식물은 광합성을 통하여 생장에 필요한 포도당을 생산한다. 광합성의 과정은 대부분의 식물이 동일한데, 식물이 서식하는 환경에 따라 그 효율은 크게 달라질 수 있다. 그래서 어떤 식물들은 일반적인 식물과 다른 방식으로 광합성을 하도록 진화하였다. 그렇다면 이들의 광합성 방식은 일반적인 식물과 어떤 차이가 있을까?
일반적인 식물의 광합성은 잎에 있는 엽육 세포에서 주로 일어난다. 광합성의 과정은 ㉠명반응과 ㉡암반응이라는 두 단계로 이루어져 있다. 명반응은 빛 에너지로 물을 분해하여 암반응에 필요한 화학 에너지를 생성하는 단계로, 이 과정에서 부산물로 산소가 발생한다. 명반응으로 발생하는 화학 에너지는 빛의 세기가 강할수록 많이 생성되는데, 일정 수준 이상으로 빛의 세기가 강해져도 생산량이 더 증가하지는 않는다. 명반응 과정에서 발생하는 산소는 포도당을 생성하는 데 불필요한 요소이기 때문에, 식물은 잎 뒤에 주로 분포되어 있는 기공을 열어 산소를 배출한다. 기공은 산소를 배출할 때뿐만 아니라 암반응에 필요한 이산화 탄소를 흡수하거나 체내의 수분을 배출해야 할 때에도 열린다.
암반응은 명반응에서 생성된 화학 에너지와 기공을 통해 흡수한 이산화 탄소를 이용하여 포도당을 생성하고, 부산물로 물이 생기는 단계이다. 암반응 과정은 캘빈 회로를 통하여 진행되는데 대기로부터 흡수된 이산화 탄소는 RuBP와 결합하며, 이 결합은 루비스코라는 촉매를 통하여 촉진된다. 이 결합으로 3개의 탄소가 결합한 3탄당이 형성되고, 3탄당은 화학적 변환 과정을 거쳐 포도당을 생성하며, 포도당 생성에 쓰이고 남은 화합물은 RuBP로 재생되어 이산화 탄소와 결합되는 과정이 다시 진행된다. 이러한 순환 과정을 캘빈 회로라고 하는데, 캘빈 회로로 포도당이 생성되려면 일정 수준 이상의 이산화 탄소 농도, 적정한 온도 등의 환경이 갖추어져야 한다. 그렇지 않으면 RuBP가 이산화 탄소와 결합하는 비율이 낮아져 포도당 생산의 효율이 떨어진다. 지구상 대부분의 식물은 이와 같은 과정으로 광합성을 하며, 이산화 탄소와 RuBP가 결합하여 생성되는 첫 화합물이 3탄당임을 고려하여 C3 식물이라고 부른다.
그런데 ㉢C3 식물은 기온이 높거나 건조할 때 광합성의 효율이 저하되는 한계가 있다. 기온이 높거나 날씨가 건조할 때 기공을 열면 체내의 수분이 지나치게 배출되므로 식물은 기공을 열지 않는다. 이로 인해 포도당의 생산이 어려워지면 식물은 잘 생장하지 못한다. 가령 이상 기후 현상으로 인하여 고온의 기후가 지속되는 상황이 발생하면 위와 같은 문제가 심화될 수 있으며, C3 식물이자 대표적인 식량 작물인 쌀과 밀 등의 생산량이 감소하는 문제로 이어질 수 있다. 이에 따라 C3 식물과 다른 방식으로 광합성을 하여 고온에서도 잘 자랄 수 있는 C4 식물에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
옥수수, 조, 수수 등 고온의 열대 지방에서도 잘 자라도록 진화한 C4 식물은 두 개의 공간에서 광합성이 진행된다는 특징이 있다. 첫 번째 공간인 엽육 세포는 C3 식물과 같은 방식으로 명반응이 일어나는 곳이자, 암반응의 첫 번째 단계로 탄소를 저장하는 역할을 하는 곳이다. 이 식물의 엽육 세포에는 이산화 탄소와 결합하는 역할을 하는 PEP가 존재한다. PEP와 이산화 탄소가 결합되면 4개의 탄소가 포함된 화합물인 4탄당이 형성되는데, C4 식물은 이를 고려하여 붙여진 이름이다. 4탄당은 엽육 세포에 저장되어 있다가 유관속초 세포라는 두 번째 공간으로 이동한 후 분해되어 포도당 생성에 필요한 이산화 탄소를 배출한다. 그리고 배출된 이산화 탄소는 유관속초 세포 속에 농축되었다가 캘빈 회로를 통하여 포도당을 형성하는 데 쓰이는데, C3 식물과 C4 식물의 캘빈 회로의 작동 방식은 동일하다. 이러한 방식으로 C4 식물은 유관속초 세포 속의 이산화 탄소 농도를 높게 유지함으로써 C3 식물에 비해 높은 광합성 효율을 보인다.
C4 식물의 비율은 전체 생물량의 5%에 불과하다. 그러나 이들의 광합성량은 전체 광합성량의 23%에 달한다. 이러한 C4 식물에 대한 연구는 미래에 발생할 수 있는 기후 위기에 대응하는 중요한 열쇠가 될 수 있을 것으로 기대된다.
30.윗글을 읽고 답할 수 있는 질문으로 적절하지 않은 것은?
①식물이 광합성을 하는 목적은?
②C3 식물과 C4 식물의 이름에 담긴 의미는?
③C4 식물의 광합성 방식이 진화되는 과정은?
④C4 식물에 대한 연구가 필요한 까닭은?
⑤C4 식물이 C3 식물보다 광합성 효율이 높은 이유는?
31.㉠과 ㉡에 대한 설명으로 가장 적절한 것은?
①㉠은 ㉡과 달리 이산화 탄소를 필요로 한다.
②㉡은 ㉠과 달리 산소를 활용한 물의 분해가 진행된다.
③㉠은 산소가, ㉡은 물이 반응의 부산물로 생성된다.
④㉠은 물을, ㉡은 RuBP를 재생하는 반응이 일어난다.
⑤㉠과 ㉡은 모두 빛의 세기가 강해질수록 반응이 활성화된다.
32.㉢의 원인을 추론한 내용으로 가장 적절한 것은?
①광합성에 필요한 빛 에너지가 적어지기 때문이다.
②대기 중 이산화 탄소의 농도가 옅어지기 때문이다.
③기공을 통하여 배출되는 산소의 양이 늘어나기 때문이다.
④광합성에 사용되는 탄소보다 저장되는 탄소가 더 많아지기 때문이다.
⑤캘빈 회로에 사용될 수 있는 이산화 탄소의 양이 줄어들기 때문이다.
33.<보기>는 ‘C3 식물’과 ‘C4 식물’의 광합성 과정을 나타낸 것이다. a ~ c에 대한 설명으로 적절하지 않은 것은?[3점]
⑤a와 c에서는 포도당을 생성하는 데 필요한 화합물을 만들 때 루비스코라는 촉매가 필요하다.
1.
식물은 광합성을 통하여 생장에 필요한 포도당을 생산한다.
2.
광합성의 과정은 대부분의 식물이 동일하지만, 서식 환경에 따라 그 효율은 크게 달라질 수 있다.
3.
명반응은 빛 에너지로 이산화 탄소를 분해하여 화학 에너지를 생성하는 단계이다.
4.
명반응 과정에서 부산물로 산소가 발생한다.
5.
명반응으로 발생하는 화학 에너지는 빛의 세기가 약할수록 많이 생성된다.
6.
일정 수준 이상으로 빛의 세기가 강해져도 화학 에너지의 생산량이 더 증가하지는 않는다.
7.
명반응에서 발생하는 산소는 포도당을 생성하는 데 필요한 요소이다.
8.
기공은 잎 앞에 주로 분포되어 있다.
9.
기공은 산소를 배출할 때뿐만 아니라 이산화 탄소를 흡수하거나 체내의 수분을 배출해야 할 때에도 열린다.
10.
암반응은 화학 에너지와 이산화 탄소를 이용하여 포도당을 생성하고, 부산물로 산소가 생기는 단계이다.
11.
암반응 과정은 캘빈 회로를 통하여 진행된다.
12.
대기로부터 흡수된 이산화 탄소는 루비스코와 결합한다.
13.
이산화 탄소와 RuBP의 결합은 루비스코라는 촉매를 통하여 촉진된다.
14.
이산화 탄소와 RuBP의 결합으로 4개의 탄소가 결합한 4탄당이 형성된다.
15.
포도당 생성에 쓰이고 남은 화합물은 RuBP로 재생되어 이산화 탄소와 결합되는 과정이 다시 진행된다.
16.
캘빈 회로로 포도당이 생성되려면 일정 수준 이상의 이산화 탄소 농도와 적정한 온도 등의 환경이 갖추어져야 한다.
17.
캘빈 회로에서 적절한 환경이 갖추어지지 않으면 RuBP가 이산화 탄소와 결합하는 비율이 높아진다.
18.
C3 식물이라는 이름은 이산화 탄소와 RuBP가 결합하여 생성되는 첫 화합물이 3탄당인 것을 고려하여 붙여진 것이다.
19.
C3 식물은 기온이 낮거나 습할 때 광합성의 효율이 저하되는 한계가 있다.
20.
기온이 높거나 건조할 때 기공을 열면 체내의 수분이 지나치게 배출되므로 식물은 기공을 열지 않는다.
21.
쌀과 밀은 C4 식물이자 대표적인 식량 작물이다.
22.
옥수수, 조, 수수 등은 고온의 열대 지방에서도 잘 자라도록 진화한 C4 식물이다.
23.
C4 식물은 한 개의 공간에서 광합성이 진행된다.
24.
C4 식물의 엽육 세포에는 이산화 탄소와 결합하는 역할을 하는 PEP가 존재한다.
25.
PEP와 이산화 탄소가 결합되면 3개의 탄소가 포함된 화합물인 3탄당이 형성된다.
26.
4탄당은 엽육 세포에 저장되어 있다가 유관속초 세포로 이동한 후 분해되어 이산화 탄소를 배출한다.
27.
C3 식물과 C4 식물의 캘빈 회로의 작동 방식은 서로 다르다.
28.
C4 식물은 유관속초 세포 속의 이산화 탄소 농도를 높게 유지함으로써 C3 식물에 비해 높은 광합성 효율을 보인다.
29.
C4 식물의 비율은 전체 생물량의 23%에 달한다.
30.
C4 식물의 광합성량은 전체 광합성량의 23%에 달한다.
1.
식물이 광합성을 통하여 생산하는, 생장에 필요한 물질은 무엇인가?
2.
광합성의 두 단계를 순서대로 쓰시오.
3.
명반응은 빛 에너지로 어떤 물질을 분해하여 화학 에너지를 생성하는가?
4.
캘빈 회로에서 이산화 탄소와 RuBP의 결합을 촉진하는 촉매의 이름은 무엇인가?
5.
C3 식물에서 이산화 탄소와 RuBP가 결합하여 최초로 생성되는 화합물은 무엇인가?
6.
C3 식물이자 대표적인 식량 작물로 지문에서 언급된 두 가지는 무엇인가?
7.
C4 식물의 엽육 세포에서 이산화 탄소와 결합하는 물질의 이름은 무엇인가?
8.
C4 식물에서 4탄당이 이동하여 캘빈 회로가 진행되는 두 번째 공간의 이름은 무엇인가?
9.
C4 식물의 비율은 전체 생물량의 몇 %인가?
10.
