01 ㉠~㉣에 들어갈 알맞은 말을 쓰시오.

Ⅲ. 항상성과 건강 / 1. 생명 활동과 에너지

12. 세포의 생명 활동과 에너지

소단원 문제

생물체 내에서 일어나는 물질의 화학 반응을 ( ㉠ )

(이)라고 한다. 이러한 ( ㉠ )에는 반드시 ( ㉡ )의 출

입이 일어나게 되는데, 간단한 물질을 복잡한 물질로

합성하는 ( ㉢ )에서는 에너지가 흡수되며, 복잡한 물

질을 간단한 물질로 분해하는 ( ㉣ )에서는 에너지가

방출된다.

02 그림과 같은 에너지의 변화를 나타내는 물질대사를 <보기>에서 있는 대로 골라 그 기호를 쓰시오.

	<보 기>
ㄱ. 아미노산 → 단백질 ㄴ. 글리코젠 → 포도당 ㄷ. 포도당 → [eqn: rmCO _{2}] + [eqn: rmH _{2} O] ㄹ. [eqn: rmCO _{2}] + [eqn: rmH _{2} O] → 포도당

(1)		(2)

(          )               (           )

03 그림은 세포 내에서 발견되는 어떤 물질의 구조를 나타낸 것이다.

(1) 이 물질의 명칭을 쓰시오.

(2) ㉠~㉢ 중 생명 활동에 필요한 에너지를 공급할 때 주로 분해되는 결합 부위를 쓰시오.

04 체온 유지, 심장 박동, 호흡 운동 등 생명을 유지하는 데 필요한 최소한의 에너지양을 무엇이라 하는지 쓰시오.

05 그림은 포도당을 이용한 세포 내의 반응에서 물질과 에너지의 변화를 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. X는 포도당보다 크기가 작다. ㄴ. 이 반응에는 효소가 필요하다. ㄷ. 이 반응에서 방출되는 에너지는 모두 ATP에 저장된 다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄴ

④ ㄱ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

06 그림 (가)와 (나)는 포도당이 각각 열량계와 세포에서 분해되는 반응을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. (가)와 (나)에서는 모두 [eqn: rmO_2]가 필요하다. ㄴ. (가)보다 (나)가 높은 온도에서 일어난다. ㄷ. (가)에서는 열이 방출되지만, (나)에서는 열이 방출되 지 않는다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄴ

④ ㄱ, ㄷ	⑤ ㄴ, ㄷ

07 그림은 세포에서 일어나는 물질과 에너지의 전환 과정을 나타낸 것이다. ㉠은 세포 소기관이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. ㉠은 미토콘드리아이다. ㄴ. 이 과정에서 [eqn: rmO_2]에 저장된 에너지를 이용해 ATP가 합성된다. ㄷ. ATP가 분해될 때 방출되는 에너지는 생명 활동에 이용된다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ

④ ㄱ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

08 그림은 세포에서 일어나는 물질대사 과정의 일부를 나타낸 것이다. ㉠과 ㉡은 각각 ATP와 ADP 중 하나이며, [eqn: rmP_i]는 무기 인산이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. (가) 과정에서 포도당이 불완전 분해된다. ㄴ. 고에너지 인산 결합의 수는 ㉡보다 ㉠에 많다. ㄷ. (나) 과정에서 근육 수축에 필요한 에너지가 방출된 다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ

④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

09 그림 (가)는 세포에서 일어나는 ATP의 합성과 분해 반응을, (나)는 어떤 물질대사를 나타낸 것이다.

(가)               (나)

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. 미토콘드리아에서 ㉠이 일어난다. ㄴ. (나)가 일어나기 위해서는 ㉡이 일어나야 한다. ㄷ. ㉠과 ㉡이 일어날 때 모두 효소가 필요하다.

