 얇게 잘라 샬레에 띄우는가? 여러 번 반복하는가? 자르는 행동이 주의 깊고 세심한가?

(3) 샬레에 모은 봉선화줄기의 단면 중에 가장 얇은 것을 골라 슬라이드글라스의 중앙에 놓고 증류수 한 방울을 떨군 다음 커버글라스를 덮을 때 기포가 들어가지 않도록 주의 깊게 덮는가? 덮을 줄 아는가?

(4) 현미경으로 검경하는 과정은 올바른가? 저 배율로부터 고배율로 관찰하는가? 현미경을 관찰한 경험이 있는 것으로 판단되는가?

(5) 스케치를 올바르게 하는가? 물관, 부름켜, 체관은 바르게 관찰되었는가?

 

* 위 수행평가는 담당교사의 재량으로 가감하여 평가하기 바란다

 

2. 20점

(1) (실물을 주지 않은 상태에서 답안을 작성하게 한다) (3점)

일반적으로 암컷이 크며 배가 퉁퉁하다.

수컷에는 울음주머니가 있다.

수컷의 앞다리 엄지발가락 기부에 두툼한 생식혹이 있다.

 

(2) (수컷 개구리를 해부하여 정소를 찾게 한다) -채점자는 그림을 참조할 것 -(2점)

 

 

(3) (15점)

 

① 정소를 떼어내어 링거액 1-2 ml이 든 샬레로 옮긴다.

② 핀셋으로 정소를 파쇄시켜 현탁액을 만든다.

③ 스포이트로 소량의 현탁액을 슬라이드 글라스로 옳기고 커버글라스로 덮는다.

④ 먼저 100배로 관찰한 후 고배율(400x)로 정자의 머리와 꼬리를 구별하고 헤엄 치는 모습을 관찰한다.

 

3. 20점

채점자 점검 사항

① 손을 든 시간

② 동백(잎이 두터우므로)

③ 프레파라트 제작 상태가 양호한가

절편제작 과정에서 당근 사용여부,

절편의 두께

물 한 방울 첨가 여부

④ 책상조직을 보여주었는가

초점 조절의 적절성

배율 선택의 적절성

시야의 조명 상태

조리개 조절이 적절히 되었는가

잎맥의 잎의 상하를 구분할 줄 아는가

 

4. 20점

가능한 염색체(cell line 4와 5번에 있는 염색체)는 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, X이다. 이중에서 Cell line 1, 2, 3, 6, 7에 있는 염색체를 모두 제거하면 1, 9, 15가 남는다. 이 3개중에서 cell line 4, 5번에 모두 있는 염색체여야만 한다. 그러면 1번 염색체가 답이 된다.

 

 

5. 20점

<평가 준거>

① 탐구 문제에 대해 타당한 가설을 설정하였는가? (4점)

=> (예) 잣까마귀는 숨겨 둔 먹이를 찾기 위해 근처에 있는 통나무나 바위 같은 물체를 표지물로 이용한다.

② 실험을 위해 가설로부터 논리적인 예측이 진술되었는가? (4점)

=> (예) 이 가설 (잣까마귀는 숨겨 둔 먹이를 찾기 위해 근처에 있는 통나무나 바위 같은 물체를 표지물로 이용한다)이 참이라면, 먹이를 숨겨 둔 뒤 근처 에 있는 물체(통나무나 바위)를 옮겨 놓으면 그 열매를 찾지 못할 것이다.

③ 실험 설계의 내용이 가설 검증에 타당한가? (3점)

=> (예) 울타리를 친 넓은 야외 공간에 잣까마귀를 가두어 두고, 작은 바위 (또는 통나무) 근처에 열매를 숨기기를 기다린다. 잣까마귀가 열매를 숨기는 위치들을 지도에 표시한다. 그리고 나서 잣까마귀가 열매를 숨긴 장소 근처의 물체 중 절반은 그대로 두고, 나머지 반은 근처에 있는 다른 곳으로 위치를 옮겨 놓는다. 후에 잣까마귀가 열매를 찾은 곳과 찾지 못한 곳을 조사한다. 조사 결과 잣까마귀가 물체를 옮기지 않은 곳에서만 열매를 찾아내면 가설을 수용한다.

④ 변인 통제가 고려되고 있는가? (3점)

=> (예) 잣까마귀가 열매를 숨긴 장소 근처의 물체 중 절반은 그대로 두고, 나머지 반은 근처에 있는 다른 곳으로 위치를 옮겨 놓는다. 그러면 이 두 종류에서 물체의 위치를 제외한 나머지 조건은 같다고 할 수 있다. 실험군은 물체를 다른 곳으로 옮긴 위치들이고, 대조군은 물체의 위치를 변경하지 않고 그대로 둔 위치들이다.

