건국대 생명과학 논술기출및정답해설(2017학년도)

2017학년도 건국대 생명과학 논술기출및정답해설입니다.

건국대 논술을 준비하는 수험생 여러분들에게 좋은 자료가 되기를 바랍니다.

건국대 생명과학 논술기출 제시문

(가) 뉴런이 자극을 받아 세포막의 전기적 특성이 변하는 현상을 흥분이라고 하고, 하나의 뉴런 내에서 흥분이 이동되는 과정을흥분의 전도라고 한다. 자극을 받지 않으면 뉴런 내부는 (-)전하를, 외부는 (+) 전하를 띠는 분극 상태가 되는데, 이때 뉴런의 내부는 K+의 농도가 높고, 외부는 Na+의 농도가 높다. 이러한 분극 상태에서 뉴런 세포막 내외에 형성된 전위차를 휴지막 전위라 하며 일반적으로 약 -70 mV에서 형성된다. 뉴런은 자극을 받으면 오른쪽 그래프와 같이 막전위가 +35mV까지 급격히 상승하는 탈분극을 통해 활동 전위가 발생한다. 활동 전위의 정점에 이르면 막전위가 감소하는 재분극을 통해휴지막 전위 상태로 돌아간다. (나) 하나의 운동 뉴런은 그 말단이 근육 섬유막과 시냅스처럼 얇은 간격을 두고 접해 있다. 흥분이 운동 뉴런을 따라 전도되어 축삭돌기 말단에 이르면 이곳에서 아세틸콜린이 분비되고, 아세틸콜린이 근육 섬유막으로 확산되면 근육 섬유막이 탈분극 되어 활동 전위가 발생한다. 이 활동 전위가 근육 원섬유에 전달되면 근육이 수축한다. 근육의 수축은 액틴 필라멘트가 굵은 마이오신의 중심 쪽으로 미끄러지듯이 끌려들어가 근육 원섬유 마디가 짧아져서 일어난다. 이러한 현상은 액틴 필라멘트나 마이오신 자체가 수축하는 것이 아니라, 액틴 필라멘트와 마이오신의 결합이 증가하여 중첩된 부분이 늘어나는 것이다. 근육의 수축에 필요한 에너지는 ATP이다. 마이오신의 머리가 ATP를 에너지로 사용하여 액틴 필라멘트를 끌어당기게 되면 근육이 수축하게 되고, 마이오신이 액틴 필라멘트에서 떨어지면 근육이 이완되는 것이다. (다) 하나의 근육 섬유에는 즉시 사용할 수 있는 ATP가 저장되어 있는데 약 3초간 수축을 지속할 수 있을 정도이다. 따라서 근육 섬유에는 반복적인 수축을 위해서 지속적이고 빠른 에너지 공급을 위한 물질대사 경로가 존재한다. 근육에 저장된 ATP가 고갈되면 크레아틴인산으로부터 ATP를 합성하고, 크레아틴 인산의 양이 감소하면 포도당을 산화시켜 ATP를 합성한다. 글리코젠이 포도당으로 분해된 후 산소 공급이 부족하면 무산소 호흡 과정으로 ATP가 생산되는데, 이때 부산물로 젖산이 축적된다. 그러나 근육에 충분한 산소가 공급되면 포도당이나 지방산이 완전히 분해되어 이산화탄소와 함께 ATP가 생산된다.

건국대 생명과학 논술기출 문제

[문제 1] 복어의 독은 대표적인 신경독소로 뉴런의 Na+통로가 열리는 기능을 차단하는 저해제이다. 이에 비해 말미잘 신경독소는 같은 Na+통로에 작용하지만 닫히는 기능을 차단하는 저해제이다. 그리고 화학신경독소인 테트라에틸암모늄은 K+통로가 열리는 기능을 차단한다. 신경독소가 뉴런에 작용하였을 때 시간에 따른 막전위의 변화를 세 가지 독소별로 제시문 (가)의 그래프와 비교하여 그림으로 나타내고 그 변화의 이유를 설명하시오.

