제14회 경상남도 중․고등학생 수학․과학경시대회 고등학생부 생물 1차(지필) 문제지

14회 생물-고등지필 ←PDF로 보기

14회 생물-고등지필(해답) ←PDF로 보기

 

화면깨짐현상과 그림자료가 보이지 않을수 있으니 PDF로보기를 열으셔서 열람하시기 바랍니다.

 

제14회 경상남도 중․고등학생 수학․과학경시대회

고등학생부 생물 1차(지필) 문제지

※ 물음을 읽고 문제지에 답을 하시오.

1. 다음은 식물의 검색표이다. 이 검색표에서 (1)~(10)에 해당하는 문, 아문, 또는 강의 명칭을 각 번호 옆에 쓰시오.(4점×10=40점)

A1. 생활사 중 편모를 갖는 세포가 없다 (1) :
A2. 생활사 중 편모를 갖는 세포가 있다
B1. 엽록소가 없다
C1. 균사에 격막이 없다 (2) :
C2. 균사에 격막이 있다
D1. 자낭 포자로 번식한다 (3) :
D2. 담자 포자로 번식한다 (4) :
B2. 엽록소가 있다
C3. 엽록소 a, c를 가진다
D3. 규조소가 있다 (5) :
D4. 갈조소가 있다
C4. 엽록소 a, b를 가진다
D5. 장란기가 있다
E1. 관다발이 없다
F1. 수중 생활을 한다 (6) :
F2. 육상 생활을 한다 (7) :
E2. 관다발이 있다 (8) :
D6. 꽃이 있다 (9) :
E3. 밑씨가 드러나 있다 (10) :
E4. 밑씨가 씨방에 싸여 있다

2. 19세기말에는 식물의 광합성 과정에서 이산화탄소의 탄소 성분이 물과 결합하여 탄수화물이 생성된다고 생각했다. 이러한 생각을 화학식으로 요약하면 다음과 같다.
6 CO2 + 6 H2O ↔ C6H12O6 + 6 O2 … (1)
그런데 1920년대에 반 니엘은 광합성 황세균이 다음과 같이 광합성 산물을 만든다는 것을 알아냈다.
6 CO2 + 12 H2S ↔ C6H12O6 + 12 S + 6 H2O … (2)
물음에 답하시오.

(1) 이산화탄소의 탄소 성분이 물과 결합하여 탄수화물이 생성된다면 광합성 세균의 광합성 과정에서 탄수화물이 생성되는 것을 설명하기 어렵다. 고등식물과 광합성 세균의 탄수화물 합성 과정을 함께 설명할 수 있도록 식(1)을 바꾸시오.(4점)
(2) 고등식물과 광합성 세균의 광합성 과정에서 산화되는 물질과 환원되는 물질을 각각 적으시오.(2점×4=8점)
산화되는 물질
환원되는 물질
고등식물
광합성 세균

 

 

 

◎ ◎

(3) 1937년에 로버트 힐은 엽록체의 틸라코이드를 분리한 다음, 페리시아나이드(ferricyanide)를 넣고 빛을 비추었다. 그 결과 이산화탄소는 소모되지 않고 탄수화물도 생성되지 않았지만 산소는 발생되는 것을 알아냈다. 이때 산소가 물에서 발생되었다면 페리시아나이드는 어떤 역할을 하였겠는가? 이 과정을 나타낸 다음 화학식의 빈칸에 적절한 숫자와 물질을 적어 넣으시오.(4점×2=8점)
(페리시아나이드 역할 : )
( ) Fe 3+ + 2 H2O ↔ ( ) Fe 2+ + O2 + ( )

(4) 고등식물의 엽록체에서 명반응이 일어날 때 (3)번의 페리시아나이드처럼 최종적으로 전자를 받는(수용) 물질은 무엇인가?(4점)

(5) 엽록소를 포함하는 잎 추출액에 청색광을 비추면 붉은색 형광이 방출된다. 이 현상과 관련지어 명반응에서 엽록소와 빛이 하는 역할을 설명하라.(8점)

(6) 명반응의 전자 전달 과정에서 ATP는 어떻게 생성되는가?(8점)

 
3. 그림은 초파리 수정란의 내부를 나타낸 모식도이다. 물음에 답하여라.