C4 식물의 광합성량은 전체 광합성량의 몇 %에 달하는가?
[1~4] 다음 글을 읽고 물음에 답하시오.
식물은 광합성을 통하여 생장에 필요한 포도당을 생산한다. 광합성의 과정은 대부분의 식물이 동일한데, 식물이 서식하는 환경에 따라 그 효율은 크게 달라질 수 있다. 그래서 어떤 식물들은 일반적인 식물과 다른 방식으로 광합성을 하도록 진화하였다. 그렇다면 이들의 광합성 방식은 일반적인 식물과 어떤 차이가 있을까?
일반적인 식물의 광합성은 잎에 있는 엽육 세포에서 주로 일어난다. 광합성의 과정은 명반응과 암반응이라는 두 단계로 이루어져 있다. 명반응은 빛 에너지로 물을 분해하여 암반응에 필요한 화학 에너지를 생성하는 단계로, 이 과정에서 부산물로 산소가 발생한다. 명반응으로 발생하는 화학 에너지는 빛의 세기가 강할수록 많이 생성되는데, 일정 수준 이상으로 빛의 세기가 강해져도 생산량이 더 증가하지는 않는다. 명반응 과정에서 발생하는 산소는 포도당을 생성하는 데 불필요한 요소이기 때문에, 식물은 잎 뒤에 주로 분포되어 있는 기공을 열어 산소를 배출한다. 기공은 산소를 배출할 때뿐만 아니라 암반응에 필요한 이산화 탄소를 흡수하거나 체내의 수분을 배출해야 할 때에도 열린다.
암반응은 명반응에서 생성된 화학 에너지와 기공을 통해 흡수한 이산화 탄소를 이용하여 포도당을 생성하고, 부산물로 물이 생기는 단계이다. 암반응 과정은 캘빈 회로를 통하여 진행되는데 대기로부터 흡수된 이산화 탄소는 RuBP와 결합하며, 이 결합은 루비스코라는 촉매를 통하여 촉진된다. 이 결합으로 3개의 탄소가 결합한 3탄당이 형성되고, 3탄당은 화학적 변환 과정을 거쳐 포도당을 생성하며, 포도당 생성에 쓰이고 남은 화합물은 RuBP로 재생되어 이산화 탄소와 결합되는 과정이 다시 진행된다. 이러한 순환 과정을 캘빈 회로라고 하는데, 캘빈 회로로 포도당이 생성되려면 일정 수준 이상의 이산화 탄소 농도, 적정한 온도 등의 환경이 갖추어져야 한다. 그렇지 않으면 RuBP가 이산화 탄소와 결합하는 비율이 낮아져 포도당 생산의 효율이 떨어진다. 지구상 대부분의 식물은 이와 같은 과정으로 광합성을 하며, 이산화 탄소와 RuBP가 결합하여 생성되는 첫 화합물이 3탄당임을 고려하여 C3 식물이라고 부른다.
그런데 C3 식물은 기온이 높거나 건조할 때 광합성의 효율이 저하되는 한계가 있다. 기온이 높거나 날씨가 건조할 때 기공을 열면 체내의 수분이 지나치게 배출되므로 식물은 기공을 열지 않는다. 이로 인해 포도당의 생산이 어려워지면 식물은 잘 생장하지 못한다. 가령 이상 기후 현상으로 인하여 고온의 기후가 지속되는 상황이 발생하면 위와 같은 문제가 심화될 수 있으며, C3 식물이자 대표적인 식량 작물인 쌀과 밀 등의 생산량이 감소하는 문제로 이어질 수 있다. 이에 따라 C3 식물과 다른 방식으로 광합성을 하여 고온에서도 잘 자랄 수 있는 C4 식물에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
옥수수, 조, 수수 등 고온의 열대 지방에서도 잘 자라도록 진화한 C4 식물은 두 개의 공간에서 광합성이 진행된다는 특징이 있다. 첫 번째 공간인 엽육 세포는 C3 식물과 같은 방식으로 명반응이 일어나는 곳이자, 암반응의 첫 번째 단계로 탄소를 저장하는 역할을 하는 곳이다. 이 식물의 엽육 세포에는 이산화 탄소와 결합하는 역할을 하는 PEP가 존재한다. PEP와 이산화 탄소가 결합되면 4개의 탄소가 포함된 화합물인 4탄당이 형성되는데, C4 식물은 이를 고려하여 붙여진 이름이다. 4탄당은 엽육 세포에 저장되어 있다가 유관속초 세포라는 두 번째 공간으로 이동한 후 분해되어 포도당 생성에 필요한 이산화 탄소를 배출한다. 그리고 배출된 이산화 탄소는 유관속초 세포 속에 농축되었다가 캘빈 회로를 통하여 포도당을 형성하는 데 쓰이는데, C3 식물과 C4 식물의 캘빈 회로의 작동 방식은 동일하다. 이러한 방식으로 C4 식물은 유관속초 세포 속의 이산화 탄소 농도를 높게 유지함으로써 C3 식물에 비해 높은 광합성 효율을 보인다.
C4 식물의 비율은 전체 생물량의 5%에 불과하다. 그러나 이들의 광합성량은 전체 광합성량의 23%에 달한다. 이러한 C4 식물에 대한 연구는 미래에 발생할 수 있는 기후 위기에 대응하는 중요한 열쇠가 될 수 있을 것으로 기대된다.
1.윗글의 내용 전개 방식에 대한 설명으로 가장 적절한 것은?
①광합성에 대한 학문적 발견을 시간 순서에 따라 정리하며 연구의 발전 과정을 서술하고 있다.
②서로 다른 두 가설을 소개한 후 실험 결과를 제시하여 하나의 가설이 더 타당함을 논증하고 있다.
③광합성의 정의를 제시한 후 다양한 식물 유형을 분류하여 각 유형의 특성을 균등하게 비교하고 있다.
④여러 전문가의 견해를 병렬적으로 소개한 후 이들의 공통점을 종합하여 절충적 결론을 이끌어 내고 있다.
⑤일반적인 식물의 광합성 과정을 설명한 뒤 그 한계를 밝히고, 이를 극복한 식물의 방식을 수치를 활용하여 소개하고 있다.
2.윗글을 바탕으로 추론한 내용으로 적절하지 않은 것은?
①C3 식물에서 빛의 세기가 강해질수록 캘빈 회로를 통한 포도당 생산량도 지속적으로 증가할 것이다.
②C3 식물이 기공을 닫고 있는 동안에는 명반응에서 발생한 산소가 기공을 통해 배출되지 못할 것이다.
③빛의 세기가 매우 약한 환경에서는 C4 식물도 명반응에서 충분한 화학 에너지를 생성하기 어려울 것이다.
④C4 식물의 단위 생물량당 광합성량은 C4 식물을 제외한 나머지 식물의 단위 생물량당 광합성량보다 높을 것이다.
⑤C4 식물의 엽육 세포에서 PEP와 이산화 탄소의 결합이 이루어지지 않으면 유관속초 세포에서의 포도당 생산에도 영향이 있을 것이다.
3.윗글을 읽은 학생의 반응으로 적절하지 않은 것은?
①C4 식물의 유관속초 세포에서는 엽육 세포로부터 이동한 4탄당이 직접 포도당으로 전환되겠군.
②C4 식물의 엽육 세포에서는 명반응뿐 아니라 암반응의 첫 번째 단계에 해당하는 과정도 일어나겠군.
③캘빈 회로에서 포도당이 만들어진 후 남은 화합물은 다시 RuBP로 재생되어 이산화 탄소와 결합하겠군.
④C4 식물의 유관속초 세포에서 작동하는 캘빈 회로는 C3 식물의 캘빈 회로와 동일한 방식으로 작동하겠군.
⑤기후 위기로 고온이 지속되면 C3 식물인 쌀과 밀의 생산량이 줄어들 수 있으므로 C4 식물 연구가 중요하겠군.
4.윗글과 <보기>를 바탕으로 이해한 내용으로 적절하지 않은 것은? [3점]
<보기>
연구진이 고온 건조한 밀폐 온실에서 다음과 같은 실험을 수행하였다. 온실 내부의 온도는 고온으로 유지하되, 이산화 탄소 농도를 일반 대기 중 농도의 3배로 설정하였다. 이 온실에서 C3 식물인 갑과 C4 식물인 을을 동일한 빛의 세기 아래에서 재배하였다. 일반 대기 조건의 고온 환경에서 갑은 포도당을 거의 생산하지 못하였으나, 이번 실험에서 갑의 포도당 생산량은 크게 증가하였다. 반면 을의 포도당 생산량은 일반 대기 조건의 고온 환경에 비해 소폭 증가하는 데 그쳤다. 이에 따라 갑과 을의 포도당 생산 효율 차이가 현저히 줄어들었다. 한편 실험 기간 동안 갑과 을 모두 기공은 거의 열리지 않은 상태를 유지하였다.
①갑의 포도당 생산량이 증가한 것은 이산화 탄소 농도가 높아져 명반응에서 생성되는 화학 에너지의 양이 늘어났기 때문이다.
②갑과 을이 기공을 거의 열지 않은 것은 고온 건조한 환경에서 체내의 수분이 과다하게 배출되는 것을 방지하기 위한 것이다.
③갑의 포도당 생산량이 증가한 것은 이산화 탄소 농도가 높아져 캘빈 회로에서 RuBP와 이산화 탄소의 결합 비율이 높아졌기 때문이다.
④외부 이산화 탄소 농도가 높은 환경에서는 을이 4탄당을 유관속초 세포로 운반하여 이산화 탄소를 농축하는 과정의 상대적 이점이 줄어든다.
⑤을의 포도당 생산량 증가가 소폭에 그친 것은 을이 이미 유관속초 세포에 이산화 탄소를 농축하여 캘빈 회로의 효율을 유지하고 있었기 때문이다.
[5~8] 다음 글을 읽고 물음에 답하시오.
식물은 광합성을 통하여 생장에 필요한 포도당을 생산한다. 광합성의 과정은 대부분의 식물이 동일한데, 식물이 서식하는 환경에 따라 그 효율은 크게 달라질 수 있다. 그래서 어떤 식물들은 일반적인 식물과 다른 방식으로 광합성을 하도록 진화하였다. 그렇다면 이들의 광합성 방식은 일반적인 식물과 어떤 차이가 있을까?
일반적인 식물의 광합성은 잎에 있는 엽육 세포에서 주로 일어난다. 광합성의 과정은 명반응과 암반응이라는 두 단계로 이루어져 있다. 명반응은 빛 에너지로 물을 분해하여 암반응에 필요한 화학 에너지를 생성하는 단계로, 이 과정에서 부산물로 산소가 발생한다. 명반응으로 발생하는 화학 에너지는 빛의 세기가 강할수록 많이 생성되는데, 일정 수준 이상으로 빛의 세기가 강해져도 생산량이 더 증가하지는 않는다. 명반응 과정에서 발생하는 산소는 포도당을 생성하는 데 불필요한 요소이기 때문에, 식물은 잎 뒤에 주로 분포되어 있는 ㉠기공을 열어 산소를 배출한다. 기공은 산소를 배출할 때뿐만 아니라 암반응에 필요한 이산화 탄소를 흡수하거나 체내의 수분을 배출해야 할 때에도 열린다.