[문제 2] 제시문 (나)는 근육의 수축과정을 설명한 것이다. 오른쪽 그래프는 골격근 수축과정 (t1에서 t2) 중에 일어나는 근육 원섬유 마디의 길이 (_ _ _ ) 변화와 액틴과 마이오신의 결합량 (_____ )의 변화를 보여준다. 시간에 따른 액틴과 마이오신 결합량의 증가가 멈춘 시점은 a로, H 대가 사라진 시점은 b로, I 대가 사라진 시점은 c로 표시하였다. 이 그래프를 이용하여 t1에서의 근육 원섬유 마디의 H 대의 길이를 구하시오.

근육 수축에는 에너지가 필요하다. 매카들병은 글리코젠을 분해하는 효소가 결핍되어 나타나는 유전질환인데, 이 병을 앓는 환자의 경우 운동 강도가 높은 근육 운동을 하려면 운동 전이나 운동 중에 반드시 포도당을 섭취하여야 한다. 하지만 낮은 강도의 근육 운동을 하는 경우에는 포도당을 섭취하지 않아도 근육 운동을 지속할 수 있다. 이와 같은 차이가 나타나는 이유를 제시문 (다)에 근거하여 기술하시오.

건국대 생명과학 논술기출 정답 및 해설

(문제1)

자극이 오면 활성 전위가 발생하기 Na+통로가 열려 Na+ 내부로 들어와서 탈분극이 일어나야 하나, 복어 독의 경우는 Na+통로가 열리는 것을 차단함으로 탈분극이 일어나지 않아 활동전위 가 전혀 발생하지 않는다.

말미잘의 독소의 경우 자극에 대해 Na+통로가 열려 Na+ 내부로 들어오게 되어 탈분극이 나타나나 Na+통로가 닫히는 것을 차단함으로써 Na+ 내부로 들어오는 것이 오랫동안 지속되어 재분극이 지연되어 활동전위가 길어진다.

테트라에틸암모늄의 경우는 Na+통로가 열려 탈분극은 일어나나 K+통로가 열리는 것을 차단하여 K+이 외부로 나가지 못하게 함으로써 재분극이 지연되어 활동전위가 길어진다.

(문제2)

근육섬유가 탈분극되면 액틴 필라멘트와 마이오신이 액틴-마이오신 결합을 형성한다. 근육의 수축은 이렇게 결합된 액틴-마이오신의 중첩부분이 증가하면서 일어나는데 그 결과 근육원섬유 마디가 짧아진다. 이 때 액틴 필라멘트와 마이오신 자체의 길이에는 변화가 없으나 액틴필라멘트만으로 이루어진 I대와 마이오신 만으로 이루어진 H 대의 길이가 짧아진다.

주어진 그림은 골격근의 수축과정에서 시간에 따라 변화하는 근육 원섬유 마디의 길이를 측정한 그래프이다. t1 시점에서 근육 원섬유 마디의 길이는 3㎛이다. 3㎛ 길이의 근육 원섬유 마디가 수축하면서 H 대가 사라진 b 시점에서의 근육 원섬유 마디 길이는 2㎛이므로 t1시점에서 H 대의 길이는 1㎛ 이다.

단시간에 강한 운동을 할 경우 글리코젠을 빠르게 분해하여 근육 수축에 필요한 ATP를 얻는다. 이러한 근육 운동에 필요한 산소의 섭취량이 부족하면 탄수화물이 완전히 분해되지 않아 젖산이 형성된다. 낮은 강도의 근육 운동을 하는 경우에는 근육에 충분한 산소가 공급되기 때문에 (유산소 운동) 포도당이나 지방산이 완전히 분해되어 이산화탄소와 함께 ATP가 생산된다.

매카들병은 근육에서 글리코젠을 분해하는 효소가 결핍되어 나타나는 유전질환이므로 이 병을 앓는 환자의 경우 운동 강도가 높은 무산소 근육 운동을 할 때 근육 수축에 필요한 ATP를 얻기 위하여 자체적으로 글리코젠 분해를 통하여 포도당을 공급받을 수 없기 때문에 운동 전이나 운동 중에 반드시 포도당을 외부로부터 섭취하여야 하는 것이다. 그러나 근육에 충분한 산소가 공급되는 경우 포도당이 체내에 없어도 제시문 (다)에 나타난 바와 같이 지방산을 완전히 분해하여 ATP를 생산할 수 있다.

이상은 건국대 생명과학 논술기출문제와 정답및해설이었습니다.

잘 참고하시어 논술을 잘 준비하시기 바랍니다.