2019 학년도대학수학능력시험 과학탐구영역생명과학 Ⅱ 정답및해설 01. 5 02. 3 03. 1 04. 4 05. 5 06. 2 07. 1 08. 2 09. 4 10. 5 11. 1 12. 5 13. 3 14. 4 15. 3 16. 5 17. 2 18. 1 19. 4 20. 2 1. 세포분획법 [ 정답맞히기 ] ㄱ. 원핵세포와진핵세포에는모두리보솜이있다. 따라서진핵세포인동물세포에도리보솜이있으며, 동물세포의파쇄액인ᄀ에리보솜이있다. ㄴ. 상층액ᄂ은동물세포에서핵을제외한세포질성분이포함되어있다. 따라서ᄂ에는미토콘드리아와같은 DNA를갖는세포소기관이있다. ㄷ. 세포분획법은세포를균질기로부순다음원심분리기를이용하여크기와밀도에따라세포소기관을분리및침전시키는세포연구방법이다. 따라서동물세포파쇄액으로부터원심분리기를이용하여핵을분리하는과정에세포분획법이이용되었다. 정답5 2. 세균, 식물세포, 동물세포의구조비교 자료로제시된남세균, 대장균, 시금치의공변세포의특징은아래와같이정리된다. 구분 핵막이있다. 세포벽이있다. 광합성을한다. 공변세포 (A) 대장균 (B) 남세균 (C) ( : 있음, : 없음 ) [ 정답맞히기 ] ㄱ. 대장균에는없고, 시금치의공변세포와남세균에만있는특징인ᄃ 은 광합성을한다. 이다. ㄷ. 남세균 (C) 의세포벽에는펩티도글리칸성분이있다. 정답3 [ 오답피하기 ] ㄴ. 핵막이없고, 광합성을하지않지만세포벽은가지는 B는대장균이 다. 3. 광합성의명반응과엽록체의구조ᄀ은스트로마이고, ᄂ은틸라코이드내부이다. ( 가 ) 는광합성의암반응 ( 캘빈회로 ) 에서일어나는 NADPH의산화과정이고, ( 나 ) 는광합성의명반응에서일어나는물의광분해반응이다. [ 정답맞히기 ] ㄱ. ( 가 ) 는암반응 ( 캘빈회로 ) 에서일어나는 NADPH의산화과정이며, 캘빈회로는스트로마 ( ᄀ ) 에서일어난다. 정답1 [ 오답피하기 ] ㄴ. ( 나 ) 는명반응에서일어나는물의광분해반응이며, 광계 Ⅱ에서일어난다. 1
ㄷ. ( 나 ) 에서방출된전자가전자전달계를거치면서 H 을스트로마 ( ᄀ ) 로부터틸라코이드내부 ( ᄂ ) 으로능동수송시키면서 H 의농도는스트로마 ( ᄀ ) 에서가틸라코이드내부 ( ᄂ ) 에서보다낮아진다. 이로인해틸라코이드내부 ( ᄂ ) 에서스트로마 ( ᄀ ) 로 ATP 합성효소를통한 H 의촉진확산이일어난다. 4. 생명체의탄생과진화 [ 정답맞히기 ] ㄴ. 원핵생물 ( ᄀ ), 단세포진핵생물 ( ᄂ ), 다세포진핵생물 ( ᄃ ) 에서는모두유전자의발현과정에서 RNA가생성된다. 따라서단세포진핵생물 ( ᄂ ) 에 RNA가있다. ㄷ. 지구에서최초로출현한생물ᄀ은원핵생물이고, 이후단세포진핵생물 ( ᄂ ), 다세포진핵생물 ( ᄃ ) 이순서대로출현하였다. 정답4 [ 오답피하기 ] ㄱ. 효모는단세포진핵생물이므로ᄂ에속한다. 5. 세포분화과정에서의유전자발현조절유전자발현의조절에의해세포의분화가영향을받는다. 수정란으로부터분열과분화과정을통해형성된체세포의전체유전자는보존되지만발현되는유전자의종류는시기와조직에따라달라질수있다. [ 정답맞히기 ] ㄴ. 체세포는수정란으로부터세포분열및분화과정을거쳐생성된다. 따라서분화된각세포에서발현되는유전자는수정란에도있다. 그러므로수정란에는근육세포에서발현되는마이오신유전자와모근세포에서발현되는케라틴유전자가모두있다. ㄷ. 