[A]
암반응은 명반응에서 생성된 화학 에너지와 기공을 통해 흡수한 이산화 탄소를 이용하여 포도당을 생성하고, 부산물로 물이 생기는 단계이다. 암반응 과정은 캘빈 회로를 통하여 진행되는데 대기로부터 흡수된 이산화 탄소는 RuBP와 결합하며, 이 결합은 루비스코라는 촉매를 통하여 촉진된다. 이 결합으로 3개의 탄소가 결합한 3탄당이 형성되고, 3탄당은 화학적 변환 과정을 거쳐 포도당을 생성하며, 포도당 생성에 쓰이고 남은 화합물은 RuBP로 재생되어 이산화 탄소와 결합되는 과정이 다시 진행된다. 이러한 순환 과정을 캘빈 회로라고 하는데, 캘빈 회로로 포도당이 생성되려면 일정 수준 이상의 이산화 탄소 농도, 적정한 온도 등의 환경이 갖추어져야 한다. 그렇지 않으면 RuBP가 이산화 탄소와 결합하는 비율이 낮아져 포도당 생산의 효율이 떨어진다. 지구상 대부분의 식물은 이와 같은 과정으로 광합성을 하며, 이산화 탄소와 RuBP가 결합하여 생성되는 첫 화합물이 3탄당임을 고려하여 C3 식물이라고 부른다.
그런데 C3 식물은 기온이 높거나 건조할 때 광합성의 효율이 저하되는 한계가 있다. 기온이 높거나 날씨가 건조할 때 기공을 열면 체내의 수분이 지나치게 배출되므로 식물은 기공을 열지 않는다. 이로 인해 포도당의 생산이 어려워지면 식물은 잘 생장하지 못한다. 가령 이상 기후 현상으로 인하여 고온의 기후가 지속되는 상황이 발생하면 위와 같은 문제가 심화될 수 있으며, C3 식물이자 대표적인 식량 작물인 쌀과 밀 등의 생산량이 감소하는 문제로 이어질 수 있다. 이에 따라 C3 식물과 다른 방식으로 광합성을 하여 고온에서도 잘 자랄 수 있는 C4 식물에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
옥수수, 조, 수수 등 고온의 열대 지방에서도 잘 자라도록 진화한 C4 식물은 두 개의 공간에서 광합성이 진행된다는 특징이 있다. 첫 번째 공간인 엽육 세포는 C3 식물과 같은 방식으로 명반응이 일어나는 곳이자, 암반응의 첫 번째 단계로 탄소를 저장하는 역할을 하는 곳이다. 이 식물의 엽육 세포에는 이산화 탄소와 결합하는 역할을 하는 PEP가 존재한다. PEP와 이산화 탄소가 결합되면 4개의 탄소가 포함된 화합물인 4탄당이 형성되는데, C4 식물은 이를 고려하여 붙여진 이름이다. 4탄당은 엽육 세포에 저장되어 있다가 유관속초 세포라는 두 번째 공간으로 이동한 후 분해되어 포도당 생성에 필요한 이산화 탄소를 배출한다. 그리고 배출된 이산화 탄소는 유관속초 세포 속에 농축되었다가 캘빈 회로를 통하여 포도당을 형성하는 데 쓰이는데, C3 식물과 C4 식물의 캘빈 회로의 작동 방식은 동일하다. 이러한 방식으로 C4 식물은 유관속초 세포 속의 이산화 탄소 농도를 높게 유지함으로써 C3 식물에 비해 높은 광합성 효율을 보인다.
C4 식물의 비율은 전체 생물량의 5%에 불과하다. 그러나 이들의 광합성량은 전체 광합성량의 23%에 달한다. 이러한 C4 식물에 대한 연구는 미래에 발생할 수 있는 기후 위기에 대응하는 중요한 열쇠가 될 수 있을 것으로 기대된다.
5.윗글을 통해 알 수 있는 내용으로 적합하지 않은 것은?
①암반응 과정에서 부산물로 발생하는 산소는 기공을 통해 외부로 배출된다.
②C4 식물은 전체 생물량의 5%에 불과하지만 전체 광합성량의 23%를 차지한다.
③광합성의 과정은 대부분의 식물이 동일하지만 서식 환경에 따라 효율은 달라질 수 있다.
④C4 식물의 엽육 세포에는 이산화 탄소와 결합하여 4탄당을 형성하는 PEP가 존재한다.
⑤명반응에서 화학 에너지는 빛의 세기가 강할수록 많이 생성되나 일정 수준 이상이면 더 증가하지 않는다.
6.㉠에 대한 이해로 적절하지 않은 것은?
①㉠은 산소 배출, 이산화 탄소 흡수, 체내 수분 배출을 위해 열린다.
②㉠이 닫히면 이산화 탄소를 흡수할 수 없어 포도당 생산에 어려움이 생긴다.
③㉠이 열리면 수분이 배출될 수 있어 고온이나 건조할 때 식물은 이를 닫는다.
④㉠을 통해 배출되는 산소는 명반응에서 물을 분해할 때 생기는 부산물이다.
⑤㉠은 고온이나 건조한 환경에서 산소가 과다하게 배출되는 것을 방지하기 위해 닫힌다.
7.윗글의 [A]에 대한 이해로 가장 적절하지 않은 것은?
①이산화 탄소와 RuBP의 결합은 루비스코라는 촉매를 통하여 촉진된다.
②암반응은 화학 에너지와 이산화 탄소를 이용하여 포도당을 생성하고 부산물로 물이 생긴다.
③포도당 생성에 쓰이고 남은 화합물은 이산화 탄소로 전환되어 캘빈 회로에 다시 투입된다.
④캘빈 회로가 작동하려면 일정 수준 이상의 이산화 탄소 농도와 적정한 온도가 갖추어져야 한다.
⑤C3 식물이라는 명칭은 이산화 탄소와 RuBP가 결합하여 생성되는 첫 화합물이 3탄당인 데서 유래한다.
8.윗글과 <보기>를 바탕으로 이해한 내용으로 적절하지 않은 것은? [3점]
<보기>
사막의 선인장과 같은 식물인 A는 고온 건조한 환경에 서식하며, 낮과 밤에 서로 다른 방식으로 광합성에 필요한 과정을 수행한다. A는 밤에 기공을 열어 대기 중의 이산화 탄소를 흡수하고, 흡수된 이산화 탄소를 특정 유기산의 형태로 세포 내에 저장한다. 낮이 되면 A는 기공을 닫아 수분 손실을 막은 채, 저장해 두었던 유기산을 분해하여 이산화 탄소를 방출한다. 방출된 이산화 탄소는 세포 내에 농축되었다가 캘빈 회로에 사용되어 포도당이 생성된다. 이러한 A의 과정은 C4 식물과 달리 하나의 세포 안에서 시간 차를 두고 진행된다.
①A의 캘빈 회로에서도 이산화 탄소가 RuBP와 결합하여 3탄당이 형성되고 이를 통해 포도당이 생산될 것이다.
②A에서 명반응은 밤에 기공이 열려 있을 때 진행되고, 낮에는 유기산에서 방출된 이산화 탄소만을 이용하여 암반응만 진행된다.
③A는 하나의 세포에서 시간을 나누어 이산화 탄소를 확보하는 반면, C4 식물은 두 공간을 나누어 이산화 탄소를 확보한다는 점에서 차이가 있다.
④A가 이산화 탄소를 유기산 형태로 저장했다가 방출하여 캘빈 회로에 공급하는 것은, C4 식물이 4탄당 형태로 탄소를 저장했다가 방출하는 전략과 유사하다.
⑤A는 낮에 기공을 닫아도 유기산에서 방출된 이산화 탄소가 캘빈 회로에 공급되므로, C3 식물이 기공을 닫았을 때 겪는 포도당 생산의 어려움을 겪지 않을 것이다.
[9~12] 다음 글을 읽고 물음에 답하시오.
식물은 광합성을 통하여 생장에 필요한 포도당을 생산한다. 광합성의 과정은 대부분의 식물이 동일한데, 식물이 서식하는 환경에 따라 그 효율은 크게 달라질 수 있다. 그래서 어떤 식물들은 일반적인 식물과 다른 방식으로 광합성을 하도록 진화하였다. 그렇다면 이들의 광합성 방식은 일반적인 식물과 어떤 차이가 있을까?
일반적인 식물의 광합성은 잎에 있는 ㉠엽육 세포에서 주로 일어난다. 광합성의 과정은 명반응과 암반응이라는 두 단계로 이루어져 있다. 명반응은 빛 에너지로 물을 분해하여 암반응에 필요한 화학 에너지를 생성하는 단계로, 이 과정에서 부산물로 산소가 발생한다. 명반응으로 발생하는 화학 에너지는 빛의 세기가 강할수록 많이 생성되는데, 일정 수준 이상으로 빛의 세기가 강해져도 생산량이 더 증가하지는 않는다. 명반응 과정에서 발생하는 산소는 포도당을 생성하는 데 불필요한 요소이기 때문에, 식물은 잎 뒤에 주로 분포되어 있는 기공을 열어 산소를 배출한다. 기공은 산소를 배출할 때뿐만 아니라 암반응에 필요한 이산화 탄소를 흡수하거나 체내의 수분을 배출해야 할 때에도 열린다.
암반응은 명반응에서 생성된 화학 에너지와 기공을 통해 흡수한 이산화 탄소를 이용하여 포도당을 생성하고, 부산물로 물이 생기는 단계이다. 암반응 과정은 캘빈 회로를 통하여 진행되는데 대기로부터 흡수된 이산화 탄소는 RuBP와 결합하며, 이 결합은 루비스코라는 촉매를 통하여 촉진된다. 이 결합으로 3개의 탄소가 결합한 3탄당이 형성되고, 3탄당은 화학적 변환 과정을 거쳐 포도당을 생성하며, 포도당 생성에 쓰이고 남은 화합물은 RuBP로 재생되어 이산화 탄소와 결합되는 과정이 다시 진행된다. 이러한 순환 과정을 캘빈 회로라고 하는데, 캘빈 회로로 포도당이 생성되려면 일정 수준 이상의 이산화 탄소 농도, 적정한 온도 등의 환경이 갖추어져야 한다. 그렇지 않으면 RuBP가 이산화 탄소와 결합하는 비율이 낮아져 포도당 생산의 효율이 떨어진다. 지구상 대부분의 식물은 이와 같은 과정으로 광합성을 하며, 이산화 탄소와 RuBP가 결합하여 생성되는 첫 화합물이 3탄당임을 고려하여 C3 식물이라고 부른다.
그런데 C3 식물은 기온이 높거나 건조할 때 광합성의 효율이 저하되는 한계가 있다. 기온이 높거나 날씨가 건조할 때 기공을 열면 체내의 수분이 지나치게 배출되므로 식물은 기공을 열지 않는다. 이로 인해 포도당의 생산이 어려워지면 식물은 잘 생장하지 못한다. 가령 이상 기후 현상으로 인하여 고온의 기후가 지속되는 상황이 발생하면 위와 같은 문제가 심화될 수 있으며, C3 식물이자 대표적인 식량 작물인 쌀과 밀 등의 생산량이 감소하는 문제로 이어질 수 있다. 이에 따라 C3 식물과 다른 방식으로 광합성을 하여 고온에서도 잘 자랄 수 있는 C4 식물에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
옥수수, 조, 수수 등 고온의 열대 지방에서도 잘 자라도록 진화한 C4 식물은 두 개의 공간에서 광합성이 진행된다는 특징이 있다. 첫 번째 공간인 엽육 세포는 C3 식물과 같은 방식으로 명반응이 일어나는 곳이자, 암반응의 첫 번째 단계로 탄소를 저장하는 역할을 하는 곳이다. 이 식물의 엽육 세포에는 이산화 탄소와 결합하는 역할을 하는 PEP가 존재한다. PEP와 이산화 탄소가 결합되면 4개의 탄소가 포함된 화합물인 4탄당이 형성되는데, C4 식물은 이를 고려하여 붙여진 이름이다. 4탄당은 엽육 세포에 저장되어 있다가 ㉡유관속초 세포라는 두 번째 공간으로 이동한 후 분해되어 포도당 생성에 필요한 이산화 탄소를 배출한다. 그리고 배출된 이산화 탄소는 유관속초 세포 속에 농축되었다가 캘빈 회로를 통하여 포도당을 형성하는 데 쓰이는데, C3 식물과 C4 식물의 캘빈 회로의 작동 방식은 동일하다. 이러한 방식으로 C4 식물은 유관속초 세포 속의 이산화 탄소 농도를 높게 유지함으로써 C3 식물에 비해 높은 광합성 효율을 보인다.