⑤ 독립 변인의 조작 방법이 구체적인가? (3점)

=> (예) 열매를 숨긴 장소들에서 절반은 근처에 있는 물체의 위치를 변경하고 기록한다.

⑥ 종속 변인의 측정 방법이 구체적인가? (3점)

=> (예) 잣까마귀가 물체의 위치를 변경한 곳과 변경하지 않은 곳에서 각각 열매를 찾아내는지를 기록한다.

제 11 회 전국 중․고등학생 수학․과학 경시대회

고등학생부 생물 본선(실험) 문제

 

 

1. 곰팡이의 생장과 온도는 어떤 관계가 있는지에 대해 가설을 설정하고 그 가설을 검증하기 위한 실험을 설계하시오 (40점).

 

2. 다음의 서열을 보고 답하시오 (40점).

① 가능한 유전자를 밑줄로 표시해 보시오.

② 위 염기 서열 data로부터 얻을 수 있는 유전자 수는? 그리고 단백질의 크기는?

③ 위 염기 서열 data로부터 얻을 수 있는 그 밖의 모든 정보를 말해보시오.

※ 아미노산의 평균 분자량은 120 Dalton이다.

 

Second letter of codon
 

First

letter of

codon

(5’end)

  U C A G
U UUU Phe

UUC Phe

UUA Leu

UUG Leu

UCU Ser

UCC Ser

UCA Ser

UCG Ser

UAU Tyr

UAC Tyr

UAA Stop

UAG Stop

UGU Cys

UGC Cys

UGA Stop

UGG Trp

C CUU Leu

CUC Leu

CUA Leu

CUG Leu

CCU Pro

CCC Pro

CCA Pro

CCG Pro

CAU His

CAC His

CAA Gln

CAG Gln

CGU Arg

CGC Arg

CGA Arg

CGG Arg

A AUU Ile

AUC Ile

AUA Ile

AUG Met

ACU Thr

ACC Thr

ACA Thr

ACG Thr

AAU Asn

AAC Asn

AAA Lys

AAG Lys

AGU Ser

AGC Ser

AGA Arg

AGG Arg

G GUU Val

GUC Val

GUA Val

GUG Val

GCU Ala

GCC Ala

GCA Ala

GCG Ala

GAU Asp

GAC Asp

GAA Glu

GAG Glu

GGU Gly

GGC Gly

GGA Gly

GGG Gly

 

 

 

Sequence for Question 3

 

  GGCATAATAA TATGGAATAT TCACAAGAA ACTCTCTGAA CTCGCGCCAC
51 GCGAACGGCA TAACTTTATT TATTTCATGC TGTTCTTTTT CTTTTACTAT
101 TTCATTATGT CAGCCTACTT TCCTTTTTTT CCGGTGTGGC TGGCGGAAGT
151 TAACCATTTA ACCAAAACCG AGACAGGGAT CGTATTCTCC TGCATTTCGC
201 TATTCGCCAT CATTTTCCAG CCGGTATTTG GCCTGATTTC CGATAAGCTC
251 GGCCTGCGCA AGCATCTGCT GTGGACGATT ACGATATTAT TAATCCTGTT
301 TGCCCCCTTC TTTATTTTTG TTTTCTCGCC ATTGCTGCAG ATGAATATCA
351 TGGCGGGCGC GCTGGTGGGC GGTGTATATC TGGGGATCGT TTTCTCCAGC
401 CGCTCCGGGG CGGTAGAAGC CTATATTGAA CGCGTCAGCC GCGCCAACCG
451 TTTTGAATAC GGTAAAGTGC GCGTCTCAGG CTGCGTCGGC TGGGCGCTGT
501 GCGCCTCCAT CACCGGTATT TTGTTTAGTA TCGACCCCAA TATTACCTTC
551 TGGATCGCCT CCGGTTTCGC GCTGATCCTC GGCGTGCTGC TGTGGGTCTC
601 AAAACCGGAG AGCAGCAATA GCGCTGAGGT TATTGACGCC CTGGGCGCCA
651 ACCGTCAGGC CTTCTCAATG CGTACCGCCG CCGAGCTTTT CCGGATGCCG
701 CGCTTCTGGG GCTTTATTAT ATACGTGGTT GGCGTCGCCA GCGTCTATGA
751 CGTTTTCGAC CAGCAGTTCG CCAACTTTTT TAAAGGCTTC TTCTCCAGCC
801 CACAGCGCGG CACCGAAGTC TTTGGCTTCG TGACCACCGG TGGGGAATTA
851 CTCAATGCGC TGATCATGTT CTGCGCGCCG GCGATTATTA ACCGAATTGG
901 TAGGCTCGTC GCCCTGTTAA TTGCCGGGTT GATTATGTCA GTGCCAATTT
951 TAGGCTCGTC TTTCGCCACC TCGGCGGTGG AAGTCATTAT ATTAAAAATG
1001 CTGCATATGT TTGAGATCCC GTTCCTGCTG GTCGGCACCT TTAAATATAT
1051 CTCCTCGGCA TTTAAGGGAA AACTCTCGGC GACGCTGTTC CTGATCGGCT
1101 TTAATTTATC GAAGCAGCTT TCAAGCGTGG TGCTCTCGGC GTGGGTAGGA
1151 CGGATGTATG ACACCGTCGG CTTCCATCAG GCTTATCTGA TCCTGGGCTG
1201 TATCACCCTG AGCTTTACCG TTATTTCGCT GTTTACCCTG AAAGGCAGCA
1251 AAACGCTGCT GCCGGCCACG GCATAAACAC AAGGCCGCCG GAAAGCCTCC
1301 CTC        