① ㄴ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ

④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

10 그림은 광합성과 세포 호흡 과정을 나타낸 것이다. (가)와 (나)는 세포 소기관이고, ㉠과 ㉡은 기체이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. (가)에서 동화 작용, (나)에서 이화 작용이 일어난다. ㄴ. ㉠은 [eqn: rmCO_2], ㉡은 [eqn: rmO_2]이다. ㄷ. ㉢의 일부는 체온 조절에 사용된다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ

④ ㄱ, ㄷ	⑤ ㄴ, ㄷ

11 그림은 성별과 나이에 따른 기초 대사량을 나타낸 것이다. 20세 남자의 1일 에너지 권장량은 2400 kcal이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. ㉠은 2400 kcal이다. ㄴ. 같은 연령에서 기초 대사량은 남자가 여자보다 크다. ㄷ. 비만인 20세 남자는 음식을 통한 에너지 섭취량을 ㉠ 보다 줄이는 것이 바람직하다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄷ

④ ㄱ, ㄴ	⑤ ㄴ, ㄷ

12 표는 14세의 학생 세 명이 하루 동안 탄수화물, 단백질, 지방을 섭취해 얻은 에너지양을 나타낸 것이다. 13~15세의 1일 에너지 권장량은 남자가 2500 kcal, 여자가 2100 kcal이고, 1일 단백질 권장량은 남자가 70 g, 여자가 65 g이다.

구분	섭취해 얻은 에너지양(kcal)
	탄수화물	단백질	지방
영희(여자)	1200	140	440
철수(남자)	1200	560	1200
영수(남자)	1800	290	550

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. 영희는 정상적인 성장에 장애가 생길 가능성이 있다. ㄴ. 철수는 하루 동안 탄수화물과 지방을 같은 양(g) 섭 취했다. ㄷ. 세 명 중 단백질을 1일 권장량에 가장 가깝게 섭취한 사람은 영수이다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄴ

④ ㄱ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

서술형 문제

13 그림 (가)와 (나)는 각각 세포 내에서 포도당이 분해될 때 에너지의 변화를 나타낸 것이다.

(가)                       (나)

(가)와 (나)에서 방출되는 에너지의 양에 차이가 나는 이유를 서술하시오.

14 다음은 효모의 알코올 발효 실험을 나타낸 것이다.

(가) 그림과 같이 발효관에 효모가 들어 있는 포도당

용액을 채운다.

(나) 맹관부에 기체가 들어가지 않도록 발효관을 세

운 후, 입구를 솜마개로 막는다.

(다) 일정 시간 후 맹관부에 기체가 모이면 용액을

일부 뽑아내고, KOH 용액을 넣는다.

(다) 과정 이후에 발효관에서 나타나는 변화를 설명하고, 이를 통해 알 수 있는 사실을 서술하시오.

정답과 해설

01 ㉠ 물질대사 ㉡ 에너지 ㉢ 동화 작용 ㉣ 이화 작용   02 ⑴ ㄱ, ㄹ ⑵ ㄴ, ㄷ   03 ⑴ ATP ⑵ ㉢   04 기초 대사량   05 ③   06 ①   07 ④   08 ②   09 ⑤   10 ④   11 ②   12 ④   13~14 해설 참조

01

생물체 내에서 일어나는 화학 반응인 물질대사에는 항상 에너지의 출입이 따르며, 물질을 합성하는 동화 작용과 물질을 분해하는 이화 작용이 있다.

02

아미노산 → 단백질, [eqn: rmCO_2]+[eqn: rmH _{2} O] → 포도당은 모두 크기가 작은 물질을 이용해 크기가 큰 물질을 합성하는 동화 작용이므로 에너지가 흡수되는 반면, 글리코젠 → 포도당, 포도당 → [eqn: rmCO_2]+[eqn: rmH _{2} O]은 모두 크기가 큰 물질을 크기가 작은 물질로 분해하는 이화 작용이므로 에너지가 방출된다.