C4 식물의 비율은 전체 생물량의 5%에 불과하다. 그러나 이들의 광합성량은 전체 광합성량의 23%에 달한다. ㉮이러한 C4 식물에 대한 연구는 미래에 발생할 수 있는 기후 위기에 대응하는 중요한 열쇠가 될 수 있을 것으로 기대된다.
9.윗글을 통해 답을 찾을 수 없는 질문은?
①C4 식물이라는 이름이 붙여진 이유는 무엇인가?
②기온이 높을 때 식물이 기공을 열지 않는 이유는 무엇인가?
③캘빈 회로에서 이산화 탄소와 RuBP가 결합하면 어떤 화합물이 형성되는가?
④루비스코가 이산화 탄소와 RuBP의 결합을 촉진하는 화학적 원리는 무엇인가?
⑤C4 식물의 전체 생물량 대비 비율과 전체 광합성량 대비 비율은 각각 얼마인가?
10.C4 식물의 ㉠과 ㉡에 대한 설명으로 적절하지 않은 것은?
①㉠에서는 명반응이 일어나고, ㉡에서는 캘빈 회로를 통해 포도당이 생성된다.
②㉠에서는 PEP가 이산화 탄소와 결합하고, ㉡의 캘빈 회로에서는 RuBP가 이산화 탄소와 결합한다.
③㉠에서 형성된 4탄당이 ㉡으로 이동한 후 분해되어 이산화 탄소를 배출한다.
④㉠과 ㉡은 모두 캘빈 회로가 작동하여 포도당을 생성하는 공간이다.
⑤㉠은 탄소를 저장하는 역할을 하고, ㉡은 이산화 탄소가 농축되는 공간이다.
11.윗글을 참고할 때, ㉮의 이유로 가장 적절한 것은?
①C4 식물은 빛의 세기가 약한 환경에서도 명반응 없이 포도당을 생산할 수 있기 때문이다.
②C4 식물의 전체 생물량 대비 비율이 5%에 불과하여 개체 수를 늘려야 할 필요가 있기 때문이다.
③C4 식물은 기공을 사용하지 않고 광합성에 필요한 모든 물질을 내부에서 자체적으로 생성할 수 있기 때문이다.
④C4 식물이 C3 식물과 전혀 다른 방식의 캘빈 회로를 가지고 있어 새로운 화학 반응을 발견할 수 있기 때문이다.
⑤이상 기후로 고온이 지속되면 C3 식물인 식량 작물의 생산량이 감소할 수 있는데, C4 식물은 고온에서도 높은 광합성 효율을 유지할 수 있기 때문이다.
12.윗글과 <보기>를 바탕으로 이해한 내용으로 적절하지 않은 것은? [3점]
<보기>
연구진이 C3 식물인 갑과 C4 식물인 을을 대상으로, 온도 변화에 따른 단위 시간당 포도당 생산량의 변화를 측정하였다. 실험에서 빛의 세기는 명반응의 화학 에너지 생산량이 더 이상 증가하지 않는 수준으로 고정하였고, 대기 중 이산화 탄소 농도는 일정하게 유지하였다. 온도를 10도에서 40도까지 변화시키며 측정한 결과는 다음과 같다. 10도에서 갑과 을의 포도당 생산량은 낮은 수준이었으며 거의 비슷하였다. 15도에서 갑과 을 모두 생산량이 증가하였고 갑이 을보다 약간 높았다. 25도에서 갑의 생산량은 최고치에 도달하였고 을의 생산량은 갑의 최고치를 약간 상회하였다. 35도에서 갑의 생산량은 25도 대비 크게 감소한 반면, 을은 25도 대비 소폭 감소하여 두 식물의 생산량 차이가 크게 벌어졌다. 40도에서 갑의 생산량은 10도 수준 이하로 떨어졌으나, 을은 여전히 25도 생산량의 절반 이상을 유지하였다. 한편 35도 이상에서는 갑과 을 모두 기공이 대부분 닫혀 있었고, 25도 이하에서는 기공이 정상적으로 열려 있는 것이 관측되었다.
①35도 이상에서 갑의 포도당 생산량이 크게 감소한 것은, 고온이 캘빈 회로의 적정 온도 조건을 직접 위반하여 포도당 생산 효율을 떨어뜨렸기 때문이다.
②25도 이하에서 갑과 을의 포도당 생산량이 비슷한 것은, 기공이 정상적으로 열려 갑도 이산화 탄소를 충분히 흡수하여 캘빈 회로에 공급할 수 있었기 때문이다.
③35도 이상에서 갑의 기공이 닫힌 것은 수분의 과다 배출을 막기 위한 것이며, 이로 인해 이산화 탄소를 외부에서 흡수하지 못하게 되어 포도당 생산량이 감소하였다.
④빛의 세기를 명반응의 화학 에너지 생산이 최대에 이르는 수준으로 고정하였으므로, 온도에 따른 갑과 을의 생산량 차이는 명반응의 화학 에너지 생산량 차이 때문이 아니다.
⑤35도 이상에서 을이 갑에 비해 높은 포도당 생산량을 유지한 것은, 을이 4탄당을 분해하여 유관속초 세포에 이산화 탄소를 농축함으로써 캘빈 회로에 이산화 탄소를 공급할 수 있었기 때문이다.
[13~16] 다음 글을 읽고 물음에 답하시오.
식물은 광합성을 통하여 생장에 필요한 포도당을 생산한다. 광합성의 과정은 대부분의 식물이 동일한데, 식물이 서식하는 환경에 따라 그 효율은 크게 달라질 수 있다. 그래서 어떤 식물들은 일반적인 식물과 다른 방식으로 광합성을 하도록 진화하였다. 그렇다면 이들의 광합성 방식은 일반적인 식물과 어떤 차이가 있을까?
일반적인 식물의 광합성은 잎에 있는 엽육 세포에서 주로 일어난다. 광합성의 과정은 명반응과 암반응이라는 두 단계로 이루어져 있다. 명반응은 빛 에너지로 물을 분해하여 암반응에 필요한 화학 에너지를 생성하는 단계로, 이 과정에서 부산물로 산소가 발생한다. 명반응으로 발생하는 화학 에너지는 빛의 세기가 강할수록 많이 생성되는데, 일정 수준 이상으로 빛의 세기가 강해져도 생산량이 더 증가하지는 않는다. 명반응 과정에서 발생하는 산소는 포도당을 생성하는 데 불필요한 요소이기 때문에, 식물은 잎 뒤에 주로 분포되어 있는 기공을 열어 산소를 배출한다. 기공은 산소를 배출할 때뿐만 아니라 암반응에 필요한 이산화 탄소를 흡수하거나 체내의 수분을 배출해야 할 때에도 열린다.
암반응은 명반응에서 생성된 화학 에너지와 기공을 통해 흡수한 이산화 탄소를 이용하여 포도당을 생성하고, 부산물로 물이 생기는 단계이다. 암반응 과정은 캘빈 회로를 통하여 진행되는데 대기로부터 흡수된 이산화 탄소는 RuBP와 결합하며, 이 결합은 루비스코라는 촉매를 통하여 촉진된다. 이 결합으로 3개의 탄소가 결합한 3탄당이 형성되고, 3탄당은 화학적 변환 과정을 거쳐 포도당을 생성하며, 포도당 생성에 쓰이고 남은 화합물은 RuBP로 재생되어 이산화 탄소와 결합되는 과정이 다시 진행된다. 이러한 순환 과정을 캘빈 회로라고 하는데, 캘빈 회로로 포도당이 생성되려면 일정 수준 이상의 이산화 탄소 농도, 적정한 온도 등의 환경이 갖추어져야 한다. 그렇지 않으면 RuBP가 이산화 탄소와 결합하는 비율이 낮아져 포도당 생산의 효율이 떨어진다. 지구상 대부분의 식물은 이와 같은 과정으로 광합성을 하며, 이산화 탄소와 RuBP가 결합하여 생성되는 첫 화합물이 3탄당임을 고려하여 C3 식물이라고 부른다.
그런데 C3 식물은 기온이 높거나 건조할 때 광합성의 효율이 저하되는 한계가 있다. 기온이 높거나 날씨가 건조할 때 기공을 열면 체내의 수분이 지나치게 배출되므로 식물은 기공을 열지 않는다. 이로 인해 포도당의 생산이 어려워지면 식물은 잘 생장하지 못한다. 가령 이상 기후 현상으로 인하여 고온의 기후가 지속되는 상황이 발생하면 위와 같은 문제가 심화될 수 있으며, C3 식물이자 대표적인 식량 작물인 쌀과 밀 등의 생산량이 감소하는 문제로 이어질 수 있다. 이에 따라 C3 식물과 다른 방식으로 광합성을 하여 고온에서도 잘 자랄 수 있는 C4 식물에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
옥수수, 조, 수수 등 고온의 열대 지방에서도 잘 자라도록 진화한 C4 식물은 두 개의 공간에서 광합성이 진행된다는 특징이 있다. 첫 번째 공간인 엽육 세포는 C3 식물과 같은 방식으로 명반응이 일어나는 곳이자, 암반응의 첫 번째 단계로 탄소를 저장하는 역할을 하는 곳이다. 이 식물의 엽육 세포에는 이산화 탄소와 결합하는 역할을 하는 PEP가 존재한다. PEP와 이산화 탄소가 결합되면 4개의 탄소가 포함된 화합물인 ㉠4탄당이 형성되는데, C4 식물은 이를 고려하여 붙여진 이름이다. 4탄당은 엽육 세포에 저장되어 있다가 유관속초 세포라는 두 번째 공간으로 이동한 후 분해되어 포도당 생성에 필요한 이산화 탄소를 배출한다. 그리고 배출된 이산화 탄소는 유관속초 세포 속에 농축되었다가 캘빈 회로를 통하여 포도당을 형성하는 데 쓰이는데, C3 식물과 C4 식물의 캘빈 회로의 작동 방식은 동일하다. 이러한 방식으로 C4 식물은 유관속초 세포 속의 이산화 탄소 농도를 높게 유지함으로써 C3 식물에 비해 높은 광합성 효율을 보인다.
C4 식물의 비율은 전체 생물량의 5%에 불과하다. 그러나 이들의 광합성량은 전체 광합성량의 23%에 달한다. 이러한 C4 식물에 대한 연구는 미래에 발생할 수 있는 기후 위기에 대응하는 중요한 열쇠가 될 수 있을 것으로 기대된다.
13.윗글을 이해한 내용으로 가장 적절한 것은?
①포도당의 생산이 어려워지더라도 식물의 생장에는 큰 영향이 없다.