 

3. 잔디, 토끼풀, 강아지풀, 바랭이, 참쑥이 자라는 풀밭에 1m×1m의 방형구(소방형구의 크기는 10cm×10cm)를 설치한 그림을 보고 이 풀밭의 우점종을 결정하여라 (40점).

 

<개체당 차지하는 면적>

 

◎ 잔디 2㎠ ◇ 토끼풀 10㎠ ● 강아지풀 4㎠

▲ 바랭이 12㎠ ♧ 참쑥 15㎠

 

               
잔디              
토끼풀              
강아지풀              
바랭이              
참쑥              
               

 

① 우점종 :

② 이 풀밭은 군락이다.

 

 

4. 다음의 sample을 주어진 작은 접시(falcon dish)에 옮겨 해부 현미경으로 관찰하고, 다음에 답하시오 (40점).

 

준비물 : 고정된 개구리 초기배(상실기 또는 이른 포배기)가 담긴 petridish, 스포이트, 해부현미경, F61con dish

(제한시간 2분)/(구두 질문)

① 관찰한 sample은 무엇인가? (자세히 설명)

 

② 위(1번)의 문제에 대해 그와 같이 답한 근거는?

 

5. 아메바 배양액을 한 방을 떠서 현미경 옆에 있는 지시사항을 따라 프레파라트를 만들어 현미경시야에서 수축포를 찾아 감독관에게 보여주고, 다음의 사항을 지면을 통하여 설명하시오(40점). 단 수축포를 감독관에게 보여줄 때는 아메바 내에서 수축포라고 생각되는 구조물을 현미경 시야의 중앙에 위치하게 하십시오.

프레파라트 만드는 방법
준비물 : 커버 글라스, 슬라이드 글라스, 스포이트, 커버글라스 조각, 아메바 배양액(Amoeba proteus), 저장액과 고장액(아메바 배양액의 염농도를 달리한 용액), 거름종이, 휴지

방법

1. 슬라이드 글라스를 준비하고 이 위에 커버글라스의 너비만큼 떨어지게 커버글라스 조각을 올려놓습니다; 커버글라스 조각을 이용하여 다리를 만드는 것은 샘플인 아메바가 커버글라스를 덮을 때의 압력 때문에 터지지 않도록 하는 것입니다.

2. 스포이트를 이용하여 아메바를 포함한 아메바 배양액을 한 방울을 떠서 이를 커버글라스 조각 사이에 떨어뜨립니다.

3. 이때 용액이 너무 많으면 관찰이 어려워지므로 준비된 거름종이로 용액을 조심스럽게 조금 제거하고 커버글라스를 덮습니다.

3′. 필요하다면 이때 저장액 또는 고장액 용액을 조금 첨가한 후에 커버글라스를 덮으십시오.

4. 프레파라트 주위의 여분의 용액이나 이물질을 거름종이나 휴지로 제거한 뒤 표본을 현미경의 제물대 위에 올려놓고 관찰을 시작합니다.

아메바의 내용물이 잘 보이는 배율에서 관찰하고 관찰한 내용을 감독관에게 보여준 후 문제지의 내용에 따른 해답을 기술하십시오.

 

 

① 프레파라트를 만들 때 저장액이나 고장액을 사용하셨습니까? 예 / 아니오

아니오라고 대답한 경우 : 각각을 사용하였다면 어떤 차이가 있었을 까요?

예라고 대답한 경우 : 왜 그 용액을 사용하였는지에 대해 설명하시고, 사용한 용액에 의하여 사용하지 않은 결과와 비교 하였을때 변화가 있었다면 그것은 무엇이었을지 기술하십시오.