모근세포에케라틴유전자의전사되게하는전사인자가있기때문에키라틴유전자가발현된다. 정답5 [ 오답피하기 ] ㄱ. 마이오신과케라틴은단백질의아미노산배열순서가서로다르다. 따라서단백질의아미노산배열순서를결정하는 DNA의염기배열순서도서로다른다. 6. 세포호흡과발효 Ⅰ은아세트알데하이드 (A) 가생성되는과정, Ⅱ는젖산 (B) 이생성되는과정, Ⅲ은아세틸 CoA(C) 가생성되는과정이다. ᄀ은 NAD, ᄂ은 NADH, ᄃ은 CO 이다. [ 정답맞히기 ] ㄴ. Ⅲ은산소호흡과정중피루브산의산화과정이므로미토콘드리아기질에서일어난다. 정답2 [ 오답피하기 ] ㄱ. Ⅰ은알코올발효에서프루브산으로부터아세트알데하이드 (A) 가생성되는과정으로탈수소반응은일어나지않고, 탈탄산반응만일어나므로 NAD ( ᄀ ) 와 NADH( ᄂ ) 는생성되지않는다. 따라서 a는 이다. ㄷ. 1분자당수소수는아세트알데하이드 (A) 가 4, 젖산 (B) 이 6이고, 1분자당탄소수 2
수소수는아세트알데하이드 (A) 가 2이고젖산 (B) 이 3이다. 그러므로 1분자당 는아탄소수 세트알데하이드 (A) 와젖산 (B) 이모두 2 로같다. 7. 효소의작용 [ 정답맞히기 ] ㄱ. 아밀레이스는녹말을엿당으로분해한다. 아밀레이스가작용하는기질이녹말이므로, 아밀레이스는기질인녹말이결합하는활성부위가있다. 정답1 [ 오답피하기 ] ㄴ. Ⅰ에서는무즙에포함된아밀레이스의촉매반응으로녹말분해반응의활성화에너지가 Ⅱ에서보다작아진다. ㄷ. 녹말이엿당으로분해되는과정에작용하는아밀레이스는가수분해효소이다. 8. 비들과테이텀의실험ᄀ은시트룰린, ᄂ은오르니틴, ᄃ은아르지닌이다. Ⅰ은유전자 에, Ⅱ는유전자 에돌연변이가일어난것이다. 야생형, 유전자 와유전자 에이상이생긴돌연변이를최소배지, 최소배지에오르니틴, 시트룰린, 아르지닌이각각첨가된배지에서생장여부와합성되는물질의종류는아래와같이정리된다. 구분 야생형 유전자 돌연변이 (Ⅱ) 유전자 돌연변이 (Ⅰ) 최소배지 생장 합성물질 오르니틴시트룰린아르지닌 최소배지 + 오르니틴 ( ᄂ ) 생장 합성물질 오르니틴시트룰린아르지닌 없음 시트룰린아르지닌 최소배지 + 시트룰린 ( ᄀ ) 생장 합성물질 오르니틴시트룰린아르지닌 최소배지 + 아르지닌 ( ᄃ ) 생장 합성물질 오르니틴시트룰린아르지닌 아르지닌 없음 오르니틴 오르니틴 오르니틴아르지닌 오르니틴 [ 정답맞히기 ] ㄷ. Ⅱ가최소배지에오르니틴 ( ᄂ ) 이첨가되어배양될때아르지닌 ( ᄃ ) 이합성되므로 Ⅱ는유전자 돌연변이이다. 정답2 [ 오답피하기 ] ㄱ, ㄴ. Ⅰ과 Ⅱ 모두가최소배지에서배양될때합성되지않고, 최소배지에한가지물질이첨가되어배양될때는모두합성될수있는물질ᄃ은아르지닌이다. Ⅰ과 Ⅱ 모두에서아르지닌이합성될때최소배지에첨가된물질ᄀ은시트룰린이므로, 물질ᄂ은오르니틴이다. 효소 B의기질은오르니틴이므로ᄂ이다. 9. TCA 회로와산화적인산화세포호흡의화학반응식은다음과같이나타낼수있다. 포도당 (C H O ) + H O + O C O + H O 포도당 1분자가해당과정을통해 2분자의피루브산으로분해될때 2분자의 NADH 3