03

ATP는 아데닌, 리보스, 3개의 인산기로 구성되며, 주로 가장 마지막에 있는 인산기 1개가 떨어져 ADP와 무기 인산으로 분해될 때 방출되는 에너지가 생명 활동에 이용된다.

04

하루 동안 필요한 에너지양인 1일 대사량은 생명 유지에 필요한 최소한의 에너지양인 기초 대사량에 다양한 활동에 필요한 에너지양인 활동 대사량을 더한 값이다.

05

ㄱ. 포도당이 분해되면서 에너지가 방출되는 이화 작용이므로 X는 포도당보다 크기가 작다.

ㄴ. 세포에서 일어나는 모든 물질대사에는 효소가 필요하다.

ㄷ. 포도당이 분해될 때 방출되는 에너지의 일부만 ATP에 저장되며, 나머지는 열로 방출된다.

오답 체크

06

ㄱ. (가)에서는 연소가, (나)에서는 산소 호흡이 일어나며, 이 두 반응에 모두 [eqn: rmO_2]가 필요하다.

ㄴ. 연소는 발화점 이상의 높은 온도에서 일어나는 반면, 산소 호흡은 효소가 사용되므로 체온 범위의 비교적 낮은 온도에서도 빠르게 일어난다.

오답 체크

ㄷ. 연소와 산소 호흡에서는 모두 열이 방출된다.

07

ㄱ. ㉠은 [eqn: rmO_2]를 이용해 유기물이 [eqn: rmCO_2]와 [eqn: rmH _{2} O]로 분해되는 산소 호흡이 일어나는 세포 소기관이므로 미토콘드리아이다.

ㄷ. ATP가 ADP와 무기 인산으로 분해될 때 방출되는 에너지는 물질 합성, 근육 수축, 체온 유지, 물질 운반 등의 생명 활동에 이용된다.

ㄴ. 산소 호흡 과정에서는 유기물(예: 포도당)에 저장된 에너지가 방출되며, 이 에너지 중 일부를 이용해 ATP가 합성된다.

오답 체크

08

ㄷ. (나)는 ATP(㉡)가 ADP(㉠)와 무기 인산(Pi)으로 분해되는 과정으로, 이 과정에서 방출되는 에너지를 이용해 근육 수축과 같은 생명 활동이 일어난다.

ㄱ. (가) 과정에서 포도당은 [eqn: rmO_2]를 이용해 [eqn: rmCO_2]와 H2O로 완전 분해된다.

오답 체크

ㄴ. 포도당이 분해될 때 방출되는 에너지를 이용해 ATP가 합성되므로 ㉠은 ADP, ㉡은 ATP이다. ADP에는 인산기가 2개, ATP에는 인산기가 3개 존재하므로 고에너지 인산 결합의 수는 ADP(㉠)보다 ATP(㉡)에 많다.

09

ㄱ. ㉠은 ADP와 무기 인산이 결합해 ATP가 합성되는 과정이다. 미토콘드리아에서 산소 호흡이 일어날 때 ATP가 합성되므로 ㉠이 일어난다.

ㄴ. (나)는 크기가 작은 아미노산이 크기가 큰 단백질로 합성되는 동화 작용이다. 이러한 동화 작용에는 ATP가 ADP로 분해될 때 방출되는 에너지가 사용되므로 (나)가 일어나기 위해서는 ㉡의 과정이 일어나야 한다.

ㄷ. ㉠과 ㉡은 모두 세포 내에서 일어나는 화학 반응인 물질대사이므로 효소에 의해 일어난다.

10

ㄱ. (가)는 빛에너지를 흡수해 포도당을 합성하는 광합성이 일어나는 장소인 엽록체, (나)는 포도당을 분해해 에너지를 방출시키는 산소 호흡이 일어나는 장소인 미토콘드리아이다. 엽록체에서 일어나는 광합성은 동화 작용, 미토콘드리아에서 일어나는 산소 호흡은 이화 작용이다.

