16년 1회차

옳지 않은 것은 촉진확산을 ATP를 쓰는 능동수송이라 한 설명이다. 촉진확산은 수동수송이다.

촉진확산은 통로·운반 단백질을 거치지만 농도 기울기를 따라 이동하므로 ATP가 들지 않는다. 기울기를 거슬러 ATP를 쓰는 것이 능동수송이다.

• 단순확산: 막을 그대로 통과해 농도 기울기를 따라가는 수동수송이다.
• 삼투: 반투과성 막을 통해 물이 용질 농도가 낮은 쪽에서 높은 쪽으로 이동한다.
• 세포외배출: 단백질 등을 담은 소낭이 세포막과 융합해 내용물을 밖으로 내보낸다.

옳지 않은 것은 ATP가 분해될 때 열 에너지가 흡수된다는 설명이다. ATP 가수분해는 에너지를 방출하는 발열 반응이다.

말단 인산 결합이 끊어져 ADP와 인산이 될 때 나온 에너지가 세포의 여러 일에 쓰이고 일부는 열로 방출된다.

• 구성: 아데닌·리보오스·인산기 세 개로 이루어진다.
• 능동수송: 농도 기울기를 거스르는 막 수송에 ATP가 쓰인다.
• 생성 장소: 진핵세포에서 영양소 분해산물의 산화와 ATP 생성은 주로 미토콘드리아에서 일어난다.

바른 연결은 세포질 – 피루브산 – 미토콘드리아 – 시트르산 회로이다.

해당작용은 세포질에서 포도당 한 분자를 피루브산 두 분자로 분해한다. 피루브산은 미토콘드리아로 들어가 시트르산 회로와 전자전달계를 거쳐 ATP를 만든다.

• 리보솜·숙신산·캘빈 회로 조합: 리보솜은 단백질 합성 장소이고 캘빈 회로는 광합성의 탄소 고정 과정이다.
• 소포체·옥살아세트산·엽록체 조합: 해당작용은 소포체에서 일어나지 않고 피루브산이 엽록체로 가지 않는다.
• 미토콘드리아·피루브산·핵·캘빈 회로 조합: 해당작용 장소와 피루브산이 가는 곳이 모두 틀렸다.

양성자 농도 차이가 없어지면 가장 직접 타격을 받는 과정은 ATP 합성이다.

틸라코이드 내강과 스트로마 사이의 양성자 기울기가 ATP 합성효소를 돌리는 동력이다(화학삼투). 기울기가 사라지면 전자 흐름이 있어도 ATP는 만들어지지 않는다.

• 광계 II에서 광계 I으로의 전자 흐름: 양성자 기울기를 만드는 쪽이며 기울기 소실로 바로 멈추지 않는다.
• 물의 분해: 광계 II가 전자를 보충하려 물을 쪼개는 반응으로 기울기에 의존하지 않는다.
• NADP의 환원: 광계 I의 전자를 받아 NADPH가 되는 반응으로 기울기에 직접 의존하지 않는다.

A 구간은 역치를 넘어 막전위가 최고점까지 치솟는 탈분극 구간으로, 이때 $Na^{+}$이 세포 안으로 유입된다.

자극으로 막전위가 역치에 이르면 전압 개폐성 $Na^{+}$ 통로가 열리고, 농도 기울기와 전기적 기울기를 따라 $Na^{+}$이 들어오면서 막 안쪽이 양(+)전위로 역전된다. 최고점 이후에는 $Na^{+}$ 통로가 불활성화되고 $K^{+}$ 통로가 열려 재분극이 일어난다.

• $K^{+}$ 이동: 재분극·과분극 구간에서 일어나며, 방향도 세포 밖으로의 유출이다.
• $Ca^{2+}$ 유입: 축삭 말단에서 신경전달물질 분비를 유도하는 과정으로, 이 그래프의 상승 구간을 만드는 이온이 아니다.
• $Cl^{-}$ 유입: 막을 과분극시켜 억제성 효과를 내므로 막전위를 치솟게 하는 탈분극과 반대 방향이다.

옳지 않은 것은 액틴의 머리 부분이 미오신과 결합해 교차다리를 만든다는 설명이다. 머리를 가진 쪽은 미오신이다.

ATP를 가수분해해 에너지를 얻은 미오신 머리가 액틴 필라멘트에 결합해 교차다리를 이루고, 힘을 낸 뒤 새 ATP가 결합해야 떨어진다.