②명반응에서는 이산화 탄소를 분해하여 화학 에너지와 산소를 생성한다.
③C4 식물인 옥수수와 조, 수수 등은 저온의 환경에 잘 적응하도록 진화한 식물이다.
④일반적인 식물인 C3 식물은 엽육 세포와 유관속초 세포의 두 공간에서 광합성이 진행된다.
⑤캘빈 회로로 포도당이 생성되려면 일정 수준 이상의 이산화 탄소 농도와 적정한 온도가 갖추어져야 한다.
14.㉠에 대한 이해로 적절하지 않은 것은?
①㉠은 C4 식물의 엽육 세포에서 PEP와 이산화 탄소가 결합하여 형성된다.
②㉠은 엽육 세포에 저장되어 있다가 유관속초 세포로 이동한다.
③㉠은 유관속초 세포에서 분해되어 캘빈 회로에 필요한 이산화 탄소를 배출한다.
④㉠은 유관속초 세포의 캘빈 회로에서 RuBP를 대신하여 이산화 탄소와 결합한다.
⑤㉠은 4개의 탄소가 포함된 화합물이며, C4 식물이라는 이름은 이를 고려하여 붙여진 것이다.
15.윗글을 바탕으로 추론한 내용으로 적절하지 않은 것은?
①C4 식물의 엽육 세포는 빛 에너지를 화학 에너지로 전환하는 기능과 탄소를 저장하는 기능을 함께 수행할 것이다.
②C4 식물의 엽육 세포에서 일어나는 명반응의 방식은 C3 식물의 엽육 세포에서 일어나는 명반응의 방식과 동일할 것이다.
③C4 식물의 엽육 세포에서 PEP가 없어지면 4탄당이 형성되지 못하여 유관속초 세포로의 탄소 공급에 문제가 생길 것이다.
④C4 식물은 빛이 차단되어 명반응이 일어나지 않더라도, 유관속초 세포에 농축된 이산화 탄소만으로 캘빈 회로를 통해 포도당을 계속 생산할 수 있을 것이다.
⑤C4 식물은 기공이 닫혀 외부에서 이산화 탄소를 흡수하지 못하더라도, 이미 엽육 세포에 저장된 4탄당이 유관속초 세포에 이산화 탄소를 공급할 수 있을 것이다.
16.윗글과 <보기>를 바탕으로 이해한 내용으로 적절하지 않은 것은? [3점]
<보기>
어떤 연구에서 C3 식물에 약물 갑을 처리하여 루비스코의 활성을 절반으로 억제하였다. 약물 갑을 처리하자 RuBP와 이산화 탄소의 결합 속도가 줄어들었다. 약물 갑 처리 후 일정 시간이 경과한 뒤 관찰한 결과, 처리 직후에는 소비되지 못한 RuBP의 양이 일시적으로 증가하는 양상이 나타났으나, 이후에는 3탄당의 형성량이 감소하면서 포도당 생산량도 줄어든 것으로 확인되었다. 한편 실험 기간 동안 빛의 세기, 기온, 대기 중 이산화 탄소의 농도는 모두 일정하게 유지되었으며, 기공은 정상적으로 열려 있었다.
①포도당 생산량이 줄어든 것은, 3탄당의 형성량이 감소하여 포도당 생성에 이용될 물질이 줄었기 때문이다.
②3탄당 형성이 줄면 포도당 생성 후 남는 화합물도 줄어들어, 시간이 지나면 RuBP의 재생량도 감소할 수 있다.
③3탄당의 형성량이 감소한 것은, RuBP와 이산화 탄소의 결합이 줄어들어 캘빈 회로에서 만들어지는 3탄당의 양이 줄었기 때문이다.
④처리 직후 RuBP의 양이 일시적으로 증가한 것은, 루비스코의 활성 억제로 RuBP가 이산화 탄소와 결합하는 데 소비되는 속도가 줄어들었기 때문이다.
⑤약물 갑 처리 후 RuBP의 양이 일시적으로 증가하였으므로, RuBP가 충분해진 만큼 이산화 탄소와의 결합이 오히려 늘어나 3탄당 형성량은 감소하지 않았을 것이다.
[17~20] 다음 글을 읽고 물음에 답하시오.
식물은 광합성을 통하여 생장에 필요한 포도당을 생산한다. 광합성의 과정은 대부분의 식물이 동일한데, 식물이 서식하는 환경에 따라 그 효율은 크게 달라질 수 있다. 그래서 어떤 식물들은 일반적인 식물과 다른 방식으로 광합성을 하도록 진화하였다. 그렇다면 이들의 광합성 방식은 일반적인 식물과 어떤 차이가 있을까?
일반적인 식물의 광합성은 잎에 있는 엽육 세포에서 주로 일어난다. 광합성의 과정은 명반응과 암반응이라는 두 단계로 이루어져 있다. 명반응은 빛 에너지로 물을 분해하여 암반응에 필요한 화학 에너지를 생성하는 단계로, 이 과정에서 부산물로 산소가 발생한다. 명반응으로 발생하는 화학 에너지는 빛의 세기가 강할수록 많이 생성되는데, 일정 수준 이상으로 빛의 세기가 강해져도 생산량이 더 증가하지는 않는다. 명반응 과정에서 발생하는 산소는 포도당을 생성하는 데 불필요한 요소이기 때문에, 식물은 잎 뒤에 주로 분포되어 있는 기공을 열어 산소를 배출한다. 기공은 산소를 배출할 때뿐만 아니라 암반응에 필요한 이산화 탄소를 흡수하거나 체내의 수분을 배출해야 할 때에도 열린다.
암반응은 명반응에서 생성된 화학 에너지와 기공을 통해 흡수한 이산화 탄소를 이용하여 포도당을 생성하고, 부산물로 물이 생기는 단계이다. 암반응 과정은 캘빈 회로를 통하여 진행되는데 대기로부터 흡수된 이산화 탄소는 RuBP와 결합하며, 이 결합은 루비스코라는 촉매를 통하여 촉진된다. 이 결합으로 3개의 탄소가 결합한 3탄당이 형성되고, 3탄당은 화학적 변환 과정을 거쳐 포도당을 생성하며, 포도당 생성에 쓰이고 남은 화합물은 RuBP로 재생되어 이산화 탄소와 결합되는 과정이 다시 진행된다. 이러한 순환 과정을 캘빈 회로라고 하는데, 캘빈 회로로 포도당이 생성되려면 일정 수준 이상의 이산화 탄소 농도, 적정한 온도 등의 환경이 갖추어져야 한다. 그렇지 않으면 RuBP가 이산화 탄소와 결합하는 비율이 낮아져 포도당 생산의 효율이 떨어진다. 지구상 대부분의 식물은 이와 같은 과정으로 광합성을 하며, 이산화 탄소와 RuBP가 결합하여 생성되는 첫 화합물이 3탄당임을 고려하여 ㉠C3 식물이라고 부른다.
그런데 C3 식물은 기온이 높거나 건조할 때 광합성의 효율이 저하되는 한계가 있다. 기온이 높거나 날씨가 건조할 때 기공을 열면 체내의 수분이 지나치게 배출되므로 식물은 기공을 열지 않는다. 이로 인해 포도당의 생산이 어려워지면 식물은 잘 생장하지 못한다. 가령 이상 기후 현상으로 인하여 고온의 기후가 지속되는 상황이 발생하면 위와 같은 문제가 심화될 수 있으며, C3 식물이자 대표적인 식량 작물인 쌀과 밀 등의 생산량이 감소하는 문제로 이어질 수 있다. 이에 따라 C3 식물과 다른 방식으로 광합성을 하여 고온에서도 잘 자랄 수 있는 ㉡C4 식물에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
옥수수, 조, 수수 등 고온의 열대 지방에서도 잘 자라도록 진화한 C4 식물은 두 개의 공간에서 광합성이 진행된다는 특징이 있다. 첫 번째 공간인 엽육 세포는 C3 식물과 같은 방식으로 명반응이 일어나는 곳이자, 암반응의 첫 번째 단계로 탄소를 저장하는 역할을 하는 곳이다. 이 식물의 엽육 세포에는 이산화 탄소와 결합하는 역할을 하는 PEP가 존재한다. PEP와 이산화 탄소가 결합되면 4개의 탄소가 포함된 화합물인 4탄당이 형성되는데, C4 식물은 이를 고려하여 붙여진 이름이다. 4탄당은 엽육 세포에 저장되어 있다가 유관속초 세포라는 두 번째 공간으로 이동한 후 분해되어 포도당 생성에 필요한 이산화 탄소를 배출한다. 그리고 배출된 이산화 탄소는 유관속초 세포 속에 농축되었다가 캘빈 회로를 통하여 포도당을 형성하는 데 쓰이는데, C3 식물과 C4 식물의 캘빈 회로의 작동 방식은 동일하다. 이러한 방식으로 C4 식물은 유관속초 세포 속의 이산화 탄소 농도를 높게 유지함으로써 C3 식물에 비해 높은 광합성 효율을 보인다.
C4 식물의 비율은 전체 생물량의 5%에 불과하다. 그러나 이들의 광합성량은 전체 광합성량의 23%에 달한다. 이러한 C4 식물에 대한 연구는 미래에 발생할 수 있는 기후 위기에 대응하는 중요한 열쇠가 될 수 있을 것으로 기대된다.
17.윗글을 통해 알 수 있는 내용으로 적합하지 않은 것은?
①명반응에서 물이 분해될 때 발생하는 산소는 포도당 생성에 불필요한 부산물이다.
②옥수수, 조, 수수는 고온의 열대 지방에서도 잘 자라도록 진화한 C4 식물이다.
③쌀과 밀은 C3 식물이므로 이상 기후로 고온이 지속되면 생산량이 감소할 수 있다.
④암반응에서 포도당을 생성하는 데에는 명반응에서 만들어진 화학 에너지와 이산화 탄소가 이용된다.
⑤암반응에서 포도당을 생성하는 과정에는 화학 에너지, 이산화 탄소와 더불어 빛 에너지가 직접 사용된다.
18.㉠과 ㉡에 대한 설명으로 적절하지 않은 것은?
①㉠과 ㉡은 모두 엽육 세포에서 빛 에너지를 이용한 명반응이 일어난다.
②㉡은 ㉠과 달리 엽육 세포와 유관속초 세포의 두 공간에서 광합성이 진행된다.
③㉠은 이산화 탄소와 RuBP가 결합하여 생성되는 첫 화합물이 3탄당인 점에서 유래한 이름이다.
④㉠과 ㉡은 모두 기공을 통해 흡수한 이산화 탄소를 캘빈 회로에 직접 투입하여 포도당을 생성한다.
⑤㉡은 유관속초 세포 속의 이산화 탄소 농도를 높게 유지하여 ㉠보다 높은 광합성 효율을 보인다.
19.윗글을 읽은 학생의 반응으로 적절하지 않은 것은?
①C4 식물의 유관속초 세포에서 4탄당이 분해되면서 배출되는 이산화 탄소는 기공을 통해 외부로 방출되겠군.
②이산화 탄소의 농도가 일정 수준에 미치지 못하면 캘빈 회로에서 RuBP와 이산화 탄소의 결합 비율이 낮아지겠군.
③C3 식물에서 기공이 닫히면 이산화 탄소의 흡수뿐만 아니라 명반응의 부산물인 산소도 기공을 통해 배출되지 못하겠군.
④빛의 세기가 일정 수준 이상이 되면 명반응에서의 화학 에너지 생산이 더 증가하지 않으므로, 빛을 더 강하게 해도 한계가 있겠군.