와 2 분자의 ATP 가생성된다. 2 분자의 NADH 가산화적인산화에이용되면 1 분자의 O 가소모되고 2 분자의 H O 가생성되어 ATP 가생성된다. 한편 2 분자의피루브산 이 TCA 회로와산화적인산화를거쳐분해될때 TCA 회로에서기질수준인산화를 통해 ATP 가생성되고, 탈탄산반응을통해 C O 가생성되며, 탈수소반응을통해 NADH 와 FADH 가생성된다. 산화적인산화에서는 NADH 로부터 ATP 가생성 되고 FADH 로부터 ATP 가생성된다. 따라서ᄀ은 6, ᄂ은 5, ᄃ은 10, ᄅ은 30 이 다. ᄂᄃ [ 정답맞히기 ] ㄱ. ᄂ은 5, ᄃ은 10, ᄅ은 30이므로 ᄅ 이다. ㄷ. 미토콘드리아내막에있는전자전달계에서전자의최종수용체는 O 이다. 정답 4 [ 오답피하기 ] ㄴ. ( 가 ) 의 a 는 TCA 회로에서생성되는 CO 이다. TCA 회로는미토콘 드리아기질 (Ⅱ) 에서일어난다. 미토콘드리아에서 Ⅰ 은막사이공간, Ⅱ 는기질이다. 10. DNA 복제 A T Ⅰ의염기는 40개이고, G C 이므로 A T, G C 이다. 따라서 ( 가 ) 와 Ⅰ 사이의염기간수소결합총개수는 개다. Ⅱ 의염기는 18 개이 A T 고, G C 이므로 A T, G C 이다. 따라서 ( 나 ) 와 Ⅱ 사이의염기간 수소결합총개수는 개다. [ 정답맞히기 ] ㄴ, ㄷ. ( 나 ) 와 Ⅱ 사이의염기간수소결합총개수가 48 개이고, X 와 상보적인 Y 와 ( 나 ) 사이의염기간수소결합총개수는 11 개이다. 따라서 ( 나 ) 와ᄂ 사이는총 59 개이다. ( 나 ) 와 Ⅲ 사이의개수는 ( 나 ) 와 Ⅱ 사이의개수와같은 48 개이 므로 ( 나 ) 와 Z 사이의개수는 개다. 따라서 ( 나 ) 와ᄃ사이는총 56 개이다. A T Ⅰ에서 G C 이다. Ⅱ와 Ⅲ에서각각 A T, G C 이다. Z는 4개의염 기로이루어져있으며, ( 나 ) 와 Z 사이의염기간수소결합총개수가 8 이므로 A T 또는 A U 이다. 그런데 Ⅲ 과 Z 로이루어진ᄃ에서 G A 이고, T A T 이므로, ᄃ에서 C G C 이다. 정답 5 [ 오답피하기 ] ㄱ. 염기간수소결합의총개수는 ( 가 ) 와ᄀ사이가 115 개이고, ( 가 ) 와 Ⅰ 사이가 104 개이다. 따라서 ( 가 ) 와 X 사이는 11 개이다. X 는피리미딘계열에속하 는 C 와 U 로이루어져있으므로 1 개의 U 와 3 개의 C 로이루어짐을알수있다. 4
11. 세포막을통한물질의이동방식 Ⅰ은능동수송, Ⅱ는촉진확산이다. [ 정답맞히기 ] ㄱ. 그림에서처음에는세포안과밖의ᄀ농도가 로같다가ᄀ이세포안으로이동하며점점세포안의ᄀ농도는높아졌으며, 그동안세포밖의ᄀ농도는 보다낮아졌다. ᄀ은저농도에서고농도로이동하므로ᄀ의이동방식은능동수송 (Ⅰ) 이다. 정답1 [ 오답피하기 ] ㄴ. 인슐린은세포외배출방식으로세포밖으로분비된다. ㄷ. 에서 로시간이흐르면서세포안의ᄀ농도는높아졌으며, 그동안세포밖의ᄀ농도는 보다낮아졌다. 12. 광합성의암반응 1 분자당탄소수는 3PG(PGA) 가 3, RuBP 가 5 이고, 1 분자당인산기수는 3PG(PGA) 탄소수가 1, RuBP가 2이다. 따라서 1분자당 가큰ᄂ이 3PG(PGA) 이고, 작은ᄀ인산기수 이 RuBP 이다. [ 정답맞히기 ] ㄱ. 시간이지남에따라 RuBP( ᄀ ) 의농도가감소하므로주어진조건 ( 가 ) 는 빛차단 임을알수있다. ㄴ. 캘빈회로의 CO 고정단계에서는 RuBP( ᄀ ) 가 CO 와결합하여 3PG( ᄂ ) 로전환 된다. ㄷ. 