Tzuyu. [867534] · MS 2019

2019-01-19 22:05:54
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스압, 생2칼럼) 생명과학 2 1단원 '세포와 물질대사' 대략적인 정리

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1. 어떤 것을 배우는가?


 생명과학 2의 시작이자 가장 쉬운 단원인 1단원 세포와 물질대사에서는 제목에서 알 수 있듯이 세포와, 그 세포에서 일어나는 물질대사에 대해 배웁니다.

이를 크게 7가지로 나눈다면 세포의 연구법, 세포의 구조와 기능, 세포막을 통한 물질의 출입, 효소의 종류와 반응, 세포의 산소호흡, 세포의 무산소호흡(발효), 광합성에 대해 배웁니다.

생명과학 2의 세 단원 중 생명과학 1과의 연계가 가장 많은 부분으로, 생명과학 1의 1단원에서 다루지 않는 세포호흡의 과정과 광합성의 과정 등을 더 자세하게 배웁니다.

 

2. 어떤 내용이 주로 출제되는가?


 수능에서는 이 1단원에서 주로 8문제가 출제되는데, 모두 비킬러 문제들에 속하기 때문에 모두 빠른 시간 내에 풀어내는 것이 중요합니다. 그러나 대부분의 문제가 자료해석형으로 나오기 때문에 자료를 빠르게 해석하고 정확하게 풀어내는 것이 중요한데, 이 과정에서 많은 연습이 필요합니다. 

출제되는 8문제의 분배는 위에서 분류한 7가지 내용에서 각 한개씩 나오고, 광합성에서 추가로 한문제가 더 출제됩니다.

출제되는 각각의 부분에서 물어보는 내용들은 다음과 같습니다.


1. 세포의 연구 - 현미경/자기방사법/세포분획법/세포배양법 등 연구 방법을 이해하여 해석할 수 있는가?

2. 세포의 구조와 기능 - 여러 세포들의 구조와 세포 소기관들의 역할을 잘 알고 있는가? 문제에서 주어진 세포들을 특징에 따라 구별할 수 있는가?

3. 세포막을 통한 물질의 출입 - 확산/능동수송/삼투/새포내 섭취/세포외 배출에 대해 이해하고 있는가? 각 물질 출입 방법의 에너지 사용 여부와 물질의 이동 방향을 잘 알고 있는가? 주어진 자료의 물질 수송 방법을 잘 구별할 수 있는가?

4. 효소의 종류와 반응 - 여러 효소들의 종류와 명칭을 알고 있는가? 저해제의 작용에 대해 이해하고 있는가? 주어진 자료의 조건을 이용해 각각의 상황을 추론할 수 있는가?

5. 세포의 산소호흡 - 산소 호흡의 세 과정을 이해하고 있는가? TCA 회로의 과정과 부산물들에 대해 알고 있는가? 산.화적 인산.화의 과정을 완벽히 이해해 여러 상황들을 파악할 수 있는가?

6. 세포의 발효 - 알코올 발효, 젖산 발효를 이해해 그 부산물과 구조식을 알고 있는가? 산소 호흡과의 차이를 이용해 자료를 해석할 수 있는가?

7. 광합성 - 엽록체의 구조와 그 세부 기관들을 알고 있는가? 명반응과 암반응(캘빈 회로)의 과정과 각 반응의 부산물들에 대해 알고 있는가?

정도가 될 것 같습니다. 한 문제에서 위에 쓴 것들 모두를 물어보는 것은 아니고, 한문제에 위의 내용들 중 일부들을 물어봅니다. 


3. 19수능 기출을 통해 적용해보기


1. 세포의 연구


세포의 연구 부분에서 세포 분획법에 대해 출제되었습니다.

이 문제에서는 세포 분획법에 대해 잘 알고 있는지를 물어보았습니다.

세포 파쇄액 ㄱ은 세포를 파쇄한 후 아무런 조치가 취해지지 않은 상태고,

1000g의 가속도로 원심 분리해 핵이 침전되고, 상층액에는 나머지 세포 소기관들이 존재합니다.

그 이후 20000g의 가속도로 원심 분리해 미토콘드리아가 침전되었고, 그 외 소기관들은 상층액에 존재합니다.

ㄱ : 아무런 조치가 취해지지 않은 ㄱ 파쇄액에 대해 물어봤으니 참입니다.

ㄴ : 미토콘드리아에 DNA가 존재하므로 참입니다.

ㄷ : 이 실험의 이름을 묻는 선지입니다. 역시 참입니다.

따라서 답은 ㄱ,ㄴ,ㄷ. 5번입니다.


2. 세포의 구조와 기능



요즘 자주 나오는 유형으로, 진핵세포와 원핵세포를 비교하는 내용의 문제입니다.

시금치의 공변세포는 식물세포로, 진핵세포기 때문에 핵막이 있고, 광합성도 하며, 셀룰로오스 성분의 세포벽도 존재합니다.

남세균은 광합성 세균으로, 원핵세포기 때문에 핵막은 없지만, 광합성을 하고 펩티도글리칸 성분의 세포벽이 존재합니다.