A
B (외부)

D
C (내부)



 

 

 

 

(1) 난황이 주로 있는 곳은?(4점)

(2) 세포질이 주로 있는 곳은?(4점)

(3) 곤충 난할의 특징을 나타내어라.(12점)

(4) 이 곤충과 같이 세포질과 난황의 분포를 나타내는 난자의 유형(알의 종류)을 무엇이라고 부르는가?(4점)

(5) 앞, 뒤, 등, 배의 어느 부분을 자외선으로 쏘일 경우 불임의 개체로 되는가?(4점) 그 이유는 무엇인가?(12점)
( 부분 : )
( 이유 : )

4. 다음 (가)~(라)의 자료를 해석하여 물음에 답하라.

(가) 심장 박동에 따른 동맥의 평균 혈압은 100 mmHg, 모세혈관의 평균혈압은 25 mmHg, 정맥의 평균 혈압은 10 mmHg이며, 우심방에 도달하는 대정맥의 압력은 0 mmHg이다.

(나) 다음 그림은 모세혈관에서 혈구나 단백질을 제외한 혈장 성분이 조직액으로 빠져나가고 들어오는 과정을 설명하기 위한 모식도이다.

 
◎ ◎

 

(다) 우리 몸에서 혈액은 폐순환계에 12%, 심장 9%, 동맥 11%, 소동맥 및 모세혈관 7%, 정맥 및 소정맥에 61%가 분포하고 있다.

(라) 다음 그림은 부동자세로 가만히 서 있을 경우와 운동으로 근 수축이 이루어질 경우 정맥혈의 중력이 발끝의 모세혈관압에 미치는 압력을 나타낸 것이다.

부동자세
운동을 할때
(1) 조직의 모세혈관에서 체액(혈장 및 조직액)이 교환되는 원리를 계산에 의해 설명하여라.(10점)
1) 소동맥끝의 모세혈관에서:
2) 소정맥끝의 모세혈관에서:

(2) 그림 (라)에서 근육 운동을 하는 경우와 그렇지 않은 경우 발끝의 모세혈관에 정맥혈의 중력으로 인한 압력이 차이나는 이유를 설명하여라.(10점)
(3) (다)와 (라)에 근거하여 장시간 동안 부동자세로 서 있을 때 발이 붓는 이유를 계산에 의해 설명하여라.(10점)
(4) 체순환에서 정맥혈이 심장으로 돌아오는 과정에 작용하는 원동력에는 어떤 것들이 있는지 설명하여라.(10점)
5. 다음은 한 동물의 염색체를 나타낸 것으로 좌측은 암컷을, 우측은 수컷의 염색체를 나타낸 것이다. 문자는 염색체의 특정 위치에 있는 유전자를 나타내며, 대문자는 야생형의 특징을 결정짓는 우성인자, 소문자는 열성인자를 나타낸다. 열성동형(Homo)은 생존하지만 염색체의 복제나 결실이 일어나면 배아시기에 죽는다. 아래의 암수를 교배하여 F1 자손을 얻었다.

 

 

◎ ◎

 

A
A
B
D
D
C
C
B
A
A
d
E
E
b
b
d
X
F1
E
E
c
c
암 컷
수 컷

다음 질문에 답하여라.

(1) 수컷에서 보이는 염색체 이상을 무엇이라고 하는가?(6점)

(2) 어버이 염색체에서 교차 없이 태어난 F1이 생식세포를 만들 때 감수 제1분열 전기의 4분염색체의 모습을 염색체에(그림으로) 나타내 보라.(6점)

 

 

(3) 교차가 없을 때 F1으로부터 만들어지는 생식세포의 종류를 염색체(그림으로)에 표시하라.(5점)
(4) F1에서 교차가 염색체의 C와 D 지역 사이에서만 일어난다면, 만들어지는 생식세포의 종류를 염색체(그림으로)에 나타내 보라.(5점)

 
(5) F1의 암컷과 다음의 염색체를 갖는 수컷을 교배하여 1,000개의 알을 낳았다. 성체에서 보여지는 유전자형과 이론적으로 나올 수 있는 개체수는? 유전자를 염색체 위에 표시하고 설명하여라.(단, 교차는 C와 D 사이에서만 일어나며, 교차율은 10%다.)(6점)

