01 아미노산에 대한 설명 중 옳은 것은 ○, 옳지 않은 것은 Ｘ로 표시하시오.

Ⅳ. 닮은꼴 화학 반응 / 2. 산과 염기

25. 생명 현상에서의 산과 염기

소단원 문제

(1) 아미노산은 단백질을 구성하는 기본 단위이다.·(     )

(2) 아미노산은 산과 염기와 모두 반응하는 양쪽성 물질이다.

·································································(     )

(3) 아미노산을 묽은 염산(HCl)에 넣으면 카복시기 (–COOH)에서 OH-을 내놓아 반응이 일어난다.·······························(     )

02 다음 (   ) 안에 들어갈 알맞은 말을 <보기>에서 찾아 기호를 쓰시오.

	<보 기>
ㄱ. 핵산 ㄴ. 티민(T) ㄷ. 수소 결합 ㄹ. 공유 결합 ㅁ. 사이토신(C) ㅂ. 뉴클레오타이드

(1) 핵산을 이루는 기본 단위를 (    )(이)라고 한다.

(2) DNA를 구성하는 염기 사이에는 ( ㉠ )을/를 하는데,

구아닌(G)은 ( ㉡ )와/과 결합을 한다.

03 DNA의 구성에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

① 당은 디옥시리보스이다.

② 산성을 나타내는 인산을 가지고 있다.

③ 한 종류의 뉴클레오타이드로 구성된다.

④ 구아닌(G)과 사이토신(C)은 3개의 수소 결합을 이룬다.

⑤ 구성 염기의 종류는 아데닌(A), 티민(T), 구아닌(G),

사이토신(C)이다.

04 DNA를 구성하고 있는 염기에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

① 질소를 포함하는 염기성 물질이다.

② DNA에서 염기는 인산에 결합된다.

③ DNA에서 아데닌과 티민의 수는 같다.

④ 염기 배열 순서에 의해 DNA의 유전 정보가 기록된다.

⑤ DNA에 있는 염기의 총수는 (티민 수+구아닌 수)×2와

같다.

05 오른쪽은 아미노산의 구조식

을 나타낸 것이다. 이에 대한

설명으로 옳은 것만을 <보기>

에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. R의 종류에 따라 아미노산의 종류가 달라진다. ㄴ. 카복시기(-COOH)는 브뢴스테드-로우리 산으로 작용 할 수 있다. ㄷ. 산성 용액에 아미노산을 넣으면 아미노기(-NH2)가 H+를 받는다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄷ

④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

06 다음은 DNA 구조에 대한 설명이다.

DNA 골격은 인산과 ( ㉠ )의 결합으로 이루어진 사

슬 구조이고, 골격의 안쪽에는 염기들이 상보적인 수

소 결합을 하고 있는데, 아데닌은 ( ㉡ )과, 사이토신

은 ( ㉢ )과 수소 결합을 하고 있다.

㉠~㉢를 바르게 짝지은 것은?

㉠    ㉡     ㉢         ㉠    ㉡     ㉢

①  당   티민  구아닌   ②  당  구아닌  티민

③  당   티민  유라실   ④ 염기  티민  구아닌

⑤ 염기 구아닌  티민

07 그림은 뉴클레오타이드 중 하나를 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

① (가)는 인산이다.

② (가)는 당과 결합하여 외부 골격을 이룬다.

③ (나)는 상보적인 염기와 수소 결합을 한다.

④ (나)는 브뢴스테드-로우리 염기로 작용할 수 있다.

⑤ (가)와 (나)에 있는 비공유 전자쌍 수가 서로 같다.

08 그림은 아미노산을 산성, 중성, 염기성 용액에 각각 넣었을 때 아미노산의 3가지 존재 형태를 나타낸 것이다.

(가)             (나)           (다)

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. (가)가 생성될 때 아미노산은 브뢴스테드-로우리 산 으로 작용한다. ㄴ. (나)는 아미노산을 산성 용액에 넣었을 때의 형태이 다. ㄷ. (다)의 용액에 전류를 흘려주면 아미노산은 (+)극으 로 끌려간다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ

④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

09 그림은 세 물질을 주어진 기준에 따라 분류한 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. (가)는 물에서 아레니우스 산으로 작용한다. ㄴ. (나)는 DNA에서 상보적인 염기와 수소 결합을 한다. ㄷ. (다)는 양쪽성 물질이다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄷ

④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

10 그림은 우리 몸을 구성하는 2가지 산의 구조식을 나타낸 것이다.

