다음은 카탈레이스에 의한 과산화 수소 분해 반응을 활용한 실험이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 에서 있는 대로 고른 것은?

2028학년도 수능 예시문항 통합과학 23번 해설

코돈 배점 2.5점

23.

다음은 카탈레이스에 의한 과산화 수소 분해 반응을 활용한 실험이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? [2.5점]

①

카탈레이스는 과산화 수소를 물과 산소로 분해해 Ⅰ에서 물 생성(ㄱ 옳음), ㉡의 CAC도 △를 지정해 효소가 그대로라 기포 발생(ㄴ 틀림), 돌연변이 효소 ㉡이 기능을 유지하니 '돌연변이면 기능 상실'은 옳은 가설이 될 수 없음(ㄷ 틀림) → 정답 ①.

유전자의 염기가 바뀌어도 지정하는 아미노산이 그대로면 단백질 기능이 유지되고, 아미노산이 바뀌면 단백질(효소)의 기능이 달라질 수 있다.

시험관 Ⅰ(㉠, 정상 카탈레이스): 기포 발생함카탈레이스는 2H₂O₂ → 2H₂O + O₂ 반응을 촉매한다. 기포는 산소이고, 함께 물이 생성된다 보기 ㄱ (옳음)
㉡: CAU → CAC, 코돈 표에서 CAC도 △염기가 바뀌었지만 같은 아미노산 △를 지정하므로 아미노산 서열이 ㉠과 같아 효소 기능이 유지된다 → 기포 발생 보기 ㄴ (틀림 — ⓑ는 '발생함')
㉢(CAU → AAU), ㉣(CAU → AAC): 기포 발생 안 함, AAU·AAC는 □아미노산이 △에서 □로 바뀌어 효소의 구조가 달라지고 촉매 기능을 잃는다 아미노산이 바뀐 경우에만 기능 상실
<보기> ㄷ. '돌연변이가 일어난 유전자로부터 만들어진 카탈레이스는 촉매 기능을 잃는다'돌연변이 효소 ㉡은 기능을 유지하므로 이 가설은 결과와 맞지 않는다. 결론에서 가설이 옳다고 했으므로 ⓐ는 '아미노산 서열이 바뀌면 기능을 잃는다'에 가까운 내용이다 보기 ㄷ (틀림)

보기 ㄱ: 시험관 Ⅰ에서는 정상 카탈레이스 ㉠이 과산화 수소의 분해(2H₂O₂ → 2H₂O + O₂)를 촉매하여 산소 기포가 발생하고 물(H₂O)이 생성된다. 옳은 것은 ㄱ뿐이므로 정답은 ①이다.

②

함정 '돌연변이 = 기능 이상'이라는 고정관념 때문에 ㉡도 ㉢, ㉣처럼 기포가 안 생긴다고 여기기 쉽다.

ㄴ은 CAC도 △를 지정해 ㉡의 아미노산 서열이 ㉠과 같으므로 기포가 발생하여 틀리고, 옳은 ㄱ이 빠졌다.

③

함정 Ⅲ, Ⅳ의 결과만 보고 돌연변이가 일어나면 기능을 잃는다고 가설을 일반화하기 쉽다.

ㄱ은 옳지만, ㄷ은 돌연변이 효소 ㉡이 기능을 유지하므로 '가설은 옳다'는 결론과 맞지 않아 틀리다.

④

함정 ㄴ과 ㄷ이 같은 고정관념(돌연변이면 기능 상실)으로 서로를 뒷받침하는 것처럼 보이기 쉽다.

ㄴ은 ㉡이 기포를 발생시키므로, ㄷ은 그 결과가 가설을 부정하므로 틀리고, 옳은 ㄱ이 빠졌다.

⑤

함정 코돈 표를 확인하지 않고 염기가 바뀐 세 효소를 모두 같은 결과로 묶기 쉽다.

ㄱ은 옳지만, ㄴ은 ⓑ가 '발생함'이어서, ㄷ은 ㉡이 기능을 유지해 가설과 어긋나서 틀리다.

코돈 표로 염기 변화가 아미노산 변화로 이어지는지 판단하고, 실험 결과와 결론에 맞는 가설을 추론하는 탐구 설계 이해 능력

코돈 표로 각 돌연변이가 아미노산을 바꾸는지 먼저 판정 → 아미노산이 같으면 단백질 기능 유지, 다르면 변화 → 실험 결과 빈칸 채우기 → '가설은 옳다'는 결론과 맞는 가설인지 모든 시험관 결과로 검증

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