⑤C4 식물에서 4탄당이 유관속초 세포로 이동하여 분해되는 것은 이산화 탄소를 유관속초 세포에 공급하여 농축하기 위한 과정이겠군.
20.윗글을 바탕으로 추론한 내용으로 적절하지 않은 것은?
①암반응의 캘빈 회로가 활발히 작동하여 포도당이 많이 생성되면 부산물인 물의 생성량도 늘어날 것이다.
②C3 식물에서 기공이 닫혀 이산화 탄소의 흡수가 차단되면 캘빈 회로 속의 RuBP가 즉시 소멸할 것이다.
③C3 식물에서 이산화 탄소 공급이 부족해지면 RuBP와 이산화 탄소의 결합이 줄어들어 3탄당의 형성량도 감소할 것이다.
④서늘하고 습한 환경에서 C3 식물이 기공을 정상적으로 열 수 있다면 이산화 탄소를 충분히 흡수하여 포도당 생산이 원활할 것이다.
⑤C4 식물의 엽육 세포에서 PEP와 이산화 탄소의 결합이 원활하지 않으면 유관속초 세포에 농축되는 이산화 탄소의 양도 줄어들 것이다.
지문 분석
풀이이 글은 식물의 광합성 과정을 설명하고, 일반적인 식물인 C3 식물과 고온 환경에 적응한 C4 식물의 광합성 방식 차이를 비교하는 글입니다. 명반응과 암반응이라는 광합성의 두 단계가 어떻게 작동하는지, C3 식물이 고온·건조 환경에서 왜 한계를 보이는지, 그리고 C4 식물이 그 한계를 어떤 구조적 특징으로 극복하는지에 집중하여 읽어야 합니다.
문단1 : 광합성 효율 차이와 글의 핵심 질문
식물은 광합성을 통하여 생장에 필요한 포도당을 생산한다.
풀이이 문장은 광합성의 목적을 제시합니다. 식물이 광합성을 하는 까닭은 자라는 데 필요한 포도당을 만들어 내기 위해서입니다. 이 목적이 글 전체의 출발점이 되며, 이후 문단들에서는 이 포도당을 만들어 내는 구체적인 과정이 설명됩니다.
광합성의 과정은 대부분의 식물이 동일한데, 식물이 서식하는 환경에 따라 그 효율은 크게 달라질 수 있다.
풀이이 문장은 중요한 전제를 깔아 줍니다. 광합성의 "과정" 자체는 대부분의 식물이 같지만, 식물이 사는 환경에 따라 광합성의 "효율"은 크게 달라질 수 있다는 것입니다. 다시 말해, 같은 과정을 거치더라도 환경 조건에 따라 포도당을 잘 만들어 낼 수도 있고 그렇지 못할 수도 있다는 뜻입니다. 이 "효율 차이"가 이후 C3 식물과 C4 식물을 비교하는 핵심 기준이 됩니다.
그래서 어떤 식물들은 일반적인 식물과 다른 방식으로 광합성을 하도록 진화하였다. 그렇다면 이들의 광합성 방식은 일반적인 식물과 어떤 차이가 있을까?
풀이환경에 따른 효율 차이 때문에, 일부 식물들은 일반적인 식물과 다른 방식으로 광합성을 하도록 진화했다고 설명합니다. 그리고 마지막 문장에서 "이들의 광합성 방식은 일반적인 식물과 어떤 차이가 있을까?"라는 질문을 던집니다. 이 질문이 글 전체의 방향을 정해 주는 핵심 질문입니다.
문맥파악첫 문단에서는 글의 초점을 파악할 필요가 있습니다. 초점이란 이 글의 핵심 주제로, 이 글에서의 초점은 "일반적인 식물과 다른 방식으로 광합성을 하도록 진화한 식물들은 어떤 차이가 있는가"입니다. 앞으로 "일반적인 식물"의 광합성 방식이 먼저 설명되고, 이어서 "다른 방식으로 진화한 식물"의 광합성 방식이 설명되면서, 둘 사이의 차이를 밝히는 흐름으로 전개될 것입니다.
문단2 : 명반응과 기공의 역할
일반적인 식물의 광합성은 잎에 있는 엽육 세포에서 주로 일어난다. 광합성의 과정은 명반응과 암반응이라는 두 단계로 이루어져 있다.
풀이일반적인 식물의 광합성이 일어나는 장소는 잎에 있는 엽육 세포입니다. 그리고 광합성의 과정은 명반응과 암반응이라는 두 단계로 나뉩니다. 이 문단에서는 그중 첫 번째 단계인 명반응을 중심으로 설명이 이어집니다.
명반응은 빛 에너지로 물을 분해하여 암반응에 필요한 화학 에너지를 생성하는 단계로, 이 과정에서 부산물로 산소가 발생한다.
풀이명반응은 빛 에너지를 이용하여 물을 분해하는 단계입니다. 이 과정에서 두 가지가 만들어지는데, 하나는 다음 단계인 암반응에 쓰일 화학 에너지이고, 다른 하나는 부산물인 산소입니다. 즉, 명반응의 핵심 역할은 암반응에 필요한 화학 에너지를 준비하는 것이며, 산소는 원래 목적이 아니라 과정에서 저절로 생겨나는 것입니다.
명반응으로 발생하는 화학 에너지는 빛의 세기가 강할수록 많이 생성되는데, 일정 수준 이상으로 빛의 세기가 강해져도 생산량이 더 증가하지는 않는다.
풀이명반응에서 만들어지는 화학 에너지의 양은 빛의 세기가 강할수록 많아집니다. 그런데 빛의 세기가 일정 수준 이상으로 강해지면, 화학 에너지의 생산량이 더 이상 늘어나지 않습니다. 다시 말해, 빛이 세질수록 에너지가 끝없이 늘어나는 것은 아니고, 어느 시점에서 더 이상 늘지 않는 한계가 있다는 뜻입니다.
명반응 과정에서 발생하는 산소는 포도당을 생성하는 데 불필요한 요소이기 때문에, 식물은 잎 뒤에 주로 분포되어 있는 기공을 열어 산소를 배출한다.
풀이명반응에서 생긴 산소는 포도당을 만드는 데 필요하지 않은 요소입니다. 그래서 식물은 잎 뒤쪽에 주로 있는 기공이라는 구멍을 열어서 이 산소를 바깥으로 내보냅니다. 여기서 기공이라는 구조가 처음 등장하는데, 기공은 물질을 안팎으로 주고받는 통로 역할을 합니다.
기공은 산소를 배출할 때뿐만 아니라 암반응에 필요한 이산화 탄소를 흡수하거나 체내의 수분을 배출해야 할 때에도 열린다.
풀이기공은 산소를 내보낼 때만 열리는 것이 아닙니다. 암반응에 필요한 이산화 탄소를 바깥에서 빨아들일 때에도 열리고, 식물 몸속의 수분을 바깥으로 내보내야 할 때에도 열립니다. 즉, 기공이 열리면 산소 배출, 이산화 탄소 흡수, 수분 배출이라는 세 가지 일이 동시에 일어날 수 있는 것입니다.
주의기공이 열릴 때 산소 배출, 이산화 탄소 흡수, 수분 배출이라는 세 가지 기능이 함께 작동한다는 점을 반드시 기억해야 합니다. 뒤의 4문단에서 C3 식물이 고온·건조한 환경에서 기공을 닫는 이유가 "수분이 지나치게 배출"되기 때문이라고 나오는데, 기공을 닫으면 수분 배출만 막히는 것이 아니라 이산화 탄소 흡수도 함께 막히게 됩니다. 이 연결 관계를 놓치면 뒤의 내용을 정확히 이해하기 어렵습니다.
문단3 : 암반응과 캘빈 회로의 순환 구조
암반응은 명반응에서 생성된 화학 에너지와 기공을 통해 흡수한 이산화 탄소를 이용하여 포도당을 생성하고, 부산물로 물이 생기는 단계이다.
풀이이 문장은 암반응의 정의를 제시합니다. 암반응은 명반응에서 만들어진 화학 에너지와, 기공을 통해 흡수한 이산화 탄소를 재료로 사용하여 포도당을 만들어 내는 단계입니다. 이 과정에서 부산물로 물이 생기는데, 명반응의 부산물이 산소였던 것과 구분됩니다.
암반응 과정은 캘빈 회로를 통하여 진행되는데 대기로부터 흡수된 이산화 탄소는 RuBP와 결합하며, 이 결합은 루비스코라는 촉매를 통하여 촉진된다.
풀이암반응이 구체적으로 어떻게 진행되는지를 설명하는 부분입니다. 암반응은 캘빈 회로라는 과정을 통해 진행되며, 바깥에서 흡수한 이산화 탄소가 RuBP라는 물질과 결합하는 것으로 시작됩니다. 이 결합은 루비스코라는 촉매, 즉 화학 반응을 빠르게 도와주는 물질의 도움을 받아 촉진됩니다.
이 결합으로 3개의 탄소가 결합한 3탄당이 형성되고, 3탄당은 화학적 변환 과정을 거쳐 포도당을 생성하며, 포도당 생성에 쓰이고 남은 화합물은 RuBP로 재생되어 이산화 탄소와 결합되는 과정이 다시 진행된다.
풀이이산화 탄소와 RuBP가 결합하면 탄소 3개가 결합한 3탄당이라는 물질이 만들어집니다. 이 3탄당은 화학적 변환을 거쳐 포도당을 만들어 냅니다. 그리고 포도당을 만들고 남은 화합물은 다시 RuBP로 되돌아가서, 또다시 이산화 탄소와 결합하는 과정을 반복합니다.
이러한 순환 과정을 캘빈 회로라고 하는데, 캘빈 회로로 포도당이 생성되려면 일정 수준 이상의 이산화 탄소 농도, 적정한 온도 등의 환경이 갖추어져야 한다.
풀이이렇게 이산화 탄소 + RuBP → 3탄당 → 포도당 → 남은 화합물 → RuBP 재생 → 다시 이산화 탄소와 결합하는 식으로 돌고 도는 순환 과정이 바로 캘빈 회로입니다. 이 캘빈 회로가 제대로 작동하려면 두 가지 환경 조건이 갖추어져야 합니다. 하나는 일정 수준 이상의 이산화 탄소 농도이고, 다른 하나는 적정한 온도입니다.
문맥파악어떤 과정이 주어지면, 이를 여러 단계로 쪼개어 순차적으로 이해할 필요가 있습니다. 다음과 같이 화살표로 이어지는 여러 단계들을 떠올리면서 읽도록 합시다. 캘빈 회로는 이산화 탄소 + RuBP 결합 → 3탄당 형성 → 포도당 생성 → 남은 화합물이 RuBP로 재생 → 다시 처음으로 돌아가는 순환 구조입니다.
그렇지 않으면 RuBP가 이산화 탄소와 결합하는 비율이 낮아져 포도당 생산의 효율이 떨어진다.
풀이앞서 제시된 이산화 탄소 농도와 온도 조건이 갖추어지지 않으면, RuBP가 이산화 탄소와 결합하는 비율이 낮아집니다. 결합 비율이 낮아진다는 것은 캘빈 회로의 첫 단계가 제대로 돌아가지 않는다는 뜻입니다. 그 결과 포도당이 만들어지는 효율이 떨어지게 됩니다.