 

② 본인이 현미경시야에서 관찰하여 감독관에게 보여준 세포내 구조물을 왜 수축포라고 생각하셨습니까? 특징을 포함하여 자세히 기술하여 주십시오.(관찰하는 동안의 변화가 있었다면 이 변화의 과정과 횟수 등을 포함하여).

 

③ 프레파라트를 만들 때 문제점은 없었습니까? 잘 관찰할 수 없었다면 원인은 무엇이었을까요? 또한 어떻게 하면 관찰을 더 잘 할 수 있었을까요?

제 10 회 전국 중․고등학생 수학․과학 경시대회

고등학생부 생물 본선(실험) 해답

 

1. 실험 설계.

<평가 준거>

① 탐구 문제에 대해 가설을 설정하였는가? (2점)

② 실험을 위해 가설로부터 논리적인 예측이 진술되었는가? (1점)

③ 실험 설계 내용이 가설 검증에 타당한가? (3점)

④ 변인 통제가 고려되고 있는가? (2점)

⑤ 독립 변인의 조작 방법이 구체적인가? (1점)

⑥ 종속 변인의 측정 방법이 구체적인가? (1점)

 

2. 자료 해석.

  평가준거 배점
1 ORF를 논리적으로 설명하고 ORF를 찾아내었는가? 10점
2 단백질의 크기를 계산했는가? 10점
3 유전자의 방향성과 DNA와 RNA의 antiparallel을 이해하고 있는가? 10점
4 유전자 중복, 일반적인 유전자의 크기, intron과 exon의 경계, prokaryote, eukaryote codon usage 등 유전자의 여러 가지 특성을 첨가하였는가? 10점

 

3. 실험 수행 및 결과 해석

  밀도 빈도 피도 상대밀도 상대빈도 상대피도 중요치
잔디 22 17 44 34.37 32.08 9.80 76.34
토끼풀 25 19 250 39.06 35.85 55.68 130.59
강아지풀 8 8 32 12.50 15.09 7.13 34.72
바랭이 4 4 48 6.25 7.55 10.69 24.49
참쑥 5 5 75 7.81 9.43 16.70 33.94
합계 64 53 449 99.99 100 100  

※ 밀도, 빈도, 피도, 상대밀도, 상대빈도, 상대피도, 중요치(중요값)라는 개념이 언급되면 각 3점 ⇒총 21점

● 단, 밀도, 빈도, 피도가 언급되어 있지 않으나, 이 개념을 알고 있는 상태에서 상대밀도, 상대빈도, 상대피도를 언급하면 밀도, 빈도, 피도에 해당하는 점수를 준다.

※ 각 개념에 해당하는 측정값에 대해서 각 2점 ⇒ 총 14점

 

● 밀도, 빈도, 피도에 대해서는 모든 값이 정확하면 2점, 일부만 맞으면 1, 모두 틀 리면 0점을 준다.

● 상대밀도, 상대빈도, 상대피도, 중요치에 대해서 계산하는 방법이 맞으면 점수를 준다. 상대밀도, 상대빈도, 상대피도, 각각의 합이 100이거나 1이 되는 모든 경우에 2점을 준다. 계산하는 방법은 맞지만, 모든 칸을 채우지 못하면 감점한다.

● 밀도, 빈도, 피도의 값이 언급되어 있지 않지만, 상대밀도, 상대빈도, 상대피도의 값이 맞으면 밀도, 빈도, 피도의 값에 해당하는 점수를 준다

● 중요치는 구하는 방법이 맞으면 2점을 주지만 5칸을 다 채우지 못하면 1점 감점 한다.

① 우점종 : 토끼풀(3)

② 이 풀밭은 토끼풀 군락이다. (2점)

 

4. 관찰 및 실험기구 조작

  평가 준거 배점
1 Sample을 현미경으로 관찰할 수 있도록 잘 옮겼는가? 10점
2 현미경 조작을 잘 하고 있는가? 10점
3 관찰한 것이 무엇인지 정확히 알고 있는가? 10점
4 그렇게 판단한 근거가 타당한가? 10점

 

5.