(가)                 (나)

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, X, Y는 임의의 2, 3주기 원소 기호이다.)

	<보 기>
ㄱ. 원자가 전자 수는 Y가 X보다 많다. ㄴ. X와 Y는 확장된 옥텟 규칙이 적용된다. ㄷ. (가)와 (나)는 핵산을 구성하는 물질이다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ

④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

11 그림은 뉴클레오타이드의 구조식을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. (가)는 DNA에서 음전하를 띤다. ㄴ. 비공유 전자쌍 수는 (가)가 (나)의 2배이다. ㄷ. (나)의 C와 (다)의 N 사이의 결합은 공유 결합이다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ

④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

12 그림은 DNA 2중 나선 구조의 일부를 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. (가)의 산소(O)는 비공유 전자쌍을 가지고 있다. ㄴ. (나)는 DNA에서 짝을 이루는 염기와 수소 결합을 한다. ㄷ. (다)에는 확장된 옥텟 규칙이 적용되는 원자가 있다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ

④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

13 그림은 DNA 2중 나선 구조를 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. X는 당이다. ㄴ. Y는 구아닌(G)이다. ㄷ. DNA에서 X와 Y는 수소 결합을 한다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ

④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

서술형 문제

14 그림은 아미노산의 구조식을 나타낸 것이다.

아미노산이 브뢴스테드-로우리 산 또는 염기로 작용할 수

있는 이유를 서술하시오.

15 그림은 뉴클레오타이드의 구조식을 나타낸 것이다.

(1) (가)에서 확장된 옥텟 규칙이 적용되는 원자를 찾아

그 원소 기호를 쓰고, 그 이유를 서술하시오.

(2) (나)는 물에 녹았을 때 브뢴스테드-로우리 염기나 루

이스 염기로 작용할 수 있다. 그 이유를 서술하시오.

정답과 해설

01 (1)◯ (2)◯ (3)× 02 (1) ㅂ (2) ㉠ ㄷ, ㉡ ㅁ 03 ③ 04 ② 05 ⑤ 06 ① 07 ⑤ 08 ② 09 ⑤ 10 ① 11 ⑤ 12 ⑤ 13 ③ 14 해설 참조 15 (1) 해설 참조 (2) 해설 참조

01

(1) 아미노산은 하나의 탄소 원자에 카복시기(-COOH)와 아미노기(-NH2)를 모두 가지고 있는 물질로, 단백질의 구성 성분이다.

(2) 아미노산의 카복시기(-COOH)는 브뢴스테드-로우리 산으로 작용하고, 아미노기(-NH2)는 브뢴스테드-로우리 염기로 작용한다. 따라서 아미노산은 양쪽성 물질이다.

(3) 묽은 염산에 아미노산을 넣으면 -NH2가 HCl이 내놓은 H+을 받는다.

02

(1) 뉴클레오타이드는 인산, 당, 염기가 1:1:1로 결합한 물질로, 핵산을 이루는 기본 단위이다.

(2), (3) 염기는 DNA의 안쪽에 있으며, 상보적인 수소 결합을 이룬다. DNA에서 구아닌(G)은 사이토신(C)과, 아데닌(A)은 티민(T)과 수소 결합을 한다.

03

③ 뉴클레오타이드는 인산, 당, 염기가 1:1:1로 결합한 물질로, 염기의 종류가 4가지이므로 뉴클레오타이드는 4종류가 있다.

① 당은 디옥시리보스이다.

오답 체크

② 산성을 나타내는 인산은 당과 반복적으로 결합하여

DNA의 바깥쪽 골격을 이룬다.

④, ⑤ 구성 염기의 종류는 아데닌(A), 티민(T), 구아닌

(G), 사이토신(C)의 4종류이다. 구아닌(G)과 사이토신(C)

사이에는 3개의 수소 결합을 이루고, 아데닌(A)과 티민

(T) 사이에는 2개의 수소 결합을 이룬다.