주의캘빈 회로가 작동하려면 이산화 탄소 농도가 일정 수준 이상이어야 하고, 온도도 적정해야 합니다. 이 조건이 충족되지 않으면 포도당 생산 효율이 떨어진다는 점은 뒤의 4문단에서 C3 식물의 한계를 이해하는 데 핵심적인 전제가 됩니다.
지구상 대부분의 식물은 이와 같은 과정으로 광합성을 하며, 이산화 탄소와 RuBP가 결합하여 생성되는 첫 화합물이 3탄당임을 고려하여 C3 식물이라고 부른다.
풀이지구상 대부분의 식물은 지금까지 설명한 방식으로 광합성을 합니다. 이러한 식물들을 C3 식물이라고 부르는데, 그 이유는 이산화 탄소와 RuBP가 결합하여 처음 만들어지는 물질이 탄소 3개로 이루어진 3탄당이기 때문입니다. 즉, "C3"이라는 이름은 캘빈 회로에서 가장 먼저 형성되는 화합물의 탄소 수에서 온 것입니다.
문단4 : C3 식물의 한계와 C4 식물 연구의 필요성
그런데 C3 식물은 기온이 높거나 건조할 때 광합성의 효율이 저하되는 한계가 있다.
풀이"그런데"라는 접속어로 시작하며, 앞에서 설명한 C3 식물의 광합성에 한계가 있음을 알려 줍니다. C3 식물은 기온이 높거나 건조한 환경에서 광합성의 효율이 떨어진다는 것입니다. 3문단에서 캘빈 회로의 작동 조건을 설명했으므로, 이제 그 조건이 충족되지 않는 상황에 대해 이야기하는 것입니다.
기온이 높거나 날씨가 건조할 때 기공을 열면 체내의 수분이 지나치게 배출되므로 식물은 기공을 열지 않는다.
풀이효율이 떨어지는 구체적인 원인이 여기서 밝혀집니다. 기온이 높거나 날씨가 건조할 때 기공을 열면, 식물 몸속의 수분이 지나치게 많이 빠져나갑니다. 그래서 식물은 수분을 지키기 위해 기공을 열지 않습니다.
주의기공을 닫는 직접적인 이유는 "수분이 지나치게 배출"되는 것을 막기 위해서입니다. 그런데 2문단에서 살펴보았듯이, 기공은 수분 배출뿐만 아니라 이산화 탄소 흡수에도 쓰입니다. 따라서 기공이 닫히면 이산화 탄소 흡수도 함께 막히게 됩니다. 그리고 3문단에서 캘빈 회로가 작동하려면 일정 수준 이상의 이산화 탄소 농도가 필요하다고 했으므로, 이산화 탄소를 흡수하지 못하면 캘빈 회로의 효율이 떨어지게 됩니다. 이처럼 "기공 폐쇄 → 이산화 탄소 흡수 차단 → 캘빈 회로 효율 저하 → 포도당 생산 감소"라는 연쇄적인 흐름이 만들어집니다.
이로 인해 포도당의 생산이 어려워지면 식물은 잘 생장하지 못한다.
풀이기공을 닫아서 이산화 탄소를 흡수하지 못하면, 포도당의 생산이 어려워집니다. 포도당은 식물이 자라는 데 필요한 물질이므로, 포도당을 만들지 못하면 식물은 잘 자라지 못합니다. 이것이 C3 식물이 고온·건조 환경에서 겪는 근본적인 문제입니다.
가령 이상 기후 현상으로 인하여 고온의 기후가 지속되는 상황이 발생하면 위와 같은 문제가 심화될 수 있으며, C3 식물이자 대표적인 식량 작물인 쌀과 밀 등의 생산량이 감소하는 문제로 이어질 수 있다.
풀이구체적인 사례를 들어 이 문제를 더 설명합니다. 이상 기후 때문에 높은 기온이 계속된다면, 앞에서 말한 문제가 더 심해질 수 있습니다. 쌀과 밀은 C3 식물이자 대표적인 식량 작물인데, 이러한 작물들의 생산량이 줄어드는 문제로까지 이어질 수 있다는 것입니다.
이에 따라 C3 식물과 다른 방식으로 광합성을 하여 고온에서도 잘 자랄 수 있는 C4 식물에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
풀이C3 식물의 한계를 극복할 수 있는 대안으로 C4 식물이 등장합니다. C4 식물은 C3 식물과 다른 방식으로 광합성을 하기 때문에, 고온에서도 잘 자랄 수 있습니다. 이 문장은 4문단의 마무리이자 5문단으로의 전환점으로, 이제부터 C4 식물의 구체적인 광합성 방식이 설명될 것임을 예고합니다.
문단5 : C4 식물의 두 공간 구조와 광합성 메커니즘
옥수수, 조, 수수 등 고온의 열대 지방에서도 잘 자라도록 진화한 C4 식물은 두 개의 공간에서 광합성이 진행된다는 특징이 있다.
풀이C4 식물의 대표적인 종류로 옥수수, 조, 수수가 제시됩니다. 이 식물들은 고온의 열대 지방에서도 잘 자라도록 진화한 식물입니다. C4 식물의 가장 큰 특징은 광합성이 "두 개의 공간"에서 나뉘어 진행된다는 것입니다.
첫 번째 공간인 엽육 세포는 C3 식물과 같은 방식으로 명반응이 일어나는 곳이자, 암반응의 첫 번째 단계로 탄소를 저장하는 역할을 하는 곳이다.
풀이두 공간 중 첫 번째 공간은 엽육 세포입니다. 이 엽육 세포에서는 두 가지 일이 일어납니다. 하나는 C3 식물과 같은 방식의 명반응이고, 다른 하나는 암반응의 첫 번째 단계로서 탄소를 저장하는 일입니다.
이 식물의 엽육 세포에는 이산화 탄소와 결합하는 역할을 하는 PEP가 존재한다. PEP와 이산화 탄소가 결합되면 4개의 탄소가 포함된 화합물인 4탄당이 형성되는데, C4 식물은 이를 고려하여 붙여진 이름이다.
풀이C4 식물의 엽육 세포에는 PEP라는 물질이 있습니다. 이 PEP는 이산화 탄소와 결합하는 역할을 합니다. PEP와 이산화 탄소가 결합하면 탄소 4개가 포함된 화합물인 4탄당이 만들어지는데, "C4 식물"이라는 이름은 이 첫 화합물이 4탄당이라는 점에서 붙여진 것입니다.
주의C3 식물에서는 캘빈 회로의 첫 화합물이 탄소 3개의 3탄당이었고, C4 식물에서는 엽육 세포의 첫 화합물이 탄소 4개의 4탄당입니다. 이름의 유래가 각각 첫 화합물의 탄소 수에서 온다는 점을 정리해 두어야 합니다. 또한 C3 식물의 캘빈 회로에서 이산화 탄소와 결합하는 것은 RuBP였지만, C4 식물의 엽육 세포에서 이산화 탄소와 결합하는 것은 PEP라는 다른 물질입니다. 이 둘을 혼동하지 않아야 합니다.
4탄당은 엽육 세포에 저장되어 있다가 유관속초 세포라는 두 번째 공간으로 이동한 후 분해되어 포도당 생성에 필요한 이산화 탄소를 배출한다.
풀이엽육 세포에서 만들어진 4탄당은 곧바로 포도당이 되는 것이 아닙니다. 4탄당은 엽육 세포에 저장되어 있다가, 유관속초 세포라는 두 번째 공간으로 이동합니다. 유관속초 세포로 옮겨진 4탄당은 분해되어, 포도당 생성에 필요한 이산화 탄소를 내놓습니다.
주의4탄당의 역할을 정확히 이해해야 합니다. 4탄당은 포도당으로 직접 바뀌는 것이 아니라, 이산화 탄소를 엽육 세포에서 유관속초 세포로 운반하는 역할을 합니다. 유관속초 세포에서 4탄당이 분해되면 이산화 탄소가 나오고, 이 이산화 탄소가 캘빈 회로를 거쳐 포도당이 되는 것입니다.
그리고 배출된 이산화 탄소는 유관속초 세포 속에 농축되었다가 캘빈 회로를 통하여 포도당을 형성하는 데 쓰이는데, C3 식물과 C4 식물의 캘빈 회로의 작동 방식은 동일하다.
풀이4탄당이 분해되어 나온 이산화 탄소는 유관속초 세포 속에 농축됩니다. 즉, 이산화 탄소가 한 곳에 높은 농도로 모이게 되는 것입니다. 이렇게 농축된 이산화 탄소는 캘빈 회로를 통하여 포도당을 만드는 데 쓰이며, 이때 캘빈 회로의 작동 방식은 C3 식물과 C4 식물이 동일합니다.
주의C4 식물의 유관속초 세포에서 돌아가는 캘빈 회로는 C3 식물의 캘빈 회로와 작동 방식이 같습니다. 따라서 유관속초 세포의 캘빈 회로에서도 이산화 탄소와 결합하는 것은 PEP가 아니라 RuBP입니다. PEP가 이산화 탄소와 결합하는 것은 엽육 세포에서 4탄당을 형성하는 단계이고, 캘빈 회로에서 이산화 탄소와 결합하는 것은 RuBP입니다. 이 구분이 매우 중요합니다.
이러한 방식으로 C4 식물은 유관속초 세포 속의 이산화 탄소 농도를 높게 유지함으로써 C3 식물에 비해 높은 광합성 효율을 보인다.
풀이C4 식물이 C3 식물보다 높은 광합성 효율을 보이는 핵심 이유가 여기서 밝혀집니다. C4 식물은 유관속초 세포 속의 이산화 탄소 농도를 높게 유지할 수 있습니다. 3문단에서 캘빈 회로가 작동하려면 일정 수준 이상의 이산화 탄소 농도가 필요하다고 했는데, C4 식물은 4탄당을 통해 이산화 탄소를 유관속초 세포에 농축시킴으로써 이 조건을 안정적으로 충족하는 것입니다.
문맥파악구체적인 묘사나 구성이 주어질 경우 각각의 역할을 의식하면서, 그 모습이나 형상을 직접 그리거나 떠올릴 필요가 있습니다. 글쓴이도 그것을 전제로 설명을 이어갈 것이기 때문입니다. C4 식물은 엽육 세포와 유관속초 세포라는 두 공간에서 광합성이 나뉘어 진행되며, 각 공간의 역할이 다릅니다. 다음 도식에서 C3 식물과 C4 식물의 구조적 차이를 비교하여 정리합니다.
문단6 : C4 식물의 높은 효율과 미래 연구 가치
C4 식물의 비율은 전체 생물량의 5%에 불과하다. 그러나 이들의 광합성량은 전체 광합성량의 23%에 달한다.
풀이C4 식물이 전체 식물 중에서 차지하는 양은 5%밖에 되지 않습니다. 그런데 이들이 수행하는 광합성량은 전체의 23%나 됩니다. 양은 적지만 광합성은 훨씬 많이 하고 있다는 뜻으로, C4 식물의 광합성 효율이 매우 높다는 것을 수치로 보여 주는 대목입니다.
주의전체 생물량의 5%에 불과한 C4 식물이 전체 광합성량의 23%를 차지한다는 것은, 같은 양의 식물로 비교했을 때 C4 식물이 C3 식물보다 훨씬 많은 광합성을 수행한다는 뜻입니다. 5문단에서 설명한 유관속초 세포 내 이산화 탄소 농축 메커니즘이 이러한 높은 효율의 근거가 됩니다.
이러한 C4 식물에 대한 연구는 미래에 발생할 수 있는 기후 위기에 대응하는 중요한 열쇠가 될 수 있을 것으로 기대된다.