평가항목 배점 세무항목별 평가준거 배점
프레파라아트

준비 과정

10점 지시문에 따라 정확히 준비하는가? 3점
아메바의 형태가 유지되게 하는가? 3점
저장액을 사용하는가? 2점
커버글라스 다리를 만드는가? 2점
현미경

관찰방법

10점 저배율에서 고배율로 조절하는가? 2점
대물렌즈와 접안렌즈를 이용하여 초점을 맞추는가? 2점
아메바를 제대로 찾아 관찰하고 있는가? 3점
뒷정리를 잘 하는가? 2점
수축포 관찰여부 5점   5점
지질평가 15점   15점
제 11 회 전국 중․고등학생 수학․과학 경시대회

고등학생부 생물 예선(실험) 문제 및 해답

 

1. 왼쪽 눈을 가리고 오른쪽 눈으로 아래 그림과 같은 맹점 검사표의 O를 주시하면서 검사표를 눈 가까이 또는 멀리해보면 X가 시야에서 사라지는 것으로 맹점이 있음을 확인할 수 있다.

 

가) 이로 보아 오른쪽 눈의 맹점의 위치는 황반을 중심으로 상, 하, 좌, 우 어디에 있는가?

나) 그렇게 판단하는 이유를 그림을 그려서 설명하여라.

 

 

가. 황반을 중심으로 왼쪽(코 방향)에 위치한다.

나. 그림과 같이 O가 황반에 맺히고 거리에 따라 X가 맹점에 맺힐 때 보이지 않게 된다.

 

 

 

 

2. 정자와 난자의 핵에는 초기 세포에 비하여 염색체 수가 반으로 줄어들어 있다. 다음은 수많은 정자가 난자에 도달한 사진이다. 수많은 정자가 난자에 도달하였음에도 불구하고 수정란의 염색체 수가 생식세포의 두 배(2n) 밖에 되지 않는다. 왜 두 배(2n)가 초과하면 안 되는지의 이유를 설명하고 2n을 유지시키는 방법 또는 메카니즘을 설명하여라.

 

 

① 정자가 여러 개가 들어와 다수정이 일어나면 발생이 즉시 중단된다. 다수정이 일어나면 염색체 조합에 혼란을 일으켜 치명적이다.

② 난자는 다수정 방지 메카니즘을 가지고 있어서 단 한 개의 정자만 받아들인다. 또는 난자는 정자를 한 개만 받아들일 수 있는 메카니즘이 있기 때문이다.

③ 일시적 방지(급속 방지) : 세포막 안이 수정전 -70mV에서 수정 후 +20mv로 상승하는 전기적인 변화

④ 영구적 방지(느린 방지) : 피층 반응의 결과 수정막의 형성

 

3. 다음 탐구 상황에 대해 가설을 설정하고 자신의 가설을 검증하기 위한 실험을 설계하시오.

<탐구 상황>

실내에서 잘 자라던 화분의 화초를 햇빛이 잘 드는 화단에 옮겨 심고, 실내에서 재배할 때처럼 물을 주었는데, 옮겨심은 화초가 제대로 자라지 못했다. 왜 그럴까?

 

 

예) 가설 설정

실외에서는 빛의 세기가 강하고 바람이 있으므로 수분의 증발량과 식물의 증산작용이 훨씬 더 활발할 것이므로 보다 많은 물을 주어야 할 것이다.

예) 실험 설계

1) 실내에서 재배하던 식물과 동일한 상태의 식물이 심어진 10개의 화분을 준비한다.

2) 10개의 화분을 모두 햇볕이 잘드는 실외에 내놓고 5개의 화분은 실내에서와 같은 양의 물을 공급하고 나머지 5개의 화분은 실내에서 키울 때보다 각각 10%, 20%, 30%, 40%, 50% 더 많은 물을 공급한다.

3) 공급하는 수분의 양에 따라 식물의 생장을 시간별로 측정하여 기록한다.

4) 수분 외에 나머지 조건은 모두 동일하게 유지한다.

 

평가기준

① 설정된 가설은 탐구 문제에 대해 잠정적 해답이 되는가?

② 실험을 위해 가설로부터 논리적인 예측이 진술되었는가?

③ 실험 설계 내용이 가설 검증에 타당한가?

④ 변인 통제가 고려되고 있는가?

⑤ 독립 변인의 조작 방법이 구체적인가?

⑥ 종속 변인의 측정 방법이 구체적인가?

 

4. NaCl 0.1 몰농도 용액 1L를 만들어보시오. (NaCl = 58.44)

 

5. 다음의 10 종의 각 식물의 특징을 관찰하고 그 이름을 써라.

 

 

 

4.

① NaCl의 분자량이 58.44이므로 물 1L에 58.44g이 녹아 있으면 1M이 된다. 0.1M은 5.844g을 녹여 1L로 만들면 된다.

② 메스실린더에 물을 700-800mL정도 넣고 준비한 NaCl을 조심스럽게 넣어 녹인다.

③ 소금이 완전이 녹으면 증류수를 채워 전체 용액이 1L가 되게 맞춘다.