A
A
b
E
E
d
d
b
c
c

 

 
(6) F1을 AAbbccddEE의 유전자형(문제 (5)의 염색체와 동일)의 개체와 교배하여 다음과 같은 유전자형을 갖는 자손을 얻었다.
AA Bb Cc Dd EE 100
AA bb cc dd EE 100
Aa Bb cc Dd Ee 5
AA bb Cc dd EE 5

위의 실험 결과를 볼 때 나타나지 않은 개체의 유전자형에는 어떠한 것들이 있는가? 또한 교차는 어디에서 일어났는가?(10점)
(7) 위의 결과를 종합해 볼 때 문제의 그림에서 보이는 염색체 이상은 개체의 생식과 다양성에 어떠한 영향을 주는가?(2점)

 
제14회 경상남도 중․고등학생 수학․과학 경시대회 고등학생부 생물 1차(지필) 정답 및 해설
1. 40점 (4점×10=40점) ※ 분류의 단계(문, 아문, 강) 또는 명칭만 기록하면 각 2점
(1) 홍조식물(문)
(2) 조균식물(문)
(3) 자낭균류(강)
(4) 담자균류(강)
(5) 규조식물(문)
(6) 차축조식물(문)
(7) 선태식물(문)
(8) 양치식물(문)
(9) 종자식물(문)
(10) 겉씨식물(아문)

2. 40점
(1) (4점) 6 CO2 + 12 H2O ↔ C6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O ※ 계수가 틀리면 2점
(4점) 6 CO2 + 12 H2O(또는 12H2X)↔ C6H12O6 + 6 O2(또는 12X) + 6 H2O ※ 계수가 틀리면 2점
(2) (2점×4=8점)
산화되는 물질
환원되는 물질
고등식물
H2O
CO2
광합성 세균
H2S
CO2

(3) (8점)
① 전자수용체 또는 산화제(4점)
② 4 Fe 3+ + 2 H2O ↔ 4 Fe 2+ + O2 + 4H+(4점) ※ (순서대로 4-1점, 4-1점, 4H+-2점)
(4) (4점) NADP 또는 NADP+ (NADPH는 정답이 아님)
(5) (8점)
엽록소는 빛을 받으면 전자를 여기(흥분)시킨다. 이 흥분된 전자가 일부 에너지를 잃고 다시 원래대로 되돌아오면서 형광을 방출한다. 그러나 잎에서는 흥분된 전자를 다른 수용체가 받게 되므로 형광을 방출하지 않는다. 이때 엽록소는 순간적으로 전자를 잃은 상태(+ 상태)가 되므로 강력한 전자수용체(산화제)로 작용한다. 이렇게 해서 물을 산화시킨다.(물에서 전자를 가져온다.)
또는
빛에 의해 엽록소가 전자를 일시적으로 잃게 되므로 강한 산화제가 된다. ※ 산화제, 전자를 잃음 두 개념 중 1개만 답하면(4점)
또는
빛에 의해 엽록소가 전자를 일시적으로 잃게 되므로 물에서 전자를 가져온다.※ 두 개념 중 1개만 답하면(4점)

(6) (8점)
틸라코이드 막에서 전자 전달이 일어나면서 수소 이온이 틸라코이드 막 밖에서 막 안으로 이동되므로, 막을 경계로 수소 이온농도 차이가 생긴다. 틸라코이드 막의 특정한 곳(ATP 합성효소가 있는 곳)에서 수소 이온이 막 안으로부터 막 밖으로 나가면서 방출되는 에너지를 이용하여 ATP를 생성한다.
또는
전자 전달과정에서 ㉠수소 이온이 틸라코이드 막 밖에서 안으로 이동되어 ㉡수소 이온농도 차이가 생겨(=화학삼투 기울기를 형성하고) ㉢틸라코이드 막의 CF0CF복합체(=특정한 곳(ATP 합성효소가 있는 곳))에서 ㉣수소 이온이 막 안으로부터 막 밖으로 나가면서 방출되는 에너지를 이용하여 인산화(=ATP를 생성)된다.
※ ㉠개념 2점, ㉡개념 2점, ㉢개념 2점, ㉣개념 2점

