2025학년도 전국연합학력고사 고등학교 1학년 과학탐구영역 15번 문제 풀이를 하려고 합니다. 2024년도 전국연합학력고사에서 자주 출제되었던 DNA, RNA, 단백질, 각 핵산과 단백질의 단위체, 중심 원리의 문제는 출제되지 않았습니다. 고등학교 1학년 모의고사에서 계속적으로 염색체와 세포분열을 연관한 문제가 지속될지 지켜보도록 하겠습니다.
감수분열[중학교-학습 갭매우기]
시험문제 출제 부분으로는 중학교 과학 3 (천재교과서, 5단원)에서 주제목 생식과 유전에 해당합니다. 상세하게 보면, 부제목 생식과 발생이며, 소제목으로 '내 염색체 절반을 자손에게, 생식세포 분열'과 '수정되어 개체가 되기까지'입니다. 용어 정리부터 시작을 하겠습니다.
- 생식: 살아있는 생물이 살아있는 동안 자신과 닮은 자손을 만드는 것을 의미합니다.
- 생식세포 분열: 많은 생물이 암수의 두 개체가 각각 생식세포를 만들고, 이 생식세포가 결합하여 자손을 만들어 번식합니다.
생식세포를 형성하는 과정에서도 세포분열이 일어납니다. 이를 생식세포 분열이라고 합니다.
생식세포 분열은 생식 기관에서 생식세포가 만들어질 때 일어나며 두 번에 걸쳐 세포 분열이 발생합니다.
[문제] 체세포 분열은 몇 번 일어날까요?
생식세포 분열은 두 번 발생을 하는데, 첫 번째 분열을 감수 1 분열, 두 번째 분열을 감수 2 분열이라고 합니다. 정자와 난자만 생식세포 분열을 합니다. 정자와 난자의 생식기관은 각각 고환과 난소입니다.
감수분열
감수분열을 영어로는 'meiosis'이며, 어원은 그리스어에서 유래 되었습니다. '감소'라는 의미를 가지고 있으며, 동사 meioun, 즉 '줄이다(to make smller, to diminish)에서 파생되었습니다. 무엇을 줄일까요? 염색체 수가 절반으로 줄어주는 것을 말합니다.
꼭 기억하고 계시길 바랍니다.
- 간기: 체세포 분열과 같이 생식세포도 간기 동안 DNA를 복제하고 분열에 들어가는 준비를 합니다.
- 분열기: 염색체 행동을 기준으로 핵 분열 단계를 전기(염색사에서 염색체로 응축), 중기, 후기, 말기로 구분합니다.
감수 1분열(그림참조)
- 전기: 상동 염색체끼리 짝을 지어 2가 염색체를 형성합니다.
- 중기: 2가 염색체(2가 상동염색체로 기억하기!)가 세포 중앙에 배열됩니다.
- 후기: 중앙에 배열된 2가 상동염색체가 분리됩니다. 상동 염색체끼리의 분리는 염색체 수가 줄어드는 것을 의미하므로 분열 후 생성된 모세포 절반의 염색체가 들어가게 됩니다.
감수 2 분열(그림참조)
- 감수 1 분열로 형성된 두 개의 세포는 곧바로 감수 2 분열을 시작합니다.
- 염색체 수가 모세포의 절반인 각 세포는 다시 전기, 중기, 후기, 말기 단계를 거치면서 염색체가 분리됩니다.
- 핵을 각각 두 개씩 형성합니다.
- 이어서 세포질 분열이 일어나서 각각 두 개의 딸세포로 나누어지면서 총 네 개의 딸세포가 형성됩니다.
- 네 개의 딸세포가 만들어지면, 이것이 분화하여 생식세포가 되는 것입니다.
감수분열 통한 깨달음
전체적인 이해가 되셨나요? 생식세포가 한 번 만들어지고 나면 계속적으로 생존하는 것이 아닙니다. 사용되지 않으면 일정시간이 지나서 여러 가지 메커니즘에 의해서 제거가 됩니다. 그러니, 정자와 난자의 염색체는 간기, 감수 1 분열, 감수 2 분열 거치면서 염색체의 개수가 1개에서 2개가 되었다가 다시 1개 되는 것을 반복합니다. 이로 인해서 아버지의 정자에서 염색체 절반, 어머니의 난자에서 염색체 절반을 유전받아서 총 46개의 염색체가 되는 것입니다.
이 글을 읽는 학생분들은 문득 이해를 했다는 착각을 하지 마시고, 그림을 그려 가면서 확인을 해보세요. 이 부분이 완전하게 이해가 되어야 유전과 관련한 문제로 대립형질이 섞인 가계도 문제가 나왔을 때 쉽게 풀 수가 있습니다.