04

② DNA에서 염기는 당에 결합된다.

① 염기는 질소를 포함하는 물질로, 물에 녹아 브뢴스테드-로우리 염기로 작용할 수 있다.

오답 체크

③ DNA에서 아데닌(A)은 티민(T)과 상보적인 수소 결합

을 이루므로 그 수가 같다.

④ DNA의 유전 정보는 염기의 배열 순서에 의해 기록된

다.

⑤ DNA에 있는 염기에서 아데닌(A)은 티민(T)과, 구아닌

(G)은 사이토닌(C)과 상보적인 수소 결합을 이루고 있으

므로 염기의 총수는 (티민 수+구아닌 수)×2와 같다.

05

ㄱ. 알킬기(-R)의 종류에 따라 아미노산의 종류가 달라진다.

ㄴ. 카복시기(-COOH)는 염기성 물질과 반응할 때 양성자

(H+)를 주므로 브뢴스테드-로우리 산으로 작용한다.

ㄷ. 산성 용액에 아미노산을 넣으면 아미노기(-NH2)가 양성

자 (H+)를 받는다.

06

DNA의 골격은 인산과 당의 반복적인 결합으로 사슬 구조를 이루고 있다. 염기는 상보적인 수소 결합을 하고 있는데, 아데닌은 티민과 수소 결합을 하고, 사이토신은 구아닌과 수소 결합을 한다.

07

⑤ (가)에는 8개의 비공유 전자쌍(4개의 O에 각각 2쌍씩)이 있고, (나)에는 5개의 비공유 전자쌍(3개의 N에 1쌍씩, O에 2쌍)있다.

① (가)는 인산이다.

오답 체크

② DNA에서 외부 골격은 인산과 당의 반복적인 결합으

로 이루어져 있다.

③ 염기는 DNA의 안쪽에 있으며, 상보적인 수소 결합을

이룬다.

④ 염기는 질소를 포함하는 물질로, 물에 녹아 브뢴스테드

-로우리 염기로 작용할 수 있다.

08

ㄷ. (다)의 아미노산은 음전하를 띠므로 (다)의 용액에 전류를 흘려주면 아미노산은 (+)극으로 끌려간다.

ㄱ. (가)는 아미노산을 산성 용액에 넣었을 때

오답 체크

-NH2가 H+을 받아 생성된 입자이다. 이때 아미노산은 H+

을 받으므로 브뢴스테드-로우리 염기로 작용한다.

ㄴ. 아미노산을 물에 넣으면 아미노산에 있는 -COOH가

H+을 내놓고, -NH2가 H+을 받으므로 (나)와 같은 형태로

존재한다. 따라서 (나)는 아미노산을 중성 용액에 넣었을

때의 존재 형태이다.

09

아데닌과 인산은 핵산의 구성 성분이며, 인산은 물에서 브뢴스테드-로우리 산으로 작용하고, 아데닌은 물에서 브뢴스테드-로우리 염기로 작용한다. 따라서 (가)는 인산, (나)는 아데닌, (다)는 글라이신이다.

ㄱ. (가)는 물에 녹아 H+을 내놓으므로 아레니우스 산이다.

ㄴ. (나)는 염기로, DNA에서 상보적인 염기(티민)와 수소

결합을 이룬다.

ㄷ. (다)는 아미노산으로, 산성을 띠는 -COOH와 염기성

을 띠는 -NH2를 모두 가지고 있어 산과 염기 모두와 반

응하므로 양쪽성 물질이다.

10

ㄱ. X는 공유 전자쌍만 4개이므로 14족 원소이고, Y는 공유 전자쌍만 5개이므로 15족 원소이다. 따라서 원자가 전자 수는 X는 4개, Y는 5개로 X<Y이다.

ㄴ. X는 옥텟 규칙을 만족하고 있으며, Y는 확장된 옥텟 규칙이 적용된다.

오답 체크

ㄷ. (가)는 탄산으로 우리 몸의 혈액 속에 있지만 핵산의

구성 물질이 아니다. (나)는 우리 몸의 혈액 속에도 있고

핵산의 구성 성분이기도 하다.

