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사과맥주 [1088100] · MS 2021 (수정됨) · 쪽지

2022-03-17 16:54:47
조회수 9,832

[생명과학] 이번 수능에 코로나19가 출제될까요...?

게시글 주소: https://orbi.kr/00055563649

바쁜분들을 위한 선 3줄요약

1. 코로나19 출제가능한 부분: 생명1 두 부분, 생명2 한 부분(PCR)

2. PCR에서 Ct가 낮을수록 바이러스 농도가 높은 것이다

3. 저 코로나 확진됐어요 - 격리하는 동안 공부 열심히 하고 올게요!



안녕하세요 여러분 ㅠㅠㅠㅠ 입버릇이 나쁜 엄마...할머니...? 입니다

원래대로라면 자숙하고 있어야 하지만... 

방금 너무 좋은 학습자료가 하나 올라왔기 때문에, 

(그 자료인즉슨 오늘 아침에 채취한 제 코로나 PCR검사 결과지에요ㅎㅎ)

생물 관련 공부글 하나 들고 왔어요!



작년 수능 때를 기점으로 코로나19가 창궐한 지 만 2년이나 지났기 때문에

생명과학 1 또는 2에서 코로나19에 관련한 문제가 하나쯤 나올 수 있을 거라고 생각했는데,

예상 외로 코로나19에 대한 문제는 하나도 출제되지 않았어요.

아마도 창궐한 지 2년밖에 되지 않은 질병에 대해서 확정적인 지식인 것처럼 문제를 내는 것은 

오류의 여지가 많지 않은가 해서, 문제를 안 낸 게 아닌가 싶어요



그렇지만, 작년에 안 나온 만큼 올해 문제로 나올 가능성은 더 커지지 않을까? 라는 생각에

(1) 코로나19에 관련해서 생명과학 1 또는 2의 어느 영역에서 문제가 나올 수 있을지, 그리고

(2) 그 중에 한 테마를 정해서 간단한 배경 원리를 좀 설명드리려고 해요.

(만약에 이게 평가원 모의고사나 수능에 적중하면... 정말 뿌듯할 것 같습니다!^^)




우선, 코로나19와 관련해서 생명과학 1/2에서 출제될 수 있는 영역은 다음과 같은 부분들이 있겠어요:


1. 생물의 특성: 코로나19의 병원체는 바이러스(특히, RNA 바이러스)이다. 

  - 독립적 물질대사 못 함, 적응과 진화(...) 가능, 단백질과 핵산 가짐, 세균 여과기를 통과하여도 병원성을 가짐


2. 방어 작용: 코로나19 백신의 원리

  - 백신은 기본적으로 인체에 침입하여도 무해한, 바이러스의 항원 (코로나19의 경우에는 '스파이크 단백질')을 체내에 주입하여 이에 대한 기억세포를 형성하게 함으로써 추후 코로나19 재침입 시 2차 면역을 가능하게 함

  - 코로나19백신이 특이한 것은, 기존의 방법대로 무해한 단백질 항원을 체내에 주입하는 백신(재조합백신) 외에, 체내에 주입되면 전사(transcription: RNA가 리보솜에 의해 읽혀서 단백질을 합성하는 과정)되어 스파이크 단백질을 만드는 백신(mRNA)이 새롭게 개발되었다는 것. 재조합백신에는 노바백스, mRNA 백신에는 화이자나 모더나 백신이 있어요.


3. 코로나19 확진검사(RT-PCR)의 원리

  - PCR의 심화 내용은 2015년 개정 교육과정에 들어오면서 다소 줄어들었기 때문에, 한번 2023 수능특강/수능완성을 확인해보고 아직 PCR 연계 문제가 있는지를 확인해 보아야 할 것 같아요! 만약 수특/수완에 PCR 관련 문항이 남아 있다면, 여전히 수능에 출제는 가능하다고 보여져요.


  - PCR의 기본 원리는 생명과학 2를 응시하는 분들이라면 익히 아실 것이라고 생각돼요. PCR과 역전사 PCR의 차이는 DNA를 검출하는 것이 목적이냐, RNA를 검출하는 것이 목적이냐겠구요. 코로나19의 병원체인 SARS-CoV-2 바이러스는 RNA 바이러스이므로, RNA로부터 DNA를 중합하는 역전사 중합효소(reverse transcriptase)를 이용하여 역전사시켜 cDNA를 만든 뒤 핵산을 증폭시키겠지요.


