26년 1회차

RNA 중합효소가 결합해 전사를 시작하는 DNA 부위는 프로모터이다.

프로모터는 전사 개시점 상류에 있으며, 원핵생물은 시그마 인자가, 진핵생물은 전사인자가 RNA 중합효소를 이 자리로 이끈다.

• 복제원점: DNA 복제가 시작되는 부위로, 헬리케이스 등 복제 단백질이 모인다.
• 인핸서: 활성자 단백질이 결합해 전사 효율을 높이는 조절 서열로, 프로모터와 멀리 떨어져 있을 수 있다.
• 작동자: 원핵생물 오페론에서 억제자가 결합해 전사를 막는 부위이다.

코돈이 종결 코돈으로 바뀌어 번역이 일찍 끝나는 돌연변이는 정지(넌센스) 돌연변이이다.

그 결과 원래보다 짧은 폴리펩타이드가 만들어져 대개 기능을 잃는다.

• 침묵 돌연변이: 염기가 바뀌어도 코돈의 축퇴성 때문에 같은 아미노산을 지정해 단백질이 변하지 않는다.
• 과오 돌연변이: 다른 아미노산을 지정하는 코돈으로 바뀌어 아미노산 하나가 치환된다.
• 틀이동 돌연변이: 염기의 삽입·결실로 읽기틀이 밀려 이후 아미노산 서열이 바뀌는 것이 핵심이다.

ㄱ, ㄴ, ㄷ 모두 옳은 설명이다.

녹말·글리코겐·섬유소는 모두 포도당이 중합한 다당류이며, 결합 방식에 따라 성질이 달라진다.

• ㄱ: 녹말(식물 저장), 글리코겐(동물 저장), 섬유소(식물 세포벽 구조)는 대표적인 다당류이다.
• ㄴ: 글리코겐은 주로 간세포와 근육세포에 저장되며, 간의 글리코겐은 혈당 유지에 쓰인다.
• ㄷ: 섬유소는 β-1,4 글리코사이드 결합으로 연결되어 있어, α 결합을 분해하는 사람의 소화효소로는 분해되지 않는다.

평균 형질을 가진 개체가 가장 유리하고 양 극단이 불리한 경우는 안정화 선택이다.

너무 가볍거나 무거운 신생아의 사망률이 높으면 중간 몸무게가 선택되어 집단의 변이 폭이 줄어든다.

• 방향성 선택: 한쪽 극단의 표현형이 유리해 집단 평균이 한 방향으로 이동한다.
• 분단성 선택: 양 극단이 중간형보다 유리해 집단이 두 무리로 갈라진다.
• 균형적 선택: 이형접합자 우위나 빈도의존 선택처럼 여러 대립유전자를 집단 내에 함께 유지시키는 선택이다.

세포내섭취는 막이 함입되어 소낭을 만드는 과정으로 에너지(ATP)를 소모하므로, 수동수송이라는 설명이 옳지 않다.

세포내섭취와 세포외배출은 막 재구성과 세포골격 작용에 에너지가 드는 대량수송에 해당한다.

• 촉진확산: 운반체·통로 단백질을 이용하지만 농도 기울기를 따라 이동하므로 에너지를 쓰지 않는다.
• $Na^{+}$-$K^{+}$ 펌프: ATP를 사용해 $Na^{+}$을 밖으로, $K^{+}$을 안으로 옮기는 능동수송이다.
• 아쿠아포린: 물 분자가 빠르게 통과하도록 돕는 통로단백질이다.

경쟁적 저해제는 기질과 활성부위를 두고 경쟁하므로, 기질 농도를 충분히 높이면 저해가 극복되어 Vmax는 변하지 않는다(Km만 커진다).

반면 비경쟁적 저해제는 활성부위가 아닌 다른 부위에 결합해 효소 형태를 바꾸므로, 기질 농도로 극복되지 않고 Vmax가 감소한다.

• 활성부위 구조를 변화시키는 것은 다른자리(알로스테릭) 결합을 하는 비경쟁적 저해제의 특징이다.
• 비경쟁적 저해제는 기질 농도를 높여도 저해효과를 극복할 수 없다.
• 경쟁적 저해제는 활성부위에 결합하며, 다른 부위에 결합하는 것은 비경쟁적 저해제이다.

옳은 것은 ㄱ, ㄴ이고, 가설 검증을 위해 의도적으로 조작하는 변인은 독립변인(조작변인)이므로 ㄷ이 틀렸다.