캘빈회로의 3PG 환원단계에서는 NADPH 가사용되어 3PG( ᄂ ) 가 G3P 로전환된 다. 정답 5 13. 그리피스와에이버리의형질전환실험ᄀ은 S형균, ᄂ은 R형균이다. [ 정답맞히기 ] ㄷ. ᄀ은피막 ( 협막 ) 을가지는 S형균이다. 정답3 [ 오답피하기 ] ㄱ. 그리피스의형질전환실험을통해죽은 S형균 ( ᄀ ) 에있는어떤물질이 R형균 ( ᄂ ) 내로들어가 R형균 ( ᄂ ) 을 S형균 ( ᄀ ) 으로형질전환시켰다는결론을내릴수있으나, 형질전환을일으키는물질이 DNA임은밝혀지지는않았다. ㄴ. ( 나 ) 에서 S형균 ( ᄀ ) 의 DNA가 DNA 분해효소에의해분해되었으므로, R형균 ( ᄂ ) 이 S형균 ( ᄀ ) 으로형질전환되지못했다. 14. 중합효소연쇄반응 (PCR) 2 중가닥 DNA 의염기서열에프라이머 a, b, c 의결합위치와제한효소 EcoR Ⅰ, SmaⅠ 의인식및절단부위를정리하면아래와같다. 5
( 보라색부위는 EcoRⅠ, 노란색부위는 SmaⅠ 인식서열임 ) [ 정답맞히기 ] ㄱ. 프라이머 a의염기서열은 5 -GCTGAA-3 이므로 3 말단염기는아데닌 (A) 이다. ㄷ. Ⅱ에서프라이머 c (5 -TAATCC-3 ) 이 DNA 의두단일가닥에각각결합하여 PCR이시행되면 30개의염기쌍으로이루어진 DNA 조각이증폭된다. 정답4 ㄴ. 위그림에서말단부위의방향성을고려하면 EcoRⅠ의인식서열은보라색으로칠해진한군데만있다. 15. 생물의분류단계와계통수수수미꾸리와기름종개는미꾸리과에속하고, 누치, 몰개, 긴몰개, 쉬리는잉어과에속하며, ᄂ은미꾸리과와잉어과가아닌다른과에속한다. ᄀ은몰개와긴몰개중하나이다. [ 정답맞히기 ] ㄷ. 계통수에서누치와몰개가분기된시점이몰개와쉬리가분기된시점보다오래되었으므로, 몰개와누치의유연관계는몰개와쉬리의유연관계보다가깝다. 정답3 [ 오답피하기 ] ㄱ. 몰개와긴몰개는같은속이므로각각ᄀ과, ᄀ과의공통조상으로부터최근에분기한종중하나이다. 따라서ᄀ은수수미꾸리가아니다. ㄴ. ᄂ은잉어과와미꾸리과가아닌다른과에속한다. 16. 원생생물계, 식물계, 균계의분류아메바 ( ᄀ ) 와김 ( ᄂ ) 은원생생물계에속한다. 아베마 ( ᄀ ) 와검은빵곰팡이 ( ᄅ ) 은종속영양생활을한다. 솔이끼 ( ᄃ ) 와검은빵곰팡이 ( ᄅ ) 은포자로번식한다. [ 정답맞히기 ] ㄱ. 아메바 ( ᄀ ) 는원생생물중위족운동을하는위족류이다. ㄴ. 솔이끼 ( ᄃ ) 는엽록소 a와 b를가지는선태식물이다. ㄷ. 검은빵곰팡이 ( ᄅ ) 는균사에격벽이없어하나의세포에여러개의핵이존재하는다핵성균사를가지는접합균류이다. 정답5 17. 동소적종분화와이소적종분화지리적격리가일어나종이분화되는경우는이소적종분화이고, 지리적격리없이경우는동소적종분화이다. [ 정답맞히기 ] ㄴ. A와 C는서로다른생물학적종이므로자연상태에서자유로이교배하여생식능력이있는자손을낳을수없다. 즉생식적으로격리되었다. 정답2 6
