22년 1회차

바이러스인 (가)와 세포인 (나)는 모두 유전 물질(핵산)을 가지고 있다.

박테리오파지는 단백질 껍질 안에 DNA가 들어 있지만 효소계가 없어 숙주 세포 안에서만 증식할 수 있다.

• 파지는 스스로 물질대사를 하지 못하고 숙주 세포의 효소를 이용한다.
• 파지는 세포 구조가 아니므로 세포분열을 하지 않고, 숙주 안에서 복제된 부품이 조립되어 증식한다.
• 진핵세포인 (나)는 생물이므로 환경 자극에 반응한다.

두 현상은 모두 몸의 수분량과 체온을 일정하게 유지하려는 반응이므로 항상성과 관련된다.

물을 많이 마시면 오줌량을 늘려 체내 수분을 조절하고, 더울 때 땀을 내어 체온을 낮춘다. 외부 환경이 변해도 체내 상태를 일정하게 유지하는 성질이다.

• 생식: 자신과 닮은 자손을 만들어 종족을 유지하는 특성이다.
• 발생: 수정란이 세포 분열과 분화를 거쳐 개체가 되는 과정이다.
• 유전: 어버이의 형질이 자손에게 전달되는 특성이다.

체중이 같아도 기초 대사량은 사람마다 다를 수 있다는 설명이 옳다.

기초 대사량은 근육량·나이·성별 등에 따라 달라지므로 체중만으로 정해지지 않는다.

• 기초 대사량은 심장박동뿐 아니라 호흡·체온 유지 등 생명 유지에 필요한 최소 에너지양 전체이다.
• 유산소 운동은 지방을 에너지원으로 소모하므로 체지방 감소에 효과가 있다.
• 활동 대사량은 활동의 종류와 양에 따라 달라지며 항상 일정하지 않다.

세 유전자는 서로 다른 상염색체에 있어 독립적으로 유전되므로 각 확률을 곱하면 $\dfrac{1}{16}$이다.

Aa × aa에서 Aa가 나올 확률 $\dfrac{1}{2}$
Bb × Bb에서 bb가 나올 확률 $\dfrac{1}{4}$
Dd × DD에서 Dd가 나올 확률 $\dfrac{1}{2}$

$\dfrac{1}{2} \times \dfrac{1}{4} \times \dfrac{1}{2} = \dfrac{1}{16}$로, 곱셈 법칙을 적용한다.

대장은 소화계에 속하므로 콩팥과 대장이 모두 배설계라는 설명이 옳지 않다.

배설계는 콩팥·방광 등 질소 노폐물과 물을 오줌으로 내보내는 기관으로 이루어지며, 대장은 물을 흡수하고 소화되지 않은 찌꺼기를 내보내는 소화 기관이다.

• 탄수화물과 지방은 세포 호흡의 에너지원으로 쓰인다.
• 소화계는 영양소를 흡수 가능한 작은 단위로 분해한다.
• 순환계는 혈액을 통해 산소와 이산화탄소를 운반한다.

A는 콩팥이므로 A가 호흡계에 해당한다는 설명이 옳지 않다.

간에서 ㉢으로 전환되는 ㉣은 암모니아이고 ㉢은 요소이며, 요소를 배출하는 A는 콩팥, B는 폐이다. 콩팥과 폐로 모두 배출되는 ㉠은 물, 폐로만 배출되는 ㉡은 이산화탄소이다. 콩팥은 배설계에 속한다.

• 물은 포도당이 세포 호흡으로 분해될 때 생성된다.
• 이산화탄소는 단백질이 분해될 때도 생성된다.
• 암모니아가 간에서 전환되어 콩팥으로 배출되는 물질은 요소이다.

(나)는 AB형이므로 혈장에 응집소 $\alpha$와 $\beta$가 모두 없다는 설명이 옳다.

A형인 철수의 혈구(응집원 A)는 응집소 $\alpha$가 있는 B형·O형 혈장과, 철수의 혈장(응집소 $\beta$)은 응집원 B가 있는 B형·AB형 혈구와 응집한다. 따라서 (가) B형, (나) AB형, (다) O형, (라) A형이다.

• 둘 다 응집한 (가)는 AB형이 아니라 B형이다.
• 응집원 B를 가진 사람은 B형과 AB형으로 22 + 35 = 57명이다.
• (라)는 A형이므로 적혈구에 응집원 A만 있다.

A는 결핵균(세균), C는 무좀균(곰팡이)이므로 ㉠과 ㉡은 모두 ‘○’이다.

세포 구조도 핵막도 없는 B는 바이러스(독감)이고, 핵막이 없는 A는 원핵생물인 세균, 핵막이 있는 C는 진핵생물인 곰팡이다. 세균과 곰팡이는 모두 세포 구조를 가진다.