 그러면, 코로나19 감염 여부를 알기 위해서는 SARS-CoV-2 바이러스에만 특이적으로 존재하는 유전자를 증폭시켜야 하겠지요...! 

  SARS-CoV-2에 존재하는 유전자를 살펴보면 다음과 같습니다:

 

  이 중에서 일반적으로 코로나 확진검사 키트에서 사용하는 유전자는 RdRp와 E, 그리고 몇몇 시약에서는 N도 포함해요. 각각의 유전자의 역할을 살펴보면

   - RdRp (RNA-의존 RNA 중합효소): 바이러스 RNA를 복제하는 중합효소. 바이러스 증식에 가장 중요하겠죠!

   - E (Envelope, 외피 단백질): 코로나바이러스의 'corona'가 '왕관'이라는 뜻이죠. 왕관 모양의 외피 단백질을 코딩하는 유전자에요.

   - N(nucleocapsid protein, 뉴클레오캡시드 단백질): RNA 게놈에 결합하여 복합체인 뉴클레오캡시드를 형성하는 단백질이에요. 사람 DNA와 결합하는 히스톤 단백질과 유사하다고 생각되네요! (인플루엔자의 H1N1, H2N1... 등에서 말하는 N과는 다릅니다!!)


 

   이제, RNA 유전체의 위에서 언급한 유전자들을 표적으로 하는 primer와 probe를 환자 검체에 섞고 PCR 장비에 섞어 PCR 원리를 이용하여 증폭시키는데요,

   표적 유전자별로 다른 형광물질을 부착함으로써, 코로나바이러스에 특이적인 두 가지(또는 몇몇 시약에서는 세 가지) 유전자에 대한 증폭 곡선을 동시에 그릴 수 있어요. 예를 들면 RdRp 유전자에는 Cal Red 610 형광물질을, N 유전자에는 Quasar 670을, E 유전자에는 FAM을, 내부대조물질에는 HEX 형광을 붙이는 식이죠

 (내부대조물질: 만약 시간이 지나도 형광물질이 검출되지 않을 때, 환자가 정말 코로나바이러스가 없어서 검출이 안 되거나/환자에게는 바이러스가 있는데 증폭 과정이 정상적으로 이루어지지 않아서 형광물질이 검출이 되지 않을 가능성이 있겠지요. 그래서 증폭 과정이 정상적으로 이루어지는지를 보기 위해 주입하는 물질이 내부대조물질이에요)


  대략 1시간 30분~2시간 동안 진행되는 PCR 과정에서 총 40-50 cycle이 수행되는데요,

  중간에 핵산이 일정량 이상 증폭되어서 형광 신호가 일정 역치 이상의 세기로 검출되는 순간의 cycle을 Ct (cycle threshold)값이라고 해요. 

  즉, 어떤 환자의 Ct = 10이면 이 환자는 10번의 cycle만 돌렸는데도 형광물질이 반짝반짝 검출됐단 뜻이고,

  다른 환자의 Ct=30이면 이 환자는 30번의 cycle을 돌려서야 형광물질이 검출되었다는 뜻이죠

  즉 Ct 값이 낮을수록, 환자의 검체 내 바이러스 농도가 높다 - 라고 볼 수 있는 것이에요! (Ct가 높아야 바이러스 농도가 높은 것이 아닙니다!)


  보통 키트마다 기준점이 조금씩 다르지만, 40 cycle 또는 36 cycle 이하에서 형광물질이 검출될 경우 COVID-19에 감염된 것으로 판정한답니다.

  그래서 학습자료로, 아까 말씀드린 대로,

  제 코에서 오늘 아침에 채취한 PCR 검사 결과를 가져왔어요 (결과가 한 시간 전에 나왔어요) 

  

  

   

... ㅠㅠ 말을 함부로 한 댓가를 톡톡히 치르고 있습니다....ㅠㅠㅠㅠ

격리하는 동안 공부 열심히 하고 있을게요...! 

이번 글은 댓글을 조금 늦게 확인하게 될 것 같아요, 이해 부탁드립니다!!


(참고문헌: Lee K., Laboratory Diagnosis of COVID-19 in Korea. Ewha Med J 2021; 44(1): 1-10. https://doi.org/10.12771/emj.2021.44.1.1)

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