• 미오신: ATP의 화학 에너지를 기계적 운동으로 바꾸는 운동 단백질이다.
• 사후경직: ATP가 없으면 미오신이 액틴에서 떨어지지 못해 근육이 굳는다.
• 결합 주기: 미오신과 액틴의 결합·분리는 ATP를 소모하며 반복된다.

체순환은 좌심실 → 대동맥 → 온몸의 모세혈관 → 대정맥 → 우심방 순서이다.

좌심실이 내보낸 혈액은 동맥을 거쳐 온몸 조직에서 물질을 교환한 뒤 정맥을 따라 우심방으로 돌아온다.

• 좌심실에서 대정맥으로 나가는 경로: 좌심실은 대동맥으로 혈액을 내보낸다.
• 대동맥에서 시작해 좌심실로 가는 경로: 혈액은 심실에서 동맥으로 나가므로 순서가 거꾸로이다.
• 우심방을 거친 뒤 대정맥으로 가는 경로: 대정맥이 우심방으로 들어가므로 순서가 바뀌었다.

옳은 것은 ㄱ과 ㄷ이다. 항체 다양성은 V·D·J 유전자 재조합과 면역글로불린 유전자의 높은 돌연변이율로 생긴다.

B세포가 성숙할 때 가변부위 유전자 조각이 무작위로 재조합되고, 활성화된 B세포에서는 가변부위에 체세포 과돌연변이가 빈번하게 일어난다.

• ㄴ: 이미 만들어진 펩티드를 조합하는 것이 아니라 유전자 수준의 재배열로 다양성이 생긴다.
• ㄹ: 항원 특이성은 불변부위가 아니라 가변부위가 결정한다.

옳은 것은 ㄱ, ㄷ, ㄹ, ㅁ이다. 교감 신경은 침 분비를 억제하므로 ㄴ이 틀렸다.

교감 신경은 긴장·운동 상태에 맞춰 심박을 높이고 소화를 줄이며, 부교감 신경은 휴식 상태에서 소화·분비를 촉진한다.

• ㄱ: 교감 신경은 심장 박동을 증가시킨다.
• ㄷ: 교감 신경은 소화관 운동을 감소시킨다.
• ㄹ: 부교감 신경은 동공을 수축시킨다.
• ㅁ: 부교감 신경은 기관지를 수축시킨다.

이소적 종분화에 해당하는 것은 ㄴ과 ㄷ이다. 지리적 격리로 유전자 교환이 끊긴 뒤 변이가 쌓여 생식적 격리에 이른다.

격리된 개체군은 돌연변이·자연선택·유전적 부동이 따로 작용해 갈라지고, 결국 다시 만나도 교배하지 못하는 생식적 격리가 생긴다.

• ㄱ: 격리된 개체군 사이에 유전자 교환이 활발하면 분화가 일어나기 어렵다.
• ㄹ: 지리적으로 인접한 곳에서 유전자 교환이 끊기는 것은 동소적 종분화에 가깝다.

옳은 것은 ㄱ과 ㄴ이다. 효소는 입체 구조에 따른 기질 특이성을 갖고 반응 후에도 소모되지 않는다.

효소는 활성화 에너지를 낮추는 생체 촉매이며, 단백질이므로 온도와 pH에 따라 활성이 달라진다.

• ㄷ: 효소는 활성화 에너지를 높이는 것이 아니라 낮춘다.
• ㄹ: 최적 온도·최적 pH를 벗어나면 구조가 변해 활성이 떨어진다.

옳은 것은 감수분열이 이배체에서 반수체를 만드는 과정이라는 설명이다.

체세포분열은 모세포와 같은 염색체 수를 유지하지만, 감수분열은 상동염색체를 나눠 염색체 수를 절반으로 줄인다.

• 체세포분열과의 유사성: 자매 염색분체를 나누는 체세포분열은 제1감수분열보다 제2감수분열과 비슷하다.
• 딸세포 염색체 수: 제2감수분열 딸세포는 반수체, 체세포분열 딸세포는 이배체라 서로 다르다.
• 제1감수분열 후기: 자매 염색분체가 아니라 상동염색체가 분리된다.

고온에서 가장 안정한 것은 G+C 비율이 가장 높은 DNA4이다.

G–C 쌍은 수소 결합이 세 개, A–T 쌍은 두 개이므로 G+C 함량이 높을수록 변성 온도가 높다.

• DNA4: G+C 80 %로 가장 높다.
• DNA3: G+C 60 %이다.
• DNA1: G+C 50 %이다.
• DNA2: G+C 40 %로 가장 낮아 가장 쉽게 변성된다.

