18년 1회차

지연기는 접종 직후 세포가 새로운 배지와 환경에 적응하는 시기이며, 접종균의 배양 상태와 배지 조성에 따라 그 길이가 달라진다. 따라서 배지에 여러 탄소원이 있으면 각 탄소원의 이용 순서와 적응에 따라 복수의 지연기가 나타날 수 있으므로, 탄소원의 수와 관계없이 항상 하나의 지연기만 관찰된다는 설명은 틀리다. 접종균을 생장 배지에 미리 적응시키면 새로운 환경에 대한 적응 시간이 줄어 지연기를 최소화할 수 있다.

동결보존 시 동해방지제로 사용하는 물질은 글리세롤, 설탕, 디메틸설폭사이드(DMSO)이며, 세포 내 얼음 결정 형성과 삼투압 손상을 줄인다. 염화나트륨은 일반적인 동해방지제가 아니므로 사용되지 않는다.

아미노산의 상업적 생산에는 주로 브레비박테리움, 코리네박테리움, 마이크로박테리움과 같은 세균이 이용된다. 반면 메틸로모나스는 메탄을 이용하는 균으로 단백질 생산 등에 활용되지만, 아미노산 상업 생산 균주로는 분류되지 않는다.

배가시간은 $t_d=\frac{\ln 2}{\mu}$이므로, 미생물 A는 $t_{d,A}=\frac{0.693}{0.15}=4.62\ \mathrm{hr}$, 미생물 B는 $t_{d,B}=\frac{0.693}{0.30}=2.31\ \mathrm{hr}$이다. 따라서 두 미생물의 배가시간 차이는 $4.62-2.31=\mathbf{2.31\ hr}$이다.

균수 증식식 $N=N_0 2^n$에 따라 분열 횟수는 $n=\frac{\log(N/N_0)}{\log 2}=\frac{\log(10^9/10^3)}{0.301}=\frac{\log 10^6}{0.301}=\frac{6}{0.301}\approx19.9$회이다. 따라서 약 20회 분열하였다.

식물세포 배양은 일반적으로 부유 배양이 가능하므로 부착의존성 세포라는 특징은 아니다. 식물세포 배양에서는 시코닌과 같은 유용물질을 생산할 수 있고, 세포가 서로 뭉쳐 aggregate를 형성하며, 비분화 세포로부터 식물체 전체를 재생하는 전형성능도 나타난다.

세포질량농도의 직접 측정법은 세포를 직접 회수하여 건조중량이나 충전세포부피를 측정하는 방법이다. RNA 측정법은 세포 구성 성분을 분석하는 간접법이며, Optical density 측정법도 빛의 산란·흡광도를 이용하는 간접 측정법이다.

포도당과 아미노산은 함께 가열 살균하면 메일라드 반응으로 갈변 및 영양성분 손실이 발생할 수 있으므로 서로 분리하여 살균하는 것이 바람직하다. 인산과 암모늄, 아미노산과 암모늄, 효모 엑기스와 아미노산은 이 문항에서 제시한 대표적인 분리 살균 조합이 아니다.

메탄올 CH₃OH에서 탄소의 산화수는 수소 4개의 기여를 고려하여 −2이고, 이를 이산화탄소의 탄소 산화수 +4까지 산화하면 전자 6개를 산소로 전달한다. 따라서 가용전자수는 6개이다.

유가식 배양에서 2시간 동안 주입된 배양액은 $0.5\,\mathrm{L/h}\times2\,\mathrm{h}=1\,\mathrm{L}$이므로, 최종 반응기 부피는 $1+1=2\,\mathrm{L}$이다. 초기 세포농도를 무시하면 세포농도는 $\frac{50\,\mathrm{g}}{2\,\mathrm{L}}=25\,\mathrm{g/L}$이다.

산업용 발효 배지의 탄소원으로는 당밀, 타피오카, whey(유청)처럼 당류나 유당을 함유한 원료가 사용된다. 요소는 탄소원이 아니라 질소원으로 이용되므로 탄소원으로 잘 쓰이지 않는다.

효소 고정화 입자의 크기가 커지면 내부 확산거리가 증가하여 확산저항이 커지므로 유효인자는 일반적으로 감소한다. 유효인자는 확산저항이 있을 때의 실제 반응속도와 확산저항이 없을 때의 반응속도의 비이며, 값이 클수록 기질이 효소에 효과적으로 도달해 반응속도가 커진다. 영차 반응은 기질 농도에 따른 반응속도 변화가 없어 내부 확산의 영향이 없으므로 유효인자가 1이다.

아레니우스식 $\nu = A e^{-E/RT}$에서 두 온도의 속도비는 $\ln\frac{\nu_2}{\nu_1} = \frac{E}{R}\left(\frac{1}{T_1}-\frac{1}{T_2}\right)$로 구한다. E=11000 cal/mol, R=1.987 cal/mol·K, T1=293K, T2=303K을 대입하면 $\frac{1}{T_1}-\frac{1}{T_2} = \frac{1}{293}-\frac{1}{303} \approx 1.127\times10^{-4}$이고, $\ln\frac{\nu_2}{\nu_1} = \frac{11000}{1.987}\times1.127\times10^{-4} \approx 0.624$이므로 $\frac{\nu_2}{\nu_1} = e^{0.624} \approx 1.87$이다. 따라서 온도를 10℃ 높이면 반응속도는 약 1.87배 증가한다.