3. 40점
(1) (4점) C (또는 내부)
(2) (4점) B (또는 외부)
(3) (12점)
핵이 (세포질이 분포하고 있는) 표면으로 이동한 후 그곳에서만 세포분열(또는 난할)이 일어나는 표할을 한다.
또는
표할을 한다.(8점)
또는
표면(또는 가장자리)에서만 난할(또는 세포분열)이 일어난다.(8점)
(4) (4점) 중황란
(5) (16점)
․부분 : 뒤쪽 부분(= 뒤 혹은 말단부) (4점) ※ 2가지 이상 답하면 0점
․이유 : 뒤쪽 부분에 생식세포 형성에 필수적인 형태 형성 요소(또는 세포질 요소)인 극질 (또는 생식질)이 자외선에 의하여 파괴되므로. (시원 생식 세포가 형성되지 않기 때문이다.) (12점)
또는
생식질(생식기관의 기원(또는 원기 또는 근원))이 자외선에 의하여 파괴되므로 (12점)
또는
생식질(또는 배우체 형성 세포)의 핵이 염색체를 소실하여 생식세포가 파괴(또는 변이)되었으므로(12점)
또는
뒤쪽에는 생식질을 가진 세포가 위치한다.(12점)
또는
생식세포(또는 생식기관)가 형성되지(또는 만들어지지) 않기 때문이다.(6점)
또는
DNA(또는 유전자) 손상(또는 파손)으로 불임됨(6점)
또는
※ 부분의 답이 틀려도 이유의 내용 맞으면 정답으로 처리함

4. 40점
(1) (10점)
1) 소동맥끝의 모세혈관에서:
(모세혈관압 35 mmHg-조직압 0 mmHg) – (모세혈관 삼투압 28 mmHg-조직 삼투압 3 mmHg) = 10 mmHg의 압력으로 혈장성분이 조직액으로 나가며,(5점)
또는
10 mmHg의 압력으로 혈장성분이 조직액으로 나가며(5점)
또는
모세혈관의 높은 압력으로 혈장성분이 조직액으로 나가며(2점)

2) 소정맥끝의 모세혈관에서:
(모세혈관압 15 mmHg-조직압 0 mmHg) – (모세혈관 삼투압 28 mmHg-조직 삼투압 3 mmHg) = -10 mmHg의 압력으로 조직액이 모세혈관으로 들어온다. 그러므로 모세혈관을 지나는 동안 혈장과 조직액간에 체액 교환이 이루어진다.(5점)
또는
-10 mmHg의 압력으로 조직액이 모세혈관으로 들어온다.(5점)
또는
모세혈관의 낮은 압력으로 조직액이 모세혈관으로 들어온다.(2점)

(2) (10점)
㉠서있는 자세에서(또는 부동자세로 서있는 경우) 근육 운동이 없는 경우 정맥속의 혈액은 아랫 방향으로 중력이 작용하므로 발끝 모세혈관에 높은 압력 (80mmHg)으로 작용하며, ㉡근육운동(또는운동을 할 경우)을 하는 경우에는 판막이 있는 정맥에 압박을 가하므로 혈액이 위로 밀려올라 가면서 중력이 차단되므로 중력에 의한 모세혈관압의 증가가 줄어든다(14 mmHg).
※ ㉠ 5점, ㉡ 5점
또는
서있는 자세에서 혈액은 아랫 방향으로 중력이 작용하므로 모세혈관의 압력이 높다.(5점)
또는
운동을 할 때 근육수축작용으로 정맥에 압박(압력)이 가해져 혈액이 올라 가면서 중력이 감소한다.(5점)
또는
운동을 할 경우 혈액 순환속도가 빨라진다.(5점)