다윈의 진화설은 많은 관찰 사례에서 일반 원리를 끌어낸 귀납적 탐구, 파스퇴르의 탄저 백신 실험은 가설을 세우고 실험으로 검증한 연역적 탐구의 대표 예이다.

• ㄱ: 관찰 자료를 모아 결론을 도출했으므로 귀납적 탐구가 맞다.
• ㄴ: 가설 설정→실험 설계→검증의 과정을 거쳤으므로 연역적 탐구가 맞다.
• ㄷ: 종속변인은 조작변인의 영향을 받아 변하는 결과(측정값)이다.

혈중 코르티솔이 증가하면 음성 피드백으로 시상하부(CRH)와 뇌하수체 전엽(ACTH)의 분비가 억제된다.

내분비계의 상위-하위 호르몬 축은 대부분 최종 호르몬이 상위 분비를 억제하는 방식으로 조절된다.

• 갑상샘호르몬 농도가 증가하면 음성 피드백으로 TSH 분비는 감소한다.
• 혈당이 감소하면 인슐린 분비는 줄고, 이자 알파세포의 글루카곤 분비가 증가한다.
• 혈중 칼슘 농도가 감소하면 PTH 분비가 증가해 뼈의 칼슘 방출과 콩팥의 재흡수를 늘린다.

자가면역으로 이자 베타세포가 파괴되어 인슐린을 거의 만들지 못하는 것은 제1형 당뇨병의 특징이므로 옳지 않다.

제2형 당뇨병은 인슐린은 분비되지만 표적세포가 잘 반응하지 못하는 인슐린 저항성이 주원인이다.

• 인슐린 투여에 반드시 의존하지 않아 인슐린 비의존성 당뇨병으로 불린다.
• 당뇨병 환자의 대부분(90 % 이상)을 차지한다.
• 세포의 포도당 흡수가 떨어져 혈당이 높아지고, 콩팥의 재흡수 한계를 넘은 포도당이 소변으로 나온다.

옳은 것은 ㄴ, ㄹ이다 — T세포 수용체는 MHC 분자에 제시된 항원을 인식하며, 서로 다른 두 사슬(α·β)이 이황화결합으로 연결된 구조이다.

T세포 수용체는 막에 고정된 이종이량체로, 각 사슬이 변이영역과 불변영역을 하나씩 가진다.

• ㄱ: 형질세포로 분화해 항체를 분비하는 것은 B세포이다.
• ㄴ: 숙주세포 표면 MHC에 제시된 항원 조각에 결합하므로 옳다.
• ㄷ: 무거운 사슬 2개와 가벼운 사슬 2개로 된 Y자 구조는 항체(B세포 수용체)의 모양이다.
• ㄹ: α사슬과 β사슬이 이황화결합으로 연결되어 있으므로 옳다.

미토콘드리아와 엽록체는 단백질 대부분을 핵 유전자에 의존하므로, 핵 유전체와 독립적으로 유지·증식한다는 설명이 옳지 않다.

세포내공생 이후 상당수 유전자가 핵으로 옮겨가, 소기관 단백질 대부분은 핵 DNA가 암호화하고 세포질에서 합성되어 들어온다.

• 두 소기관 모두 핵 DNA와 별개인 원형의 자체 DNA를 가진다.
• 두 소기관 모두 외막과 내막의 이중막으로 싸여 있다.
• 자체 리보솜을 가지고 있어 일부 단백질을 소기관 안에서 직접 합성한다.

빛을 받은 공변세포는 양성자 펌프로 $H^{+}$을 세포 밖으로 내보내므로 세포 안 $H^{+}$ 농도는 오히려 낮아진다.

이때 생긴 막전위와 $H^{+}$ 기울기를 이용해 $K^{+}$·$Cl^{-}$이 유입되고, 수분포텐셜이 낮아져 물이 들어오면서 기공이 열린다.

• $K^{+}$은 통로를 통해 세포 안으로 들어와 농도가 높아진다.
• $Cl^{-}$도 $H^{+}$과의 공동수송으로 유입되어 농도가 높아진다.
• 용질 농도가 늘어 공변세포의 수분포텐셜은 더 낮은 음의 값을 갖는다.

ATP가 마이오신 머리에 결합하면 마이오신은 액틴에서 떨어지므로(교차결합 해제) 이 설명이 옳지 않다.

