제14회 경상남도 중․고등학생 수학․과학경시대회 고등학생부 생물 2차(실험) 문제지

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제14회 경상남도 중․고등학생 수학․과학경시대회

고등학생부 생물 2차(실험) 문제지

 

1. 다음 준비물을 보고 물음에 답하여라.

준비물 : 성숙한 수컷(♂)과 암컷(♀) 개구리

 

(1) 개구리의 성이 수컷인가? 또는 암컷인가?

 

 

(2) 그 성이라고 생각하는 이유를 들어라.

 

 

 

(3) 혈액의 흐름을 직접 관찰할 수 있는 방법을 설명하여라.

 

 

 

(4) 피부의 상태가 어떠한가? (축축한가 또는 말랐는가?) 왜 그런지 그 이유를 호흡과 결부시켜 설명하여라.

 

 

 

 

 

2. 다음의 그림(가)는 응고된 혈액을 원심분리한 것이며, (나)는 항응고제로 처리한 혈액을 원심분리한 결과이다.

 

 

 

(1) (가)와 (나)의 상층액(a, A)을 각각 무엇이라고 하며, 이들간에 차이나는 주요 성분은 무엇인가?

 

a :

 

A :

 

(2) 정상인 사람과 빈혈이 있는 사람사이에 빈혈의 정도를 알아보려면 (가), (나)중 어느 것에서 무엇을 비교해 보아야 하는가?

 

 

 

 

 

 

 

(3) 혈액의 응고와 혈구의 응집은 어떻게 차이나는지 설명하여라.

 

1) 혈액의 응고:

 

2) 혈액의 응집:

 

 

(4) (나)의 B 분획과 C 분획을 형성하는 주요 구성요소의 명칭을 쓰라.

 

1) B 분획:

 

2) C 분획:

 

(5) (나)와 같이 원심분리한 혈액의 분획을 사용하여 유전자 지문 감식을 할 경우 가장 잘 사용될 수 있는 분획의 기호를 쓰고, 다른 분획이 그 재료로 합당하지 않은 이유와 선택한 분획이 가장 적합한 이유를 설명하여라.

 

1) 유전자 지문 감식 재료가 될 수 있는 분획:

 

2) 이유:

 

 

 

3. 철수는 한 무인도에 가서 빨간색, 자주색 및 흰색을 나타내는 식물을 발견하였다. 철수는 이러한 꽃의 색깔이 몇 개의 유전자에 의해 결정되는지 알아보기 위하여 교배 실험을 하였다. 우선 철수는 본 교배를 실시하기 전에 각 색깔에 대하여 동형을 얻었다. 다음 각 교배는 동형의 부모를 이용하여 수행한 결과를 보여준다.

 

교배 1 교배 2 교배 3

 

P: 빨간색 x 빨간색 빨간색 x 빨간색 자주색 x 흰색

 

F1: 모두 빨간색 모두 자주색 모두 자주색

 

F2: 모두 빨간색 360 자주색

40 흰색

239 빨간색

 

다음 물음에 대하여 답하여라.

 

(1) 이 종에서 꽃의 색깔을 결정하는데 몇 개의 유전자가 관여하는가? 논리적인 근거는 무엇인가?

 

 

 

 

 

 

(2) 각 교배의 P에 해당되는 꽃의 유전자형을 써라.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(3) 교배 2에서 F2에서 나올 수 있는 유전자형과 비율은 어떻게 되겠는가?

 

 

 

(4) 위의 가설이 맞는지를 확인하기 위하여 동형의 자주색과 빨간색을 교배시켰다. 여러분의 가설이 맞다면 어떤 결과가 예상되는가?

 

 

 

 

(5) 여러분의 가설을 이용하여 꽃 색깔이 결정되는 생화학적인 작용 단계를 유전자 산물을 이용하여 작성하여 보아라.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. 검정말을 이용하여 식물도 호흡을 하는지 알아보기 위한 실험을 설계하여라.

 

탐구 문제: 식물도 호흡을 하는가?

 

(1) 가설:

 

 

 

(2) 가설로부터의 예측:

 

 

 

 

(3) 실험 설계:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. 다음은 두 지역의 식물 군집에서 생물종 다양성을 알아보기 위해 조사한 자료이다. 두 지역에 각각 방형구를 설치하고 그 안의 있는 식물 종별로 개체수를 조사하였다.

지역 1 지역 2
식물 종 개체수(ni) ni(ni-1) 상대 수도 식물 종 개체 수 ni(ni-1) 상대 수도
A 30 (가) (나) H 90 (마) (바)
B 20 I 6
C 10 J 2
D 10 K 2
E 10
F 10
G 10
합계 100 (다) 합계 100 (사)
우점도지수 (라) 우점도지수 (아)

 

(1) 위 표의 빈 칸에서 (가)~(아)에 해당하는 수를 계산하여 적으시오.

상대 수도(pi)와 우점도 지수(C)는 다음의 식을 이용하여 계산한다.

ni Σni(ni-1)

pi = C =

N N(N-1)

 

(ni는 각 종의 개체수이며, N은 전체 개체수이다.)

 

(가) ( ) (나) ( ) (다) ( ) (라) ( ) (마) ( )

(바) ( ) (사) ( ) (아) ( )

 

 

(2) 우점도 지수는 식물 군집의 종 다양성과 어떤 관계가 있을까?

 

 

 

(3) 위의 두 지역이 각각 농사짓는 곳과 자연 초지라고 한다. 어느 지역이 농사짓는 곳에 해당하는가? 그렇게 답한 이유를 쓰시오.

 

 

 

(4) 두 지역 중에 생태적으로 안정한 곳은 어디인가? 그렇게 답한 이유를 쓰시오.