대장균은 원핵세포기 때문에 핵막이 없고, 광합성도 하지 않지만, 펩티도글리칸 성분의 세포벽이 존재합니다.

이를 이용해 표를 완성하면 세 특징을 모두 가지는 A가 공변세포, 없는 특징이 2개 이상인 B가 대장균이고, 자동으로 C가 남세균이 되면서 대장균이 유일하게 갖는 특징인 ㄴ이 세포벽이 있다가 되고, ㄱ이 핵막이 있다, ㄷ이 광합성을 한다가 되어 표가 완성됩니다.

이를 바탕으로 선지를 판단하면 ㄱ : O ㄴ : X(대장균) ㄷ : O가 되어 답은 ㄱ,ㄷ. 3번입니다.


3. 세포막을 통한 물질의 출입


자료의 I과 II 중 어느 것이 능동 수송이고 어느 것이 촉진 확산인지, 그리고 (나)의 그래프가 어느 수송 방식을 표현한 그래프인지 아는 것이 문제의 핵심입니다.

우선 I의 경우 물질이 저농도에서 고농도로 이동해 농도 기울기를 역행하므로 능동 수송임을 알 수 있고, II의 경우는 물질이 고농도에서 저농도를 이동하므로 촉진 확산임을 알 수 있습니다.

(나)의 그래프의 경우 C가 세포 안팎의 농도가 같아지는 시점이었지만, 시간이 지날수록 세포 안팎의 농도차가 커지고 있으므로 농도 기울기를 역행함을 알수 있고, 따라서 능동 수송임을 알 수 있습니다.

ㄱ : (나)의 이동 방식과 I의 이동 방식이 모두 능동 수송이므로 참이고,

ㄴ : 이 선지는 배경 지식을 묻고 있는데, 호르몬들은 모두 세포외 배출 방식으로 수송되므로 거짓임을 알 수 있습니다. 

ㄷ : 이 선지에서는 배양액의 농도를 묻고 있는데, 여기서 배양액의 농도는 세포 밖의 농도이므로 (나)의 그래프에서는 시간이 지날수록 세포 내 농도가 커지고 있으므로 세포 밖의 농도는 떨어지고 있음을 알 수 있습니다. 따라서 거짓입니다.

따라서 답은 ㄱ. 1번입니다.


4. 효소의 종류와 반응



원래 효소 문제들은 효소의 종류들에 대한 문제보다는 그래프를 주고 해석하는 문제들이 주로 나왔지만, 19학년도 평가원 문제들에서는 그래프 해석형보다는 실험 해석형 문제들을 내고 있습니다.

실험 과정을 해석하면, 접시 I에서는 무즙의 아밀레이스라는 효소에 의해 녹말이 분해되는 반면, 접시 II에서는 효소가 존재하지 않아 녹말이 그대로 있는걸 알 수 있습니다.

ㄱ : 효소에는 각 기질과 결합할 수 있는 활성 부위가 존재하고, 여기서는 아밀레이스가 효소이고, 녹말이 기질이기 때문에 참입니다.

ㄴ : 효소는 체내 물질대사 반응의 활성화 에너지를 감소시켜 반응이 더 쉽게 일어날 수 있도록 도와주는 정촉매 역할을 합니다. 그렇기 때문에 I에서의 활성화 에너지가 더 작기 때문에 거짓입니다.

ㄷ : 아밀레이스와 같은 효소들은 모두 가수분해 효소이기 때문에 거짓입니다.

따라서 답은 ㄱ. 1번입니다.


5. 세포의 산소 호흡


TCA 회로를 통해 두개의 피루브산이 분해될 때, 어떤 부산물들이 나오는지와 그 부산물들이 산.화적 인산.화를 통해 얼마만큼의 ATP를 생산해내는지를 계산하는 전형적인 문제입니다.

일단 하나의 피루브산이 TCA 회로를 거쳐 분해되면, 4개의 NADH와 1개의 FADH2, 1개의 ATP가 생산되므로 2개의 피루브산은 8개의 NADH, 2개의 FADH2, 2개의 ATP를 생산합니다. 여기서 8개의 NADH는 산.화적 인산.화를 통해 24개의 ATP가 되고, 2개의 FADH2는 4개의 ATP가 되어 총 30개의 ATP가 생산됩니다. 여기서 소모되는 산소의 양은 NADH와 FADH2의 개수를 합한 양의 절반이므로 5개이고, 생성되는 물의 양은 소모되는 산소의 양의 두배이므로 10개입니다.

따라서 ㄴ은 5, ㄷ은 10, ㄹ은 30입니다.

그리고 (나)의 그림에서 전자 전달계를 거쳐 수소 이온이 II에서 I로 이동하므로 II가 미토콘드리아 기질, I이 막 사이 공간임을 알 수 있습니다.

ㄱ : ㄴ=5 ㄷ=10 ㄹ=30 이고 15/30=1/2이므로 참입니다.