참고사항
대부분의 문제가 감수분열 문제에서 정자를 예로 듭니다. 그 이유는 감수분열을 쉽게 이해할 수 있습니다. 다른 글을 통해서 난자의 감수분열에 대해서 설명을 해보겠습니다.
난할과정
난할 과정을 관련한 용어 정리부터 하겠습니다.
- 수정은 영어로 fertilization 또는 Conception입니다. fertilization은 라틴어 명사 'fertilis'에서 유래했으며, '비옥한'이라는 의미를 가지고 있습니다. 즉, fertilization은 동사 fertilize에서 파생된 것으로, '비옥하게 만드는 과정'이라는 의미를 내포하고 있습니다. Conception은 라틴어에서 유래하였는데, '함께 잡다'라를 의미를 가집니다. 정말 주옥같은 단어이지 않습니까? 수정이라는 과정 자체가 경이로운 광경이고 예술입니다.
- 난할은 영어로 Cleavage입니다. 'Cleavage'는 고대 영어 단어 'clēofan'에서 유래되었습니다. '쪼개다'의 의미를 가지고 있습니다. Cleavage는 동사 'cleave'에서 파생되었으며, '쪼개짐'라는 기본적인 의미를 갖습니다.
- 수정란은 영어로 Zygote입니다. 그리스어에서 유래되었으며, '함께 멍에를 씌운' 또는 '결합된' 의미를 가집니다. 수정란을 생각해 보면, 난자와 정자가 함께 움직인 거죠.
정자와 난자가 만나 수정이 일어나면, 한 개의 수정란이 만들어지고, 빠른 속도로 세포 분열이 일어나며 수가 증가합니다. 난할은 이런 수정란의 초기 세포 분열을 의미합니다.
여기서 문제와 그림만 보고 두 개의 키워드에 집중함으로써, 오답을 선택할 가능성 높습니다. '생식세포(문제)'와 '모세포가 두 개의 딸세포(그림)'로 '감수분열'이라고 생각하는 순간 바른 답을 찾을 수 없습니다. 난할은 체세포 분열입니다. 추가적으로 생각을 해봅시다. 생식세포는 자손을 번식하는 것이 목적입니다. 난할은 수정이 일어난 후 과정입니다. 그럼, 다음 과정이 무엇일까요? 어렵게 생각하지 마시고 평소대로 '생각'을 하십시오.
각 조직과 장기가 만들어져야 경이로운 '아기'가 탄생하게 됩니다. '아기'의 탄생이 과연 감수분열과 무슨 상관이 있을까요?
과학은 특권이 있는 사람들을 위해서 하는 것이 아니고, 우리들의 이야기입니다.
15번 문제풀이 [정답: 3번]
2025년도 전국연합학력고사 과학영역 15번 문제를 풀기 위한 기본적인 중학교 개념을 정리하였습니다. 보기의 내용은 다음과 같습니다.
ㄱ. 감수 1 분열에서 상동 염색체 분리가 일어난다.
감수 1분열에서 2가 염색체가 만들어지고(전기), 2가 염색체가 세포 중앙에 배열(중기)됩니다. 후기에서 중앙에 배열된 상동염색체 분리가 일어납니다. 2가 염색체를 '상동염색체쌍'라고도 합니다만, 헷갈리면 '2가 염색체'를 '2가 상동염색체'로 기억하고 계십시오. 'ㄱ'은 맞는 보기입니다.
ㄴ. 정자 1개에는 23개의 염색체가 들어 있다.
감수분열은 위에서 설명드린 바와 같이 염색체 수가 절반으로 줄어드는 특수한 세포 분열 과정입니다. 모세포가 가지고 있는 46개의 염색체가 절반으로 줄어드는 것이니, 정자는 23개의 염색체를 가지고 있습니다. 'ㄴ'은 맞는 보기입니다.
ㄷ. 세포 1개에 들어 있는 염색체의 수는 A에서가 B에서의 2배이다.
"수정 후 세포가 분열하는 것을 체세포 분열과 생식세포 분열 중 무엇으로 판단할 것인가?" 질문을 직접적으로 하는 문제입니다. 난할은 체세포 분열이므로 'ㄷ'은 바르지 않습니다.
난할 과정을 왜 체세포 분열이라고 하는가?
- 난할은 핵분열과 세포질 분열을 포함하는 세포 분열 과정입니다. 이는 일반적인 체세포 분열 메커니즘과 동일합니다.
- 난할로 인해 분열된 딸세포의 염색체 수가 수정란과 동일한 염색체 수를 유지합니다. 염색체 수가 절반으로 줄어드는 감수분열과 뚜렷하게 구별되는 차이점입니다.
- 난할 또한 세포주기 중 간기의 S 기를 거칩니다.
결론적으로, 이 세 가지의 사항은 체세포 분열의 특징입니다. 그러므로, 난할은 체세포 분열로 분류를 하는 것이 타당할 것입니다.
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