[문항 1] 다음 제시문 (가)~(라)와 실험 내용을 읽고 문제에 답하시오. (가) 생명 과학의 탐구는 어떤 현상을 세밀히 관찰하여 문제를 발견하는 것에서
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다음 제시문 (가)~(라)와 실험 내용을 읽고 문제에 답하시오. (가) 생명 과학의 탐구는 어떤 현상을 세밀히 관찰하여 문제를 발견하는 것에서 시작한다. 의문에 대한 답은 단순한 관찰만으로 얻을 수 없는 때가 많은데, 그 질문에 대한 답을 추측하여 잠정적인 결론인 가설을 설정한다. 가설을 검증하기 위하여 탐구를 설계하고 수행한다. 대조 실험은 조작 변인을 처리한 실험군과 조작 변인을 처리하지 않은 대조군의 실험 결과를 비교하여 결론을 얻는 방법이다. 탐구를 수행하여 얻은 결과는 표나 그래프 등으로 정리하여 분석하고, 실험 결과를 분석한 내용이 가설과 일치하면 결론을 내린다. (나) 세포 분열 과정에서 모세포에 저장된 유전 정보는 딸세포로 정확하게 전달되어야 한다. 이를 위해 DNA는 세포 분열이 일어나기 전에 복제된 후 세포 분열 과정에서 분리되어 2개의 딸세포로 나뉜다. 대장균을 이용한 메셀슨과 스탈의 실험을 통해 복제 결과 생긴 DNA의 두 가닥 중 한 가닥은 원래의 가닥이고, 나머지 한 가닥은 새로 합성된 가닥이라는 것을 알게 되어 DNA는 반보존적으로 복제된다는 것이 증명되었다. (다) 자연에 존재하는 대부분의 원소들은 다양한 동위 원소의 혼합물로 존재한다. 한 가지 원소가 여러 개의 동위 원소로 존재할 경우, 각각의 동위 원소를 구분하기 위해 원소 기호에 질량수를 표시한다. 그리고 원소의 평균 원자량은 각 동위 원소의 원자량과 존재 비율을 곱한 값을 더하여 구한다. (라) DNA의 기본 단위인 뉴클레오타이드는 당, 인산, 염기로 구성되어 있고, 질소는 2026학년도 중앙대학교 대학별고사 선행학습 영향평가 DNA 염기 성분 중의 중요한 원소이다. 지구에 존재하는 질소(N)는 주로 안정한 동위 원소인 14N와 15N로 이루어져 있고, 14N가 대부분(99.6%)을 차지하며 15N가 소량(0.4%) 존재한다. 15N는 14N보다 상대적으로 무거워 15N가 표지된 DNA는 원심분리법에서 질량 차이로 14N가 표지된 DNA와 구별할 수 있다. <실험 과정> [1] 대장균을 무거운 질소(15N)가 포함된 배양액에서 여러 세대 배양하여 15N로 표지된 DNA를 가진 대장균(G0)을 얻었다. [2] G0의 일부를 가벼운 질소(14N)가 포함된 배양액으로 옮겨 한 세대 배양하여 1세대 대 장균(G1)을 얻었다. [3] G1의 일부를 14N가 포함된 배양액에서 한 세대 더 배양하여 2세대 대장균(G2)을 얻고, G2의 일부를 14N가 포함된 배양액에서 한 세대 더 배양하여 3세대 대장균(G3)을 얻었다. [4] G0, G1, G2, G3의 DNA를 각각 추출하여 원심분리를 하였다. <실험 결과> 원심분리한 후 아래 <그림 1>과 같이 시험관을 상층, 중층, 하층 세 부분으로 나누어 그 안에 포함되어 있는 DNA의 비율을 측정하여 <표 1>에 나타내었다. <그림 1> 대장균(G0)의 DNA 원심분리 후 결과 <표 1> 각 층에 포함된 DNA 비율(%) 대장균 G0 G1 G2 G3 층(길이) 상층(10) 0 …(이하 생략, 출처에서 확인)
출제 의도 · 해설 · 평가 요소