• 독감의 병원체는 A가 아니라 B이다.
• 바이러스는 숙주 세포 안에서만 증식할 수 있다.
• 페니실린은 세균 감염 치료제이므로 곰팡이에 의한 무좀은 항진균제로 치료한다.

(나)는 갑상샘으로 TSH(B)의 표적 기관이므로, (나)를 A의 표적 기관이라 한 설명이 옳지 않다.

뇌하수체 후엽에서 분비되는 A는 항이뇨 호르몬(ADH), 전엽에서 분비되는 B는 TSH, 물질대사를 촉진하는 C는 갑상샘에서 분비되는 티록신이다.

• 뇌하수체 전엽에서 분비되는 B는 갑상샘 자극 호르몬이다.
• 티록신이 많아지면 TSH 분비가 억제되는 음성 피드백으로 조절된다.
• ADH는 콩팥에서 물의 재흡수를 촉진한다.

ㄱ, ㄴ, ㄷ이 모두 옳다.

막전위 그래프에서 −80 mV는 흥분 도달 후 3 ms 때 값이므로, 자극 후 6 ms에 $d_4$가 −80 mV이면 흥분이 $d_2$에서 $d_4$까지 6 cm를 3 ms 만에 이동한 것이다. 따라서 전도 속도는 2 cm/ms이다.

• ㄱ: 6 cm ÷ 3 ms = 2 cm/ms로 옳다.
• ㄴ: 자극 후 4 ms이면 $d_4$는 흥분 도달 후 1 ms가 지난 상태로, 막전위가 상승하는 탈분극 구간이다.
• ㄷ: $d_3$는 도달 후 5 ms가 지나 휴지 전위(−70 mV)로 돌아왔고, 흥분은 시냅스에서 A에서 B 방향으로만 전달되므로 A의 $d_1$도 −70 mV로 같다.

광합성(㉠)과 세포 호흡(㉡)은 모두 여러 단계의 화학 반응으로 이루어지므로 각 단계마다 효소가 필요하다.

빛에너지를 받아 포도당과 산소를 만드는 ㉠은 광합성, 포도당을 분해해 에너지를 내는 ㉡은 세포 호흡이다. (나)에서 ⓐ는 ATP가 ADP와 인산으로 분해되는 과정, ⓑ는 ATP가 합성되는 과정이다.

• 광합성은 엽록체, 세포 호흡은 미토콘드리아에서 일어나므로 장소가 서로 바뀌었다.
• 세포 호흡에서 포도당의 에너지는 일부만 ATP에 저장되고 나머지는 열로 방출되며, ATP에 저장되는 것은 ⓐ가 아니라 ⓑ 과정이다.
• ATP를 합성하는 ⓑ는 에너지를 흡수하는 흡열 과정이며, 열을 방출하는 것은 ATP가 분해되는 ⓐ이다.

바이러스는 살아 있는 세포 안에서만 증식하므로 유정란은 바이러스의 숙주 세포로 기능한다는 설명이 옳다.

독감 백신은 유정란에서 바이러스를 대량 증식시킨 뒤 약독화하거나 불활성화하여 만든다. 백신은 항원으로 작용한다.

• 유정란에 감염시키는 목적은 항체가 아니라 바이러스를 증식시키는 것이다.
• 백신은 감염 전에 접종하는 예방 목적이며 환자 치료용이 아니다.
• 백신은 특정 항원에 대한 특이적 면역을 유도해 기억 세포를 만든다.

옳은 것은 ㄴ뿐이다. B처럼 응축된 막대 모양 염색체는 세포 주기 중 분열기에 관찰된다.

A는 DNA가 감겨 있는 히스톤 단백질이고, 히스톤에 DNA가 감긴 구조 전체가 뉴클레오솜이다. C와 D는 복제로 만들어진 한 염색체의 두 가닥이다.

• ㄱ: A는 히스톤 단백질이며, 뉴클레오솜은 히스톤과 그 둘레를 감은 DNA를 합친 단위이다.
• ㄷ: C와 D는 동원체로 연결된 염색 분체로, 부모에게서 하나씩 받은 상동염색체가 아니다.

A는 대기 중 질소를 암모늄 이온으로 바꾸는 질소 고정으로, 동물이 아니라 뿌리혹박테리아 같은 질소 고정 세균이 주로 일으킨다.

(가)는 토양의 암모늄 이온과 질산 이온을 흡수하므로 생산자, (나)는 (가)에게서 질소를 받는 소비자, (다)는 사체·배설물을 분해해 암모늄 이온을 내놓는 분해자이다.

• (가)는 무기 질소를 흡수해 단백질 등을 합성하는 생산자이다.
• B는 먹이 사슬을 따라 생산자에서 소비자로 이동하는 과정이므로 질소는 단백질 같은 질소화합물 형태로 이동한다.
• C는 질산 이온이 대기 중 질소 기체로 돌아가는 과정으로 탈질산화라 한다.

개체수가 늘어날수록 먹이·공간 부족이 심해지므로 B에 작용하는 환경 저항은 $t_2$일 때가 $t_1$일 때보다 크다.