 

[주의]

① 몰농도는 물 1L에 용질을 녹이는 것이 아니라 용질을 녹여 최종 부피가 1L임을 알아두자

② 용액을 만들 때는 메스플라스크나 메스실린더 등 정확한 양을 측정할 수 있는 기구를 사용해야 한다.

③ NaCl을 넣고 나면 메스플라스크의 입구에 얼마간 묻는 경우가 있는데 이때는 증류수가 들어 있는 세척병으로 입구쪽을 먼저 씻어 내린 후 나머지 물을 채우면 된다.

④ 눈금을 읽을 때는 수평한 장소에 가만이 놓고 눈금선에 눈높이를 맞춘 다음 읽어야 한다.

 

5. 질경이, 강아지풀, 바랭이, 명아주, 쥐똥나무, 개망초, 제비꽃 등 주변에서 관찰 할 수 있는 식물들의 특징과 이름을 기억해 두어야 한다.

제 10 회 전국 중․고등학생 수학․과학 경시대회

고등학생부 생물 본선(실험) 문제

 

Ⅰ. 2차(실험)평가 방법

(1) 1-4번까지는 실험대 위에 제시된 질문에 대한 답을 답지에 기재한다.

(2) 5-8번까지는 실험대 위에 제시된 지시사항에 따라 직접 실험을 수행한다.

(3) 각 문제 당 제한 시간은 2분이다.

 

Ⅱ. 평가 문제

 

1. 세포의 각 구성 성분을 분리해 내기 위해 step gradient를 만들어 원심 분리하려고 한다. 5M의 설탕 용액(stock solution)을 가지고 %별로 50ml의 설탕용액을 만들려면 어떻게 하면 되는가? (설탕의 분자량은 342.3이다.)

 

(1) 50%의 설탕 용액을 만들기 위해서는 0.5M의 설탕 용액 ①______ml과 증류수 ②________ml을 섞으면 된다.

(2) 40%의 설탕 용액을 만들기 위해서는 0.5N의 설탕 용액 ①_______ml과 증류수 ②________ml을 섞으면 된다.

(3) 30%의 설탕 용액을 만들기 위해서는 0.5M의 설탕 용액 ①______ml과 증류수 ②_______ml을 섞으면 된다.

 

2. 다음의 여러 가지 동물들의 공통된 특징 중에서 가장 대표적인 것 세 가지를 답하시오.

 

3. 다음은 크로마토그래피에 의해 물질을 분리한 실험의 결과이다. 표시된 물질의 전개율(RF)을 구하시오.

 

4. 다음의 식물을 3 가지 이상의 분류 기준을 사용하여 분류하시오.

“질경이, 강아지풀, 소나무, 잣나무, 벗나무, 목련”

 

5. 다음 기구들을 이용하여 플라스크에 있는 액체를 3ml, 10ml, 50ml씩을 취해 비커에 옮기시오.

 

6. 알코올 램프를 사용하여 시험관 속의 액체를 가열하여 반응시키시오.

 

7. 현미경을 사용하여 제시된 표본을 관찰하시오.

 

8. 다음 액체 배지에는 여러 종의 미생물들이 혼합되어 있습니다. 이 미생물들을 한 종씩 분리하기 위해 고체배지에 직접 순수배양법을 이용하여 접종하시오.

 

제 10 회 전국 중․고등학생 수학․과학 경시대회

고등학생부 생물 본선(실험) 해답

 

1. 농도 변환 문제 – 정답 수 3개 5점, 2개 3점, 1개 1점

(1) 14.6ml, 35.4ml (2) 11.7ml, 38.3ml (3) 8.8ml, 41.2ml

 

2. 곤충의 분류키 – 정답 수 3개 5점, 2개 3점, 1개 1점

(1) 머리, 가슴, 배로 나뉘어 있다. (2) 날개가 두 쌍이다.

(3) 다리가 세 쌍이다. (4) 기관호흡을 한다.

(5) 외골격을 가진다. (6) 체절을 이룬다. 중 3개 작성

 

3. 크로마토그래피의 전개율 개산 – 정답 수 3개 5점, 2개 3점, 1개 1점

(1) 0.775(15.5/20) (2) 0.42(8.4/20) (3) 0.325(6.5/20)

 

4. 다음의 식물들을 3가지 이상의 분류기준을 사용하여 분류하여 검색표를 작성하시오.