이후 ATP가 ADP와 인산으로 가수분해되면서 머리가 고에너지 상태로 젖혀지고, 다시 액틴에 결합해 힘 생성 행정을 일으킨다.

• 활동전위가 가로세관을 따라 전달되면 근소포체에서 $Ca^{2+}$이 방출된다.
• 수축 시 필라멘트가 미끄러질 뿐 액틴 필라멘트 길이는 일정하고, 근절이 짧아진다.
• $Ca^{2+}$이 트로포닌에 결합하면 트로포마이오신이 이동해 액틴의 마이오신 결합부위가 노출된다.

옳은 것은 ㄷ, ㄹ이다 — 테스토스테론과 인히빈은 음성 피드백으로 생식샘자극호르몬 분비를 조절한다.

남성에서 LH는 라이디히세포의 테스토스테론 분비를, FSH는 세르톨리세포의 정자형성 지원 활동을 촉진한다.

• ㄱ: 세르톨리세포를 촉진하는 것은 FSH이며, LH의 표적은 라이디히세포이다.
• ㄴ: 테스토스테론 분비를 유도하는 것은 LH이다.
• ㄷ: 테스토스테론은 시상하부와 뇌하수체에 작용해 FSH·LH 농도를 조절한다.
• ㄹ: 세르톨리세포가 분비하는 인히빈은 뇌하수체의 FSH 분비를 억제한다.

트립토판 오페론의 구조유전자들은 오페론 자체의 프로모터에서 함께 전사되므로, 조절유전자의 프로모터를 이용한다는 설명이 옳지 않다.

조절유전자는 별도의 프로모터로 억제자를 만들고, 구조유전자들은 하나의 프로모터 아래 하나의 mRNA로 전사된다.

• 트립토판이 많으면 보조억제자로 억제자를 활성화해 작동자에 결합시키므로 오페론이 꺼진다.
• 젖당(알로락토스)이 억제자에 결합하면 억제자가 불활성화되어 작동자에서 떨어진다.
• 포도당이 많으면 cAMP 농도가 낮아 CAP이 작용하지 못하므로, 젖당이 있어도 구조유전자 전사가 억제된다.

ㄱ, ㄴ, ㄷ 모두 가능하다.

색맹 남성($\mathrm{X^aY}$)과 보인자 여성($\mathrm{X^AX^a}$) 사이에서는 딸 $\mathrm{X^AX^a}$·$\mathrm{X^aX^a}$, 아들 $\mathrm{X^AY}$·$\mathrm{X^aY}$가 각각 같은 확률로 태어날 수 있다.

• ㄱ: 아버지의 색맹 X와 어머니의 정상 X를 받은 딸($\mathrm{X^AX^a}$)은 보인자이다.
• ㄴ: 어머니의 색맹 X와 아버지의 Y를 받은 아들($\mathrm{X^aY}$)은 색맹이다.
• ㄷ: 어머니의 정상 X와 아버지의 Y를 받은 아들($\mathrm{X^AY}$)은 열성 대립유전자가 없는 정상이다.

요소는 간에서 생성되므로 혈중 요소 농도는 간으로 들어가는 간문맥(E)보다 간에서 나오는 간정맥(F)이 더 높다. 따라서 E가 F보다 높다는 설명이 옳지 않다.

그림에서 A는 콩팥으로 들어가는 동맥, D는 콩팥에서 나오는 정맥, B는 다리의 모세혈관, C는 다리에서 심장으로 돌아가는 정맥, E는 소장에서 간으로 가는 간문맥, F는 간에서 나오는 간정맥이다.

• 혈압: 동맥인 A가 정맥인 D보다 높다 — 옳다.
• 혈류 속도: 총단면적이 가장 넓은 모세혈관(B)에서 가장 느리고, 정맥(C)은 그보다 빠르다 — 옳다.
• 공복 시 혈당: 간이 글리코젠을 분해해 포도당을 내보내므로 간정맥(F)의 혈당이 가장 높다 — 옳다.

짝풀림제는 내막을 통해 $H^{+}$이 새어 들어가게 하므로, 전자전달은 계속되지만 $H^{+}$ 농도기울기가 형성·유지되지 못해 ATP 합성이 일어나지 않는다.

이때 전자전달로 방출된 에너지는 ATP 대신 열로 소실된다.

• 산소는 전자전달계의 최종 전자수용체로, 없으면 전자전달이 멈춘다.
• 해당과정은 산화적 인산화보다 먼저 세포질에서 진행되며, ATP의 대부분은 산화적 인산화로 생산된다.
• 로테논은 마지막 단계가 아니라 첫 단계인 복합체 I(NADH 탈수소효소)을 저해한다.