ㄷ. ㉢은 포도당이 분해될 때 방출되는 에너지 중 ATP 합성에 사용되지 않는 열에너지이다. 열에너지는 체외로 방출되지만, 일부는 체온 조절에 사용된다.

ㄴ. ㉠은 산소 호흡에 사용되는 기체이므로 [eqn: rmO_2]이고, ㉡은 포도당이 분해되어 발생하는 기체이므로 [eqn: rmCO_2]이다.

오답 체크

11

ㄴ. 같은 연령에서 남자의 기초 대사량 그래프가 여자의 그래프보다 위에 있으므로 기초 대사량은 남자가 여자보다 크다.

ㄱ. 1일 에너지 권장량은 하루에 필요한 에너지양이므로 1일 대사량에 해당한다. 그러나 기초 대사량은 생명 유지에 필요한 최소한의 에너지양이며, 여기에 활동 대사량을 더해야 1일 대사량이 되므로 ㉠은 2400 kcal보다 작다.

오답 체크

ㄷ. 비만인 20세 남자는 음식을 통한 에너지 섭취량을 1일 대사량보다 줄이는 것이 살을 빼는 데 도움이 될 수 있으나, 기초 대사량보다 줄이면 생명 유지에 문제가 생길 수 있으므로 바람직하지 않다.

12

ㄱ. 영희가 하루 동안 섭취해 얻은 에너지양은 1780 kcal이므로 1일 에너지 권장량인 2100 kcal보다 적다. 따라서 영희는 정상적인 성장에 장애가 생길 가능성이 있다.

ㄷ. 단백질의 열량은 4 kcal/g이다. 따라서 섭취한 단백질의 양은 영희가 35 g, 철수가 140 g, 영수가 72.5 g이므로 1일 권장량에 가장 가깝게 섭취한 사람은 영수이다.

ㄴ. 탄수화물의 열량은 4 kcal/g, 지방의 열량은 9kcal/g이다. 따라서 철수는 탄수화물과 지방을 통해 각각 1200kcal의 에너지를 얻었지만 섭취한 양(g)은 탄수화물이 더 많다.

오답 체크

13

모범답안_ (가)에서는 산소 호흡이 일어나 포도당이 완전 분해되지만, (나)에서는 무산소 호흡이 일어나 포도당이 불완전 분해되기 때문이다.

해설_ 산소 호흡에서는 포도당이 [eqn: rmCO_2]와 [eqn: rmH _{2} O]로 완전 분해되면서 많은 양의 에너지가 방출되지만, 무산소 호흡에서는 포도당이 불완전 분해되어 중간 산물이 생성되므로 적은 양의 에너지가 방출된다.

채점 기준

등급	채점 기준	배점(%)
A	(가)에서의 산소 호흡과 완전 분해, (나)에서의 무산소 호흡과 불완전 분해를 모두 옳게 서술한 경우	100
B	(가)에서의 산소 호흡과 완전 분해, (나)에서의 무산소 호흡과 불완전 분해 중 하나만 옳게 서술한 경우	50

10

모범답안_ 맹관부의 수면이 상승하므로 이를 통해 효모의 알코올 발효 결과 발생한 기체가 [eqn: rmCO_2]임을 알 수 있다.

해설_ 효모가 알코올 발효를 하면 포도당이 알코올(에탄올)로 분해되면서 [eqn: rmCO_2]가 발생한다. 발생한 [eqn: rmCO_2]는 맹관부에 모이게 되는데, 여기에 [eqn: rmCO_2]를 흡수하는 KOH 용액을 넣으면 맹관부의 [eqn: rmCO_2]가 제거되어 맹관부의 수면이 상승한다.

채점 기준

등급	채점 기준	배점(%)
A	맹관부의 수면 상승과 발생한 기체가 [eqn: rmCO_2]라는 것을 모두 옳게 서술한 경우	100
B	맹관부의 수면 상승과 발생한 기체가 [eqn: rmCO_2]라는 것 중 하나만 옳게 서술한 경우	50