① 질경이 ② 강아지풀 ③ 소나무 ④ 은행나무 ⑤ 벗나무 ⑥ 고사리

 

<평가기준>

분류기준 (0.3)

종자식물-양치식물(0.1) 겉씨-속씨(0.1) 쌍떡잎-외떡잎(1.0)

침엽수-활엽수 (1.0) 초본-목본(0.5) 잎의 모양 (0.5)

잎의 크기 (0.5) 잎의 개수 (0.5) 기타 타당한 기준 1개당 0.5점

분류의 타당도 (2.0) : 분류 기준과 식물명이 제대로 일치하는지 (1.0)

분류기준이 위계성 있게 사용되었는지 (1.0)

1-1 종자식물 ① ② ③ ④ ⑤

2-1 속씨식물 ① ② ⑤

3-1 쌍떡잎 ① ⑤

4-1 목본 ⑤

4-2 초본 ①

3-2 외떡잎 ②

2-2 겉씨식물 ③ ④

3-3 침 엽 ③

3-4 활 엽 ④

2 양치식물 ⑥

 

분류는 맞는데 검색표의 형식이 어긋날 경우 -1

분류 기준만 쓰고 식물명과 일치하지 않는 경우 -1

5. 다음 기구들을 이용하여 플라스크에 있는 액체를 3ml, 10ml, 50ml씩을 취해 비커에 옮기시오.

<평가기준>

3ml : 5ml pipette 선택 (1.0) : 5ml pipette을 선택한다.

filler 사용 (1.0) : filler를 제대로 사용한다.

10ml : 10ml mass silinder 선택 (0.5) : 10ml mass silinder를 선택한다.

mass silinder 사용 (0.5) : 눈 높이에서 볼륨을 측정한다.

스포이트나 squeezer 사용 (0.5) : 마지막 눈금을 맞출 때 도구를 이용한다.

50ml : 50ml mass flask 선택 (0.5) : 50ml mass flask를 선택한다.

mass flask의 올바른 사용(0.5) : 눈 높이에서 눈금을 읽는다.

스포이트나 squeezer 사용 (0.5) : 눈금을 맞출 때 도구를 이용한다.

 

6. 다음의 고무나무 표본을 현미경으로 사용하여 관찰하시오.

 

<평가기준>

① 현미경 관찰과정 준수 여부(1점)

ㄱ. 먼저 현미경 램프를 켠다.

ㄴ. 프레파라아트를 재물대 위에 올려놓는다.

ㄷ. 조동나사를 움직여 대물렌즈가 프레파라트에 닿을 정도로 가깝게 한다.

ㄹ. 접안 렌즈를 들여다보면서 조동나사로 상을 찾는다.

ㅁ. 미동나사로 초점을 맞춘 후 관찰한다.

② 대물렌즈의 선택(0.5점) – 저배율에서 고배율로

③ 초점 맞추기(1점) – 옆으로 보는 상태에서 대물렌즈를 표본 바로 위까지 내린 다음 접안렌즈를 올리며 관찰

④ 재물대 조작 능력(0.5점)

⑤ 관찰 후 현미경 배율 답하기(1점)

⑥ 현미경 상의 고무나무 특징 말하기(1점) – C3식물, 두 겹의 큐티큘라 층 및 관다발 등

 

7. 알코올 램프를 사용하여 시험관 속의 액체를 가열하여 반응시키시오.

 

<평가기준>

(1) 알코올 램프에 불을 안전하게 붙이는가? (1.0)

(2) 시험관의 방향이 다른 학생들을 피해서 반응시키는가? (1.0)

(3) 시험관을 흔들면서 안전하게 가열하는가? (1.0)

(4) 반응한 후에 시험관 꽂이에 바르게 꽂는가? (1.0)

(5) 알코올 램프의 불을 끈 후, 뚜껑을 열었다가 닫는가? (1.0)

 

8. 다음 액체 배지에는 여러 종의 미생물들이 혼합되어 있습니다. 이 미생물들을 한 종씩 분리하기 위해 고체배지에 직접 순수 배양법을 이용하여 접종하십시오.

 

<평가기준>

멸균 (1.5) : 멸균을 한다.

도구사용 (1.0) : loop를 이용하여 접종한다.

접종방법 (2.0) : 순수 배양법을 이용해서 plating을 한다.

알코올램프 (0.5) : 알코올램프를 제대로 사용한다.

제 10 회 전국 중․고등학생 수학․과학 경시대회

고등학생부 생물 예선(실험) 문제 및 채점기준

 

1. 현미경이 놓여 있는 곳에서부터 실험대 위로 가지고 와서 감자 조각을 요오드화칼륨 용액으로 염색하여 관찰하여 전분립을 그리게 한다.