D는 소뇌로 몸의 운동과 균형 조절을 담당하지만, 배뇨 반사의 중추는 척수이다. 따라서 소뇌에 배뇨반사중추를 연결한 설명이 옳지 않다.

그림에서 A는 간뇌, B는 중뇌, C는 연수, D는 소뇌에 해당한다.

• 간뇌(A): 시상하부가 체온·삼투압 등 항상성 조절 중추이며 생체리듬 조절에도 관여한다 — 옳다.
• 중뇌(B): 안구 운동·동공 반사 등 시각과 청각 반사의 중추이다 — 옳다.
• 연수(C): 호흡·심장 박동 조절과 함께 구토·기침·재채기 반사의 중추이다 — 옳다.

소포자는 감수분열이 아니라 체세포분열을 하여 생식세포와 관세포를 만들므로 이 설명이 옳지 않다.

감수분열은 소포자모세포가 소포자 4개를 만들 때 일어나며, 이미 반수체인 소포자는 체세포분열로 꽃가루(수배우체)가 된다.

• 성숙한 배낭은 난세포 1, 조세포 2, 반족세포 3, 극핵 2개를 가진 중앙세포 1로 7세포 8핵이다.
• 대포자모세포의 감수분열로 생긴 4개의 대포자 중 1개만 남고 3개는 퇴화한다.
• 중복수정으로 정핵과 난세포는 2n 접합자, 정핵과 극핵 2개는 3n 배젖이 된다.

적혈구는 중배엽에서 유래하는 혈액세포이므로 옳다. 신경세포는 외배엽, 폐포세포는 내배엽, 갑상선 여포세포도 내배엽에서 유래한다.

옳은 것은 ㄴ, ㄷ이다 — 틸라코이드 명반응의 부산물은 $\mathrm{CO_2}$가 아니라 물이 분해되어 생긴 $\mathrm{O_2}$이다.

명반응이 만든 ATP와 NADPH는 스트로마의 캘빈회로에서 $\mathrm{CO_2}$를 고정·환원하는 데 쓰인다.

• ㄱ: 빛에너지를 화학에너지로 바꾸는 것은 맞지만 부산물은 $\mathrm{O_2}$이므로 틀렸다.
• ㄴ: 분리된 엽록소는 흡수한 에너지를 전자전달계로 넘기지 못해 적색 형광과 열로 방출한다.
• ㄷ: 캘빈회로는 ATP와 NADPH를 써서 $\mathrm{CO_2}$를 G3P(당)로 환원한다.

엑손은 단백질 암호화 서열뿐 아니라 5′ UTR과 3′ UTR도 포함할 수 있으므로, 이들이 인트론에 포함된다는 설명은 옳지 않다. 5′캡은 변형된 구아닌 뉴클레오타이드로 리보솜 결합과 mRNA 분해 방지에 관여하며, 폴리A 꼬리는 전사 후 3′ 말단에 첨가된다. 또한 선택적 스플라이싱은 하나의 유전자로부터 서로 다른 폴리펩타이드가 생성되게 한다.

홍역·볼거리·광견병·독감은 모두 음성 단일가닥 RNA 바이러스가 일으킨다.

음성 가닥 유전체는 그대로 mRNA로 쓰일 수 없어, 바이러스가 지닌 RNA 의존 RNA 중합효소로 먼저 상보 가닥을 전사한다.

• 코로나바이러스는 유전체가 곧 mRNA로 작용하는 양성 단일가닥 RNA 바이러스이다.
• HIV는 숙주가 아니라 바이러스 자신의 역전사효소로 DNA를 합성한다.
• 헤르페스바이러스는 이중가닥 DNA 바이러스이다.

담자기에서는 핵융합으로 생긴 2n 핵이 감수분열하여 4개의 반수체 핵(담자포자)을 만들므로, 2개라는 설명이 옳지 않다.

담자균류는 두 반수체 핵이 공존하는 이핵 상태로 지내다가 담자기에서 핵융합과 감수분열을 거친다.

• 다핵성 균사는 핵분열은 반복하지만 세포질분열이 일어나지 않아 여러 핵이 한 세포질을 공유한다.
• 다핵성 균사는 격벽이 없어 세포질이 연속되어 있다.
• 미포자충류는 미토콘드리아가 퇴화한 미토솜을 가진다.