전제조건이 아닌 것은 자연선택이 지속적으로 일어난다는 조건이다. 평형이 유지되려면 자연선택이 없어야 한다.

하디–바인베르크 평형은 대립유전자 빈도를 바꾸는 요인이 모두 없을 때 성립한다. 자연선택은 특정 대립유전자를 늘려 빈도를 변화시킨다.

• 무작위 교배: 평형의 전제조건이다.
• 충분히 큰 집단: 유전적 부동을 무시하기 위한 전제조건이다.
• 돌연변이 없음: 새 대립유전자가 생기지 않아야 한다는 전제조건이다.

옳은 것은 항이뇨 호르몬이 원위세뇨관과 집합관의 물 투과성을 높인다는 설명이다.

뇌하수체 후엽에서 분비되는 ADH는 집합관 등에 물 통로를 늘려 물 재흡수를 촉진하고 오줌을 농축한다.

• 네프론 구성: 네프론은 사구체만이 아니라 보먼주머니와 세뇨관까지 포함한다.
• 물의 재흡수: 여과된 물의 대부분은 세뇨관과 집합관에서 재흡수된다.
• 알도스테론: 칼슘 이온이 아니라 나트륨 이온의 재흡수를 증가시킨다.

옳은 것은 ㄴ과 ㄹ이다. 혈장은 이온·단백질·호르몬을 녹이고 있으며 혈구는 모두 골수에서 만들어진다.

혈액 부피는 혈장이 절반 이상이고 세포요소가 나머지를 차지하며, 원심분리하면 무거운 세포요소가 가라앉는다.

• ㄱ: 혈장과 세포요소의 비율이 뒤바뀌었다. 혈장이 더 많다.
• ㄷ: 원심분리하면 세포요소가 바닥에, 혈장이 위층에 놓인다.

제시된 실험은 DNA 클로닝이다.

제한효소와 연결효소로 만든 재조합 플라스미드를 대장균에 넣고 항생제 배지로 형질전환체만 골라 키워 외부 DNA를 대량으로 얻는다.

• 전기영동: DNA 조각을 크기에 따라 분리하는 방법이다.
• 마이크로어레이: 많은 유전자의 발현 정도를 한꺼번에 비교하는 방법이다.
• PCR: 세포 없이 중합효소와 프라이머로 시험관에서 DNA를 증폭하는 방법이다.

내부공생으로 생긴 세포소기관은 엽록체와 미토콘드리아(ㄷ, ㄹ)이다.

두 소기관은 이중막, 독자적인 원형 DNA, 원핵생물형 리보솜을 갖고 스스로 분열해 증식한다는 점이 공생설의 근거이다.

• ㄱ 세포막: 원래부터 세포를 둘러싼 막으로 공생 기원이 아니다.
• ㄴ 소포체: 세포막이 안쪽으로 함입되어 생긴 내막계로 본다.

근거가 가장 빈약한 주장은 같은 지역에서 발견됐으니 같은 종이라는 연구원 C의 주장이다.

같은 서식지에서도 번식시기·행동 등으로 생식적 격리가 일어나 다른 종이 공존할 수 있으므로, 발견 장소만으로는 종을 판단할 수 없다.

• 연구원 A: 근연종과 DNA 염기서열을 비교해 유연관계를 확인하는 것은 타당하다.
• 연구원 B: 교배해 자손이 생기는지 보는 것은 생물학적 종 개념에 맞는 검증이다.
• 연구원 D: 번식시기 차이는 시간적 격리로서 새로운 종의 근거가 될 수 있다.

아이가 HIV 내성(aa)을 가질 확률은 30 %이다.

㉢은 정상 대립유전자(403 bp)와 32 bp가 결실된 대립유전자(371 bp) 밴드를 함께 가지므로 Aa이다. 내성인 aa의 빈도가 0.36이므로 하디-바인베르크 평형에서 대립유전자 빈도는 다음과 같다.
$q^2 = 0.36 \Rightarrow q = 0.6,\ p = 1 - 0.6 = 0.4$

임의의 남성이 자녀에게 a를 물려줄 확률은 집단의 대립유전자 a 빈도와 같고, Aa 여성이 a를 물려줄 확률은 1/2이다.
$P(aa) = \dfrac{1}{2} \times 0.6 = 0.3$

• 20 %: 남성이 a를 물려줄 확률에 A의 빈도 0.4를 잘못 넣은 값이다.
• 10 %·40 %: 여성의 a 전달 확률 1/2과 집단의 a 빈도 0.6의 곱으로는 나오지 않는 값이다.