[ 오답피하기 ] ㄱ, ㄷ. 종 A로부터종 B로의분화가종 A로부터종 C로의분화보다먼저일어났다. 따라서종 A( ᄃ ) 과유연관계가가까운ᄂ이종 C이고유연관계가먼ᄀ이종 B이다. 종 A로부터종 B가분화된것은지리적격리로인한것이므로이소적중분화이고, 종 A로부터종 C가분화된거은지리적격리없이일어난것이므로동소적종분화이다. 종 B가분화된이후종 C가분화되었으므로이소적종분화가동소적종분화보다먼저일어났다. 18. 하디-바인베르크법칙 [ 정답맞히기 ] 긴털대립유전자 A가짧은털대립유전자 A 에대해완전우성으로가정하면, Ⅰ에서임의의긴털암컷이임의의짧은수컷과교배하여자손 (F ) 을낳을 때이 F 이긴털을가질확률이 라는조건을만족하는짧은털대립유전자 A 의 빈도를구하면그빈도가 1 보다큰 값 ( ) 을가지게되어모순이발생한다. 따라서 짧은털대립유전자 A 가긴털대립유전자 A에대해완전우성이다. 집단 Ⅰ에서짧은털대립유전자 A 의빈도를, 긴털대립유전자 A의빈도를 라하고, Ⅰ에서임의의긴털암컷이임의의짧은수컷과교배하여자손 (F ) 을낳 을때이 F 이긴털을가질확률이 임을적용하면, ( 임의의짧은털수컷의유전자형이 A A 일확률 ) ( 임의의긴털암컷과의사이에긴털의자손이태어날확률 ) + ( 임의의짧은수컷의유전자형이 A A일확률 ) ( 임의의긴털암컷과의사이에긴 털의자손이태어날확률 )= 이다. 따라서, 이다. 집단 Ⅰ과 Ⅱ에서짧은털을갖는개체수의합이 15600이므로 이다. 이를통해, 임을알수있다. Ⅱ의유전자형이 A A인암컷이 Ⅱ의임의의짧은털수컷과교배하여자손 (F ) 을낳을때이 F 이짧은털을가질확률은 ( 임의의짧은털수컷의유전자형이 A A 일확률 ) ( 유전자형이 A A인암컷과의사이에짧은털의자손이태어날확률 ) + ( 임의의짧은수컷의유전자형이 A A일확률 ) ( 유전자형이 A A인암컷과의사이에짧은털 의자손이태어날확률 )= 이다. 정답 1 7
19. 자연선택 Ⅰ에서 Ⅱ로시간이지나는동안부리의크기가큰개체가환경적응에유리하여자연선택된다. [ 정답맞히기 ] ㄱ. Ⅰ에서부리크기는작은것부터큰것까지개체수가다양하게분포하므로변이가있었다. ㄴ. Ⅰ과 Ⅱ에서 P는표현형의변이도다르고, 유전자풀을구성하는대립유전자의빈도도같지않다. 따라서 Ⅰ과 Ⅱ에서 P의유전자풀은서로다르다. 정답4 [ 오답피하기 ] ㄷ. 부리크기가 인개체수는 Ⅰ에서가 Ⅱ에서보다많다. 20. 유전암호와돌연변이제시된가닥은전사주형가닥이다. 다음은,,, 로부터전사되는 mrna의유전암호와이로부터번역된폴리펩타이드 W, X, Y, Z의아미노산배열순서를나타낸것이다. : 5 -AUG/GGC/AGC/CAC/CAC/UCG/UAA/CUAA-3 W: 메싸이오닌 / 글라이신 / 세린 / 히스티딘 / 히스티딘 / 세린 (6개, 4종류 ) : 5 -AUG/GGC/AGC/CAC/CCC/ACU/CGU/AAC/UAA-3 X: 메싸이오닌 / 글라이신 / 세린 / 히스티딘 / 프롤린 / 트레오닌 / 아르지닌 / 아스파라진 (8개, 8종류 ) : 5 -AUG/GGC/AGC/CAC/CGG/ACU/CGU/AAC/UAA-3 Y: 메싸이오닌 / 글라이신 / 세린 / 히스티딘 / 아르지닌 / 트레오닌 / 아르지닌 / 아스파라진 (8개, 7종류 ) : 5 -AUG/GGC/AGC/CAU/AGG/ACU/CGU/AAC/UAA-3 Z: 메싸이오닌 / 글라이신 / 세린 / 히스티딘 / 아르지닌 / 트레오닌 / 아르지닌 / 아스파라진 (8개, 7종류 ) [ 정답맞히기 ] ㄴ. Y에서다섯째와일곱째아미노산이아르지닌이다. 정답2 [ 오답피하기 ] ㄱ. ᄀ은 CC 이며, 위자료에서 의전사된 mrna에붉은색의 GG 로표시되어있다. ㄷ. ᄂ은 5 -TA-3 이며, 위자료에서 의전사된 mrna에붉은색의 5 -UA-3 으로표시되어있다. 8