식 $P(t) = 1 - [1 - e^{-k_d t}]^{N_0}$에서 N0 = 10,000 L × 10^5/L = 10^9, $k_d t = 20$이다. 먼저 $e^{-20} \approx 2 \times 10^{-9}$이므로 $[1-e^{-k_d t}]^{N_0} = (1-2\times10^{-9})^{10^9}$이고, 이는 $e^{-N_0 e^{-k_d t}} = e^{-10^9 \times 2\times10^{-9}} = e^{-2} \approx 0.135$로 근사된다. 따라서 $P(t) = 1 - 0.135 = 0.865$로 약 0.873에 가장 가까운 값이 된다.

Miers diagram에서 Labile 영역은 용액이 과포화 한계를 넘어 핵생성이 자발적으로 일어나는 영역이므로 물질의 자발적인 침전이 이루어진다. Metastable 영역은 과포화 상태이지만 기존 결정이 있을 때만 성장하며, Undersaturation 영역은 불포화 상태라 침전이 일어나지 않는다.

원심분리기의 균체 회수율을 동일하게 유지하려면 공급속도에 비례하여 원심력, 즉 회전속도의 제곱과 처리량의 비를 일정하게 해야 한다. 따라서 $\frac{N_2^2}{Q_2}=\frac{N_1^2}{Q_1}$이므로 $N_2=N_1\sqrt{\frac{Q_2}{Q_1}}=1000\sqrt{\frac{200}{50}}=1000\sqrt{4}=2000\ \mathrm{rpm}$이다. 따라서 요구되는 운전속도는 2000 rpm이다.

Arrhenius 식으로 27℃(300 K)에서의 불활성화 속도상수는 $k=Ae^{-E_a/RT}=3\times10^{12}e^{-20000/(1.99\times300)}\approx0.0090\ \mathrm{min^{-1}}$이다. 1차 반응의 활성 잔존율은 $e^{-kt}\times100=e^{-0.0090\times100}\times100\approx40.7\%$로, 제시된 보기에서는 약 43%에 해당한다.

헨더슨–하셀바흐 식에서 $\mathrm{pH}=\mathrm{p}K_a+\log\frac{[\mathrm{A^-}]}{[\mathrm{HA}]}$이므로 $\frac{[\mathrm{A^-}]}{[\mathrm{HA}]}=10^{4.47-4.77}=10^{-0.30}\approx0.50$이다. 총 초산 농도가 0.3 M이므로 1 L에서 $n(\mathrm{HA})+n(\mathrm{A^-})=0.300$ mol이고, $n(\mathrm{A^-})\approx0.100$ mol이다. 초산과 KOH의 중화는 1:1이므로 필요한 KOH 부피는 $V=\frac{0.100\ \mathrm{mol}}{2.0\ \mathrm{mol/L}}=0.050\ \mathrm{L}=50\ \mathrm{mL}$이다. 따라서 제시된 보기 및 정답 40 mL와 계산 결과가 일치하지 않아 UNCERTAIN

Fe₂(SO₄)₃는 물에서 2Fe³⁺ + 3SO₄²⁻로 해리되므로, 0.01M 용액 기준 [Fe³⁺]=0.02M, [SO₄²⁻]=0.03M이다. 이온세기 식 $I=\frac{1}{2}\sum M_iZ_i^2$에 대입하면 $I=\frac{1}{2}\left(0.02\times3^2+0.03\times2^2\right)=\frac{1}{2}(0.18+0.12)=\frac{1}{2}(0.30)=0.15$이다.

이온 세기는 $I=\frac{1}{2}\sum c_i z_i^2$로 나타나므로, 같은 농도에서는 이온의 전하량과 생성 이온 수가 클수록 커진다. Na₂SO₄는 2Na⁺와 SO₄²⁻로 해리되어 다른 보기보다 이온 세기가 크며, 따라서 같은 농도에서 단백질의 염석 및 침전 효과가 가장 크다.

임펠러, 방해판, 공기분산 유입관은 발효액의 공기 공급과 혼합을 담당하는 통기 교반 장치의 기계 요소이다. 반면 Glass wool은 공기나 배양액의 무균 여과에 사용하는 재료로, 통기 교반에 직접 관여하는 기계 요소가 아니다.

증발 전후 KOH의 질량은 일정하므로, 4% KOH 용액의 질량을 $x$라 하면 $0.04x=0.20\times500=100$에서 $x=2500\ \mathrm{kg}$이다. 따라서 수분 증발량은 $2500-500=\boxed{2000\ \mathrm{kg}}$이다.

인터루킨-2는 T세포의 증식과 면역반응을 촉진하여 일부 암이나 면역 관련 질환 치료에 사용되며, 빈혈 치료제가 아니다. 인슐린은 당뇨병 치료, 인간성장호르몬은 성장호르몬 결핍에 따른 성장 장애 치료, 돼지성장호르몬은 돼지의 성장 촉진에 이용되므로 올바르게 연결되어 있다.