 

 

제13회 (시․도) 중․고등학생 수학․과학 경시대회 고등학생부 생물 2차(실험) 정답 및 해설

1. 20점
(1) (2점) 수컷
(2) (4점)
앞발 엄지 발가락 기부에 두툼한 생식혹이 있다.
울음주머니가 있다.
(암컷보다 비교적 작고 배가 홀쭉하다.)
(3) (6점)
뒷발가락 사이의 물갈퀴를 해부현미경 (고배율)로 관찰한다.
(또는 저배율의 광학현미경으로 관찰한다.)
(4) (8점)
축축하다 (2점)
폐가 발달하지 못하여 피부호흡으로 (약 50%) 가스교환을 보충해야한다.
따라서 기체가 물에 용해되어야 하므로 피부가 마르면 피부호흡을 할 수
없기 때문이다 (6점).

2. 20점
(1) (4점)
(a) : 혈청, 피브리노겐이 없다.
(A) : 혈장, 피브리노겐이 포함되어 있다.
(2) (3점)
(나)에서 혈액 부피(A+B+C)에 대한 적혈구 부피(C)의 비값을 계산하여 비교한다.
(3) (4점)
1) 혈액의 응고 : 혈액의 혈구 성분이 피브린에 의해서 결속된 상태 (혈구가 혈소판과 피브리노겐의 작용으로 결속된 상태)
2) 혈액의 응집 : 혈액의 적혈구가 항체에 의해서 연쇄(되어 침전)된 상태
(4) (4점)
1) B 분획 : 백혈구, 혈소판
2) C 분획 : 적혈구
(5) (5점)
1) 유전자 지문 감식 재료가 될 수 있는 분획 : (B)
2) 이유: 유전자 지문 감식을 하려면 DNA가 있어야하며, DNA는 세포의 핵에 들어 있다. (A) 분획은 세포 성분이 없으며, (C)분획은 적혈구가 대부분이며 적혈구에는 핵이 없으므로 재료로 적합하지 않다. 그러나 (B) 분획에는 핵이 있는 백혈구가 포함되어 있으므로 가장 적합하다.

3. 20점
(1) (4점)
교배 3에서 360 : 239 : 40 = 9 : 6 : 1의 비율이 나오는 것으로 보아 멘델의 독립의 법첵에서 나온 9 : 3 : 3: 1의 비율이 변형된 것을 알 수 있다. 멘델의 교배에서 9는 두 개가 모두 우성일 때, 3은 어느 하나가 우성일 때, 1은 모두가 열성일 때 나타난다. 아마도 위의 교배에서 6이 나온 것은 어느 하나라도 우성이 있으면 같은 색깔을 나타내는 것으로 볼 수 있다. 따라서 2개의 유전자가 관여한다고 생각된다.
(2) (4점)
두 유전자를 A, B라고 가정하면,
교배 1 : AAbb x AAbb 혹은 aaBB x aaBB
교배 2 : AAbb x aaBB
교배 3 : AaBb x aabb
(3) (4점)
자주색(A_B_) : 빨간색 (A_bb 혹은 aaB_) : 흰색 = 9 : 6 : 1이 나올 것이다.
(4) (4점)
동형의 자주색은 AABB, 동형의 빨간색은 AAbb 혹은 aaBB가 된다. 따라서,
AABB x AAbb –> AABb 혹은 AABB x aaBB –> AaBB가 되어 모두 자주색이 된다.
(5) (4점)
두 유전자의 산물이 함께 작용하여 자주색을 만들어낸다.

혼합(함께 작용)
자주색
빨간색-2
빨간색-1
흰색
흰색
유전자 A에서
나온 효소
유전자 B에서
나온 효소

 

 

 

4. 20점
<평가 준거>
① 탐구 문제에 대해 타당한 가설을 설정하였는가? (3점)
② 실험을 위해 가설로부터 논리적인 예측이 진술되었는가? (3점)
③ 실험 설계의 내용이 가설 검증에 타당한가? (4점)
④ 변인 통제가 고려되고 있는가? (4점)
⑤ 독립 변인의 조작 방법이 구체적인가? (3점)
⑥ 종속 변인의 측정 방법이 구체적인가? (3점)

<모범 답안 예>
(1) 가설 :
식물도 생명 활동에 에너지가 필요하므로 호흡을 한다.
(2) 가설로부터의 예측 :
식물도 호흡을 한다면 광합성이 활발하지 않은 조건에서 이산화탄소를 방출할 것이다.
(3) 실험 설계 :
크기가 같은 네 개의 시험관 A, B, C, D에 녹색 BTB 용액을 가득 채운다. 시험관 A와 B에는 검정말을 넣고, 시험관 C와 D에는 검정말을 넣지 않는다. 모든 시험관을 마개로 막고, 시험관 B와 D는 빛이 들어가지 않도록 알루미늄 포일로 잘 싼다. 네 시험관을 모두 햇빛이 잘 비치는 창가에 두고 하루 정도 두었다가 BTB 용액의 색깔이 어떻게 변하였는지를 관찰한다. 네 시험관의 BTB 용액의 색깔을 비교하고 B만 황색으로 변하면 식물도 호흡을 한다는 가설을 수용한다.

5. 20점
(1) (10점: (가)~(다), (마)~(사)는 각 1점씩; (라), (아)는 각 2점씩)
(가) 870 (나) 0.3 (다) 1700 (라) 0.17 (마) 8010 (바) 0.9 (사) 8044 (아) 0.81
(2) (2점)
우점도 지수가 클수록 종 다양성은 감소한다.
(3) (4점)
지역 2, 농사짓는 곳은 우점도가 높고 종다양성이 낮으므로
(4) (4점)
지역 1, 우점도가 낮고 종 다양성이 높을 때 생태적으로 안정하다

조상환

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