(가)의 곡선은 환경 저항을 받아 S자 모양을 이루는 실제 생장 곡선이고, (나)에서는 B가 사라지고 A만 남는 경쟁 배타가 나타났다.

• $t_3$일 때 A는 환경 수용력에 도달해 개체수가 더 늘지 않으므로 환경 저항을 가장 크게 받고 있다.
• 이론적 생장 곡선은 환경 저항이 없을 때의 J자형이며, S자 모양인 B의 곡선은 실제 생장 곡선이다.
• 혼합 배양에서 한 종이 사라졌으므로 두 종의 상호 작용은 상리 공생이 아니라 경쟁이다.

(다)는 상동염색체가 접합한 2가 염색체가 보이는 감수 1분열 시기이므로, DNA 상대량이 4로 유지되는 C 시기 중에 관찰된다.

그래프에서 A는 G1기, B는 DNA가 복제되는 S기, C는 G2기~감수 1분열, D는 감수 2분열, E는 분열이 끝난 딸세포 시기이다. (나)는 염색 분체가 분리된 뒤의 n=2 세포로 E 시기에 해당한다.

• A 시기는 간기(G1기)로 핵막이 유지되며, 핵막은 분열기 전기에 사라진다.
• B 시기는 DNA가 복제되는 S기로, 염색체가 응축된 (나)의 모습은 관찰되지 않는다.
• 감수 2분열에서는 염색 분체만 분리되므로 D에서 E로 가도 세포당 염색체 수는 2로 같고 DNA양만 반감한다.

(나)는 제21염색체 상동염색체가 한쪽 극으로 함께 이동하는 감수 1분열 비분리이므로, 제21염색체가 2개인 정자가 정상 난자와 수정되면 다운 증후군(제21염색체 3개)인 아이가 태어날 수 있다.

(가)는 성염색체가 X 하나뿐이고 제21염색체의 염색 분체는 분리되므로 감수 2분열 단계이며, X 염색체의 두 염색 분체가 분리되지 않았다.

• (가)는 상동염색체가 아니라 염색 분체가 분리되지 않은 감수 2분열 비분리이다.
• (나)는 감수 1분열에서 비분리가 일어나 모든 정자가 제21염색체를 2개 또는 0개 가지므로 정상 정자가 생기지 않는다.
• (가)에서는 X가 2개인 정자나 성염색체가 없는 정자가 생기므로 XXX나 터너 증후군(X)이 될 수 있지만, XXY인 클라인펠터 증후군은 될 수 없다.

2차 소비자 C의 에너지 효율은 20 %이다.

생산자 A가 받은 에너지는 100,000 − 99,000 = 1,000이고, 1차 소비자 B로 1,000 − 800 − 100 = 100, 2차 소비자 C로 15 + 5 = 20이 전달된다.
에너지 효율 = 현 영양 단계 에너지 ÷ 전 영양 단계 에너지 × 100이므로 20 ÷ 100 × 100 = 20 %이다.

• ㉠은 B의 에너지 100에서 호흡 70과 C로 간 20을 뺀 10이다.
• 태양 에너지를 받아들이는 A는 생산자이다.
• B는 에너지 100 중 70을 호흡에 사용하므로 그 비율은 70 %로 50 %보다 크다.

㉡은 X염색체 유전으로 설명되지 않으므로 ㉡을 결정하는 유전자는 상염색체에 있다.

어머니는 두 형질을 모두 나타내는 동형 접합인데 딸은 둘 다 나타내지 않으므로 ㉠과 ㉡은 모두 열성 형질이다. ㉡이 X염색체 유전이면 아들은 어머니의 $B^{*}$만 받아 ㉡을 나타내야 하는데 그렇지 않으므로 ㉡은 상염색체, ㉠은 X염색체 유전이다.

• 우성이라면 동형 접합인 어머니의 딸도 ㉠을 나타내야 하므로 ㉠은 열성 형질이다.
• 아버지는 ㉠을 나타내지 않으므로 X염색체에 $A$만 있어 $A^{*}$를 갖지 않는다.
• 아들은 어머니에게서 $B^{*}$를 받으므로 $B^{*}$를 갖는다.

A는 ‘생물적 요인’, B는 ‘분해자’이며 Ⅲ은 물이므로 ㉠은 ‘×’이고 A는 생물적 요인이라는 두 진술이 옳다.

두 특징을 모두 가진 Ⅱ는 곰팡이이고, 하나만 가진 Ⅰ은 생물이지만 분해자가 아닌 소나무이다. 따라서 A가 생물적 요인, B가 분해자이며 Ⅲ은 물이다.

• Ⅰ은 곰팡이가 아니라 소나무이다.
• 물은 분해자가 아니므로 ㉠은 ‘×’이다.
• 소나무와 곰팡이가 공통으로 가진 A는 생물적 요인이다.