11

ㄱ. (가)는 DNA에서 당과 결합하여 골격을 이루며, 나머지-OH가 수소 이온(H+)을 내놓고 -O-의 구조가 되므로 음전하를 띤다.

ㄴ. (가)와 (나)의 O에는 비공유 전자쌍이 존재하는데, (가)에는 4개의 산소 원자가 있고 (나)에는 2개의 산소 원자가 있으므로 비공유 전자쌍 수는 (가)가 (나)의 2배이다.

ㄷ. (나)의 C와 (다)의 N 사이의 결합은 공유 결합이다.

12

ㄱ. 산소(O)는 원자가 전자 수가 6이므로 2개의 공유 결합을 하고 2개의 비공유 전자쌍을 갖는다.

ㄴ. (나)는 염기로, DNA에서 아데닌(A)은 티민(T)과 수소

결합을 하고, 구아닌(G)은 사이토신(C)과 수소 결합을 한

다.

ㄷ. (다)는 인산이며, 중심 원자 P은 공유 전자쌍을 5개

가지고 있으므로 확장된 옥텟 규칙이 적용된다.

13

ㄱ. X는 당으로, 인산과 반복적으로 결합하여 외부 골격을 이루고 있다.

ㄴ. 염기는 상보적인 염기와 수소 결합을 이루고 있으며, 사이토신(C)은 구아닌(G)과 수소 결합을 이룬다.

ㄷ. DNA에서 X와 Y는 공유 결합으로 결합되어

오답 체크

있다.

14

모범답안_ 아미노산의 아미노기(-NH2)에는 비공유 전자쌍이 있어 양성자(H+)를 받아들일 수 있으므로 브뢴스테드-로우리 염기로 작용할 수 있고, 카복시기(-COOH)는 양성자(H+)를 줄 수 있으므로 브뢴스테드-로우리 산으로 작용할 수 있기 때문이다.

해설_ 아미노산을 묽은 염산에 넣으면 아미노산의 아미노기 (-NH2)가 H+을 받으므로 브뢴스테드-로우리 염기로 작용하고, 아미노산을 수산화 나트륨 수용액에 넣으면 아미노산의 카복시기(-COOH)가 H+을 내놓으므로 브뢴스테드-로우리 산으로 작용한다. 따라서 아미노산은 산과 염기 모두와 반응할 수 있으므로 양쪽성 물질이다.

아미노기, 카복시기

정답 키워드

등급	채점 기준	배점(%)
A	아미노산이 브뢴스테드-로우리 산과 염기로 작용 할 수 있는 이유를 모두 옳게 서술한 경우	100
B	아미노산이 브뢴스테드-로우리 산과 염기로 작용 할 수 있는 이유를 한 가지만 옳게 서술한 경우	50

15

모범답안_ (1) P, P은 5개의 전자쌍을 가지므로 확장된 옥텟 규칙이 적용된다.

(2) (나)는 비공유 전자쌍을 가진 질소 원자를 포함하고 있으므로, 물에 녹았을 때 수소 이온(H+)에게 전자쌍을 제공하며 H+을 받을 수 있기 때문이다.

해설_ (1) 옥텟 규칙은 18족 원소 이외의 원자들이 비활성 기체와 같이 가장 바깥 전자껍질에 8개의 전자를 채워 안정한 전자 배치를 가지려는 경향을 말한다. 그런데 (가)에서 P은 5개의 전자쌍(10개의 전자)을 가지므로 확장된 옥텟 규칙이 적용된다.

(2) 루이스 염기는 비공유 전자쌍을 주는 물질로, 분자 내에 N와 같이 비공유 전자쌍을 갖는 원자가 있어야 루이스 염기로 작용할 수 있다.

(1)5개의 전자쌍 (2)비공유 전자쌍, 질소 원자

정답 키워드

문항	등급	채점 기준	배점(%)
(1)	A	원소 기호를 옳게 쓰고, 이유를 옳게 서술한 경우	100
		원소 기호만 옳게 쓴 경우	40
(2)	B	이유를 옳게 서술한 경우	100
		비공유 전자쌍을 가진 질소 원자에 대한 언급없이 서술한 경우	30