(3) (10점)
소정맥끝에서 모세혈관압이 15mmHg에서 80mmHg가 추가되면 95mmHg로 작용하게되며, 그렇게되면 소정맥끝에서 조직액이 혈액으로 회수되지 않고 (1)의 계산에서 70mmHg의 압력으로 혈장성분이 계속 조직액으로 빠져나오므로 조직액이 증가하여 발이 붓는다.(10점)
또는
모세혈관압이 95mmHg이며, 조직액의 혈압 70mmHg보다 높아 혈장 성분이 계속 조직액으로 빠져나와 조직액이 증가하여 발이 붓는다.(10점)
또는
혈장(또는 혈액)성분이 계속 조직액으로 빠져 나오므로 조직액이 증가하여 발이 붓는다.(5점)

(4) (10점)
자료(가)에 근거하여 정맥에도 약하지만 심장 박동으로 인한 힘이 작용하며(10 mmHg), (라)에 의하면 골격근 근수축은 판막이 있는 정맥에 일종의 펌프와 같은 작용을 하므로 정맥혈이 심장으로 돌아오는 과정의 원동력은 심장 박동과 골격근 수축이라고 할 수 있다.
또는
심장 박동과 골격근 수축의 개념을 답하면 각 5점, 한가지 개념을 설명하면 5점.
또는
심장박동에 의한 압력, 골격근 수축, 우심방의 음압 중 2가지 이상 정답으로 하면 10점
※ 단, 판막은 정답에서 고려하지 않음
5. 40점
(1) (6점) 역위로 염색체의 구조적인 이상에 해당한다. 또는 역위
(2) (6점)
A
A
D
E
B
C
c
b
d
E

또는 아래와 같이 답하면(3점), 유전자의 위치가 (AdcbE, EbcdA) 바뀌어도 정답처리

A
c
b
d
E
A
c
b
d
E
A
B
C
D
E
A
B
C
D
E

(3) (5점) ※ 1가지 정답(3점)

A
B
C
D
E

 

A
c
b
d
E
(4) (5점) ※ 3가지 이상 정답(5점), 2가지 정답(3점), 1가지 정답(1점)

A
B
C
D
E
A
C
B
A
d
E
b
c
D
E
A
b
E
d
c
(5) (6점) ※ 3가지 이상 정답(6점), 2가지 정답(4점), 1가지 정답(2점) ※유전자배열과 개체수가 정답이면 맞게 처리함

E
A
B
C
D
A
b
c
d
E

① 성체까지 생존한다. 450마리

A
C
B
A
A
b
c
d
E
d

② 염색체의 복제와 결실로 배아 때 죽는다.

c
A
b
E
A
b
c
d
E
d
③ 염색체의 복제와 결실로 배아 때 죽는다.

E
b
D
E
A
b
c
d
E
c
④ 성체까지 생존한다. 450마리

(6) (10점)
B와 C, C와 D 사이에서의 단일 교차 혹은 이중 교차가 일어남으로서 8가지의 배우자가 예상된다.
<배우자의 유전자형>
ABCDE(부모형태), AdcbE(부모형태), ABcdA, EbCDE, ABcDE(이중교차), AdCbE(이중교차), ABCdA, EbcDE,
이들 중 나타난 것은 부모형태와 이중교차를 통해 만들어진 배우자와 수정이 일어나면 생존하지만, 나타나지 않는 것은 AAABBccdd, bbCcDdEEE, AaBbCcddAAA, bbccDdEEE 가 되며, 이들은 염색체가 복제되었거나 결실이 일어난 것임을 알 수 있다.
위의 결과를 보면 B와 C, 혹은 C와 D 사이에서 일어나는 단일교차에 의해 태어난 것들은 모두 죽는다. 따라서 교차는 B와 C, C와 D에서 일어났다.
또는
․나타나지 않는 것은 AAABBccdd, bbCcDdEEE, AaBbCcddAAA, bbccDdEEE(5점) ※ 3가지이상 정답 5점, 2가지 정답 3점, 1가지 정답 2점
또는
․교차는 B와 C, C와 D에서 일어났음(5점) ※ 1가지 정답 3점
(7) (2점)
역위와 같은 염색체 구조의 이상은 재조합을 억제하여 불임을 유발하며, 자손의 다양성을 감소시킨다.
또한 불임 유발(또는 위험하여, 혹은 생식능력감소) 개념(1점), 자손의 다양성 감소 개념(1점)

조상환

Leave a Reply

*

captcha *