 

준비물

재물대가 움직이는 현미경, 감자, 요오드-요오드화칼륨 용액, 슬라이드글라스, 커버글라스

 

항목 점수
① 현미경들고 이동하기  
② 현미경 렌즈 돌리기  
③ 저배율에서 고배율로 관찰하는가  
④ 재물대를 움직여 관찰하기  
⑤ 감자 조각 관찰하기  

 

① 한 손으로 손잡이를 잡고 다른 한 손으로 받침대를 받치고 안정감있게 이동하면 10점,

한 손으로 손잡이를 잡고 한 손으로 받침대를 받쳤으나 안정감이 부족하면 8점,

두 손으로 받침대를 잡고 안아서 이동하면 6점,

두 손으로 손잡이를 잡고 이동하면 4점,

한 손으로 손잡이를 이동하면 2점

 

② 현미경의 렌즈를 건드리지 않고 회전판의 접촉부위를 이용하여 돌려 관찰하면 10점,

현미경의 렌즈를 건드리지만 회전판의 접촉부위를 이용하여 돌려 관찰하면 8점,

현미경의 렌즈에 손을 대어 돌리면 4점,

현미경의 렌즈에 손을 대어 돌리면 안정감이 없으면 2점

 

③ 저배율에서 고배율로 순서대로 초점을 찾아 관찰하면 10점,

저배율에서 고배율로 순서대로 관찰하나 다시 저배율로 왔다갔다가 하면 8점,

고배율에서 저배율로 관찰하면 4점,

배율조절을 제대로 못하면 2점

 

④ 재물대를 충분히 아래로 내린 상태에서 양손으로 조동나사, 미동나사 순으로 작동하면 10점,

재물대를 충분히 아래로 내린 상태에서 양손으로 미동나사, 조동나사 순으로 작동하거나 재물대를 충분히 내리지 않고 조동나사, 미동나사를 작동하면 6점,

재물대와 작동나사의 이용을 제대로 하지 못하면 2점

 

⑤ 감자조각을 자른 후, 잘게 잘 흩은 다음 요오드화칼륨 용액을 적당히 떨어뜨린 후 전분립을 제대로 관찰하였으면 10점,

감자 조각을 자른 후, 잘게 잘 흩은 다음 요오드화칼륨용액을 적당히 떨어뜨린 후 전분립을 제대로 관찰하지 못하거나 감자 조각을 잘게 흩지는 못했어도 전분 립을 제대로 관찰하면 7점,

감자조각을 잘 흩지 못하고 전분립을 제대로 관찰하지 못하면 3점

 

2. 양파를 주고 양파의 표피세포를 관찰하여 그리게 한다.

 

준비물 : 재물대가 움직이는 현미경, 양파, 아세트산 카아민, 슬라이드글라스, 커버글라스

 

항목 점수
① 양파세포로 관찰 시료 만들기  
② 양파세포 관찰하기  
③ 저배율에서 고배율로 관찰하는가  
④ 재물대를 움직여 관찰하기  

 

① 양파의 표피세포를 잘 벗겨(한 층의 세포) 아세트산카아민을 적당량 떨어뜨려 관찰하면 10점

양파의 표피세포를 잘 벗기지 못하고 여러 겹의 세포층으로 아세트산카아민을 적당량 떨어뜨려 관찰하거나 양파세포를 잘 벗겼지만 시료를 잘 만들지 못하면 7점,

양파세포를 잘 벗기지 못하고 관찰을 제대로 못하면 3점

 

② 양파 세포의 특징(식물세포의 특징)을 잘 관찰하여 그리면 10점,

양파 세포의 특징(식물세포의 특징)중 일부만 관찰하여 그리면 7점,

양파 세포의 특징을 제대로 관찰하지 못하면 3점

 

 

③ 저배율에서 고배율로 순서대로 초점을 찾아 관찰하면 10점,

저배율에서 고배율로 순서대로 관찰하나 다시 저배율로 왔다갔다가 하면 8점,

고배율에서 저배율로 관찰하면 4점,

배율조절을 제대로 하지 못하면 2점

 

④ 재물대를 충분히 아래로 내린 상태에서 양손으로 조동나사, 미동나사 순으로 작 동하면 10점,

재물대를 충분히 아래로 내린 상태에서 양손으로 미동나사, 조동나사 순으로 작 동하거나 재물대를 충분히 내리지 않고 조동나사, 미동나사를 작동하면 6점,

재물대와 작동나사의 이용을 제대로 하지 못하면 2점

 

3. 실험에 임하는 태도에 대한 평가

 

① 감자 조각의 관찰 시 차분함, 시료의 제작과 관찰, 열정을 고려하여 1-5점으로 매긴다.

② 양파 세포 관찰 시 차분함, 시료의 제작과 관찰, 열정을 고려하여 1-5점으로 매긴다.

조상환

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