출제 의도 자연 현상을 탐구할 때 구체적인 관찰과 자료 분석을 통해 여러 사실을 종합하여 새로운 과학 지식을 생성할 수 있다. 생명체의 공통적인 특성으로, 개체 단위에서 항상성을 유지하고 유전 정보를 다음 세대로 전달하는 기능을 이해할 수 있는지를 확인하고자 하였다. 유전 정보가 담겨 있는 DNA가 딸세포로 전달되기 위해서는 DNA 복제 과정이 반드시 일어나야 하며, 이를 증명하기 위해 진행된 실험 과정을 이해하고, 생명체의 공통적인 특성을 설명할 수 있는지를 평가하고자 하였다. 동위 원소는 양성자 수는 같지만 중성자 수가 다른 원자들이며, 동위 원소의 원자량과 존재 비율을 이용하여 평균 원자량을 구할 수 있다. 유전 물질인 DNA의 구조와 특성을 이해하고, DNA 염기를 구성하는 원소 중 하나인 질소(N)의 동위 원소 표지 기술과 원심분리 기술을 활용하여 DNA의 반보존적 복제 과정을 설명할 수 있다. 또한, 탐구 과정에서 가설을 검증하기 위한 대조군 설정과 대조 실험 설계를 올바르게 수행할 수 있는지를 평가하고자 하였다. 4. 문항 및 제시문의 출제 근거 가) 교육과정 근거 문항 및 제시문 영역별 내용 생명과학 I (1) 생명과학의 이해 [12생과I 01
해설 [문제 1] - 제시문과 <실험 과정>을 바탕으로 대장균의 각 세대별 DNA 가닥에 질소 동위원소가 어 떻게 표지되는지를 이해하고 <표 1>을 완성한다. - 반보존적 DNA 복제 과정을 증명하기 위한 실험 과정 및 결과를 통합적으로 이해하고 있는지 확인한다. [문제 2] - 2세대 및 3세대 대장균을 배양할 때 새로운 외부 물질을 주입하면 DNA 복제에 어떠한 영향을 주게 되는지 <표 2>의 결과를 <표 1>과 비교하여 해석할 수 있다. - 배양 과정에서 첨가한 물질 X가 용매 S에 녹아있음을 알고, 제시문 (가)에 근거하여 하 나의 실험 과정에 두 가지 조작 변인이 사용되어 <표 2>의 결과가 얻어진 것을 해석할 수 있다. - 이 과정에서 용매 S만을 대조군으로 사용하여 실험 결과를 얻어내고, 이를 <표 1>과 비 교하여 용매 S만의 효과를 확인하는 탐구 과정이 필요함을 이해하여 논리적으로 설명할 수 있다. [문제 3] - <실험 과정>에 제시된 DNA 복제 실험을 바탕으로 DNA의 반보존적 복제 원리를 이해 하고, 이를 대장균(GP2)에서 추출한 DNA의 원심분리 결과(그림 2)에 적용하여 이중나선 DNA의 상대적인 분포를 유추할 수 있는지를 평가한다. - 동위 원소 표지 기술의 개념을 이해하고, 동위 원소의 원자량과 존재 비율을 활용하여 평균 원자량을 계산할 수 있는지를 확인하고자 한다. 2026학년도 중앙대학교 대학별고사 선행학습 영향평가
평가 요소 하위 채점 기준 배점 문항 1. 제시문 (나)에 의해 DNA 복제 과정은 반보존적으로 일어나고 있음을 제시(+2점) 2. 질소 동위원소를 사용하는 <실험 과정>을 이해하고 각 세대별 대장균에서 반보존적 DNA 복제가 일어나는 과정을 제시(+2점) 문제 1 20점 3. <실험 결과>를 이해하고 반보존적 DNA 복제 과정 동안 나타나게 되는 DNA 복 제 결과(A~D)를 명확히 제시함(각 +4점, 총 16점) ※ 각 부분에서 올바른 답안을 작성한 경우에도 답안의 논리적 표현력과 의사소통능력에 따라 총점 20점 이내에서 ±5점 추가 점수 부여 가능함. 1. <표 2>의 결과를 <표 1>에서 완성한 결과와 비교하여 DNA가 발견된 비율이 중 층에서 더 증가되어 있음을 확인하고, 용매 S에 녹인 물질 X를 처리하면 DNA 복제에 문제가 발생함을 제시(+10점) 2. <표 2>의 결과를 얻어내기 위한 실험 과정에서 X의 기능을 확인하기 위한 실험으로 대 조군 설정에 문제가 있음을 제시(+10점) 3. <실험 과정>의 실험을 다시 수행