ㄴ : a는 TCA 회로 과정에서 생성되는 이산.화탄소이므로 미토콘드리아 기질에서 생성되는데, 이는 II이므로 거짓입니다.

ㄷ: 산.화적 인산.화 과정에서 전자 전달계를 거친 전자의 최종 수용체는 산소이므로 참입니다.

따라서 답은 ㄱ,ㄷ. 4번입니다.


6. 세포의 발효


역시 전형적인 발효 문제로, 젖산 발효와 알코올 발효, 그리고 TCA회로에서 피루브산이 아세틸 CoA로 전환되는 과정을 비교하는 문제입니다.

젖산 발효 과정에서는 NAD+만 생성되고, 알코올 발효 과정에서는 NAD+와 CO2가 생성되고, 아세틸 CoA로 전환되는 과정에서는 NADH와 CO2가 생성됩니다.

이를 바탕으로 표를 완성하면, ㄴ은 III에서만 생성되는 물질이므로 NADH이고, III은 아세틸 CoA로 전환되는 과정임을 알 수 있습니다. 이어서 III에서 생성되지 않는 ㄱ은 NAD+이고, II는 젖산 발효 과정임을 알 수 있습니다. 동시에 I은 알코올 발효 과정, ㄷ은 CO2, a는 I이 아세트알데하이드로 전환되는과정이므로 아직 NAD+가 생성되지 않아 X입니다. 이게 이 문제의 함정이었네요

ㄱ : 거짓

ㄴ : 참

ㄷ : B는 젖산으로 C3H6O3이고, A는 아세트알데하이드로 C2H4O 이므로 H개수/C개수는 같으므로 거짓입니다.

따라서 답은 ㄴ. 2번입니다.


7. 광합성 : 명반응

광합성의 명반응에 대해 알고 있는가를 묻는 문제입니다.

우선 ㄱ은 스트로마이고, ㄴ은 틸라코이드 내부입니다

(가) 과정은 NADPH가 NADP+로 산.화되는 과정이고 스트로마에서 일어납니다, (나)과정은 물의 광분해 과정입니다.

ㄱ : 참

ㄴ : 물의 광분해는 광계 II에서 일어나므로 거짓입니다.

ㄷ : 전자 전달계를 거치면서 H+는 스트로마에서 틸라코이드 내부로 이동합니다. 따라서 H+의 농도는 스트로마보다 틸라코이드 내부에서 크므로 ㄴ이 ㄱ보다 커져 거짓입니다.

따라서 정답은 ㄱ. 1번입니다.


8 : 광합성 : 암반응(캘빈 회로)

암반응(캘빈 회로)의 과정과 과정에서의 부산물들에 대해 잘 알고있는지를 묻는 문제입니다.

광합성 과정에서 빛을 차단할 경우 명반응이 중단되어 계속 탄소고정은 일어나지만 암반응에 필요한 물질들이 합성되지 않아 3PG의 농도가 높아지고 RuBP의 농도가 작아지고, CO2를 차단할 경우 탄소고정이 일어나지 않아 RuBP의 농도가 높아지고 3PG의 농도가 작아집니다.

문제의 마지막 조건에서 1분자당 탄소수/인산기수가 ㄴ이 ㄱ보다 크다고 했는데, 3PG의 탄소수/인산기수는 3, RuBP의 탄소수/인산기수는 5/2이므로 ㄴ이 3PG, ㄱ이 RuBP입니다. 주로 평가원에서 분자 분모를 반대로 냈었기 때문에 문제를 꼼꼼히 읽을 필요가 있을 것 같습니다.

표에서 시간이 지날수록 ㄱ의 농도가 낮아지고 ㄴ의 농도가 높아지고 있는데, ㄱ이 RuBP이므로 조건 (가)는 빛 차단임을 알 수 있습니다.

ㄱ : 참

ㄴ : RuBP가 3PG로 전환되는 과정에 CO2가 필요하므로 참입니다.

ㄷ : 캘빈 회로에서 3PG가 G3P로 전환되는 과정에 NADPH가 필요하므로 참입니다.

따라서 답은 ㄱ,ㄴ,ㄷ. 5번입니다.



4. 얼마나 빠르게 풀어야 하는가?


위에서 말했듯 생명과학 2에서 1단원은 가장 쉬운 단원이고, 비킬러들만 나오기 때문에 이 단원에서 시간을 아껴 샤가프, 코돈, PCR, 하디 등 킬러 문제들을 풀 시간을 확보할 수 있어야 합니다.

8문제를 3~4분, 마지노선으로는 5분 이내로 풀 수 있도록 많은 연습을 해야 합니다.

그리고 탐구과목 대부분이 그렇지만 선지 하나 잘못보면 바로 틀릴 수 있기 때문에 빠르지만 꼼꼼히 푸는것이 중요합니다.



1편은 이 정도에서 끝내보려 합니다

생명과학 2를 선택하시려는 분들이나, 고민하시는분들이 이 글을 읽고 판단에 도움이 되었으면 좋겠네요 ㅎ

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