풀이글의 마지막 문장으로, C4 식물 연구의 미래 가치를 제시합니다. C4 식물에 대한 연구는 앞으로 발생할 수 있는 기후 위기에 대응하는 중요한 방법이 될 수 있다고 전망합니다. 4문단에서 이상 기후로 인한 C3 식량 작물의 생산량 감소 문제를 제기했는데, C4 식물 연구가 그 문제를 해결하는 열쇠가 될 수 있다는 것으로 글을 마무리합니다.
문맥파악여러 개념·관점이 열거되면 이들 간의 차이점에 중점을 둘 필요가 있습니다. 이를 표의 형태로 정리하면 다음과 같습니다. 글 전체에서 설명된 C3 식물과 C4 식물의 핵심적인 차이를 아래 표로 비교할 수 있습니다.
요약■ C3 식물: 엽육 세포 한 곳에서 명반응과 암반응이 모두 진행됩니다. 캘빈 회로에서 이산화 탄소가 RuBP와 결합하여 3탄당을 형성하고, 이로부터 포도당이 만들어집니다. 고온·건조 시 기공이 닫혀 이산화 탄소 흡수가 차단되면 광합성 효율이 떨어집니다.
■ C4 식물: 엽육 세포와 유관속초 세포, 두 공간에서 광합성이 나뉘어 진행됩니다. 엽육 세포에서 PEP와 이산화 탄소가 결합하여 4탄당을 형성하고, 4탄당이 유관속초 세포로 이동하여 분해되면 이산화 탄소가 농축됩니다. 농축된 이산화 탄소가 캘빈 회로를 통해 포도당을 만들어 냅니다. 유관속초 세포 내 이산화 탄소 농도를 높게 유지하기 때문에 C3 식물보다 광합성 효율이 높습니다.
■ 전체 생물량의 5%에 불과한 C4 식물이 전체 광합성량의 23%를 차지하며, 기후 위기 대응을 위한 연구 가치가 높습니다.
1.O
지문 첫 문장에서 "식물은 광합성을 통하여 생장에 필요한 포도당을 생산한다."고 명시하고 있다.
2.O
지문에서 "광합성의 과정은 대부분의 식물이 동일한데, 식물이 서식하는 환경에 따라 그 효율은 크게 달라질 수 있다."고 서술하고 있다.
3.X
명반응은 빛 에너지로 '물'을 분해하여 화학 에너지를 생성하는 단계이다. 이산화 탄소가 아니라 물이 분해 대상이다.
4.O
지문에서 명반응은 "빛 에너지로 물을 분해하여 암반응에 필요한 화학 에너지를 생성하는 단계로, 이 과정에서 부산물로 산소가 발생한다."고 서술하고 있다.
5.X
지문에 따르면 명반응으로 발생하는 화학 에너지는 빛의 세기가 '강할수록' 많이 생성된다. '약할수록'가 아니라 '강할수록'이 올바른 표현이다.
6.O
지문에서 "일정 수준 이상으로 빛의 세기가 강해져도 생산량이 더 증가하지는 않는다."고 명시하고 있다.
7.X
지문에서 "명반응 과정에서 발생하는 산소는 포도당을 생성하는 데 불필요한 요소"라고 명시하고 있다. '필요한'이 아니라 '불필요한'이 올바른 표현이다.
8.X
지문에 따르면 기공은 "잎 뒤에 주로 분포되어 있"다. '잎 앞'이 아니라 '잎 뒤'가 맞다.
9.O
지문에서 "기공은 산소를 배출할 때뿐만 아니라 암반응에 필요한 이산화 탄소를 흡수하거나 체내의 수분을 배출해야 할 때에도 열린다."고 서술하고 있다.
10.X
암반응의 부산물은 '산소'가 아니라 '물'이다. 지문에서 "포도당을 생성하고, 부산물로 물이 생기는 단계"라고 명시하고 있다.
11.O
지문에서 "암반응 과정은 캘빈 회로를 통하여 진행되는데"라고 명시하고 있다.
12.X
이산화 탄소는 'RuBP'와 결합하며, 루비스코는 이 결합을 촉진하는 촉매이다. 이산화 탄소가 결합하는 대상은 루비스코가 아니라 RuBP이다.
13.O
지문에서 "이 결합은 루비스코라는 촉매를 통하여 촉진된다."고 명시하고 있다.
14.X
C3 식물의 캘빈 회로에서 이산화 탄소와 RuBP의 결합으로 형성되는 것은 '3개의 탄소가 결합한 3탄당'이다. 4탄당이 아니라 3탄당이 맞다.
15.O
지문에서 "포도당 생성에 쓰이고 남은 화합물은 RuBP로 재생되어 이산화 탄소와 결합되는 과정이 다시 진행된다."고 서술하고 있다.
16.O
지문에서 "캘빈 회로로 포도당이 생성되려면 일정 수준 이상의 이산화 탄소 농도, 적정한 온도 등의 환경이 갖추어져야 한다."고 명시하고 있다.
17.X
지문에 따르면 적절한 환경이 갖추어지지 않으면 RuBP가 이산화 탄소와 결합하는 비율이 '낮아져' 포도당 생산의 효율이 떨어진다. '높아진다'가 아니라 '낮아진다'가 맞다.
18.O
지문에서 "이산화 탄소와 RuBP가 결합하여 생성되는 첫 화합물이 3탄당임을 고려하여 C3 식물이라고 부른다."고 서술하고 있다.
19.X
지문에 따르면 C3 식물은 "기온이 높거나 건조할 때" 광합성의 효율이 저하된다. '낮거나 습할 때'가 아니라 '높거나 건조할 때'가 맞다.
20.O
지문에서 "기온이 높거나 날씨가 건조할 때 기공을 열면 체내의 수분이 지나치게 배출되므로 식물은 기공을 열지 않는다."고 명시하고 있다.
21.X
지문에서 쌀과 밀은 'C3 식물이자 대표적인 식량 작물'이라고 서술하고 있다. C4 식물이 아니라 C3 식물이다.
22.O
지문에서 "옥수수, 조, 수수 등 고온의 열대 지방에서도 잘 자라도록 진화한 C4 식물"이라고 명시하고 있다.
23.X
지문에 따르면 C4 식물은 "두 개의 공간에서 광합성이 진행된다"는 특징이 있다. 한 개가 아니라 두 개의 공간이다.
24.O
지문에서 "이 식물의 엽육 세포에는 이산화 탄소와 결합하는 역할을 하는 PEP가 존재한다."고 명시하고 있다.
25.X
PEP와 이산화 탄소가 결합되면 '4개의 탄소가 포함된 화합물인 4탄당'이 형성된다. 3탄당이 아니라 4탄당이 맞다.
26.O
지문에서 "4탄당은 엽육 세포에 저장되어 있다가 유관속초 세포라는 두 번째 공간으로 이동한 후 분해되어 포도당 생성에 필요한 이산화 탄소를 배출한다."고 서술하고 있다.
27.X
지문에서 "C3 식물과 C4 식물의 캘빈 회로의 작동 방식은 동일하다."고 명시하고 있다. 서로 다른 것이 아니라 동일하다.
28.O
지문에서 "C4 식물은 유관속초 세포 속의 이산화 탄소 농도를 높게 유지함으로써 C3 식물에 비해 높은 광합성 효율을 보인다."고 명시하고 있다.
29.X
지문에 따르면 C4 식물의 비율은 전체 생물량의 '5%'에 불과하며, '23%'는 전체 광합성량에서 차지하는 비율이다.
30.O
지문에서 "이들의 광합성량은 전체 광합성량의 23%에 달한다."고 명시하고 있다.
1.포도당
지문 첫 문장에서 "식물은 광합성을 통하여 생장에 필요한 포도당을 생산한다."고 명시하고 있다.
2.명반응, 암반응
지문에서 "광합성의 과정은 명반응과 암반응이라는 두 단계로 이루어져 있다."고 서술하고 있다.
3.물
지문에서 "명반응은 빛 에너지로 물을 분해하여 암반응에 필요한 화학 에너지를 생성하는 단계"라고 명시하고 있다.
4.루비스코
지문에서 "이 결합은 루비스코라는 촉매를 통하여 촉진된다."고 명시하고 있다.
5.3탄당
지문에서 "이 결합으로 3개의 탄소가 결합한 3탄당이 형성되고"라고 서술하며, C3 식물이라는 이름도 여기서 유래한다.
6.쌀과 밀
지문에서 "C3 식물이자 대표적인 식량 작물인 쌀과 밀 등의 생산량이 감소하는 문제"라고 언급하고 있다.
7.PEP
지문에서 "이 식물의 엽육 세포에는 이산화 탄소와 결합하는 역할을 하는 PEP가 존재한다."고 명시하고 있다.
8.유관속초 세포
지문에서 "4탄당은 엽육 세포에 저장되어 있다가 유관속초 세포라는 두 번째 공간으로 이동"한다고 서술하고 있다.
9.5%
지문에서 "C4 식물의 비율은 전체 생물량의 5%에 불과하다."고 명시하고 있다.
10.23%
지문에서 "이들의 광합성량은 전체 광합성량의 23%에 달한다."고 명시하고 있다.
1.정답: ⑤
①지문은 광합성의 과정과 C3 식물, C4 식물의 차이를 설명하고 있으나, 학문적 발견이 이루어진 시기나 연구의 역사적 발전 과정을 시간 순서에 따라 서술하는 내용은 포함되어 있지 않다. 따라서 이 선지는 적절하지 않은 진술이다.
②지문은 C3 식물과 C4 식물의 광합성 방식을 소개하고 있으나, 이를 서로 경쟁하는 가설로 제시한 것이 아니라 일반적인 방식과 진화된 방식으로 순차적으로 설명하고 있다. 또한 실험 결과를 통해 하나의 가설이 더 타당함을 논증하는 내용은 지문에 나타나지 않는다. 따라서 이 선지는 적절하지 않은 진술이다.
③지문은 C3 식물과 C4 식물 두 유형만을 다루고 있으며, 다양한 식물 유형을 분류하여 균등하게 비교하는 구조를 취하고 있지 않다. 지문은 일반적인 광합성 과정을 먼저 설명한 뒤 그 한계를 지적하고, C4 식물의 방식을 대안으로 제시하는 문제-해결 구조에 가깝다. 따라서 이 선지는 적절하지 않은 진술이다.
④지문에는 특정 전문가의 견해가 제시되거나 서로 다른 관점이 병렬적으로 소개되는 부분이 없다. 지문은 광합성의 과정을 객관적으로 서술하고, C3 식물의 한계와 C4 식물의 특성을 순차적으로 설명하는 구조를 취하고 있다. 따라서 이 선지는 적절하지 않은 진술이다.
⑤지문은 2~3문단에서 일반적인 식물인 C3 식물의 광합성 과정을 명반응과 암반응으로 나누어 설명한 후, 4문단에서 기온이 높거나 건조할 때 광합성 효율이 저하되는 한계를 밝힌다. 이어서 5문단에서 C4 식물의 광합성 방식을 소개하고, 6문단에서 전체 생물량 대비 5%와 광합성량 23%라는 수치를 활용하여 C4 식물의 효율을 제시한다. 따라서 이 선지는 지문의 전개 방식을 적절하게 설명한 진술이다.
2.정답: ①
①지문에 따르면 명반응에서 발생하는 화학 에너지는 빛의 세기가 강할수록 많이 생성되지만, 일정 수준 이상으로 빛의 세기가 강해져도 생산량이 더 증가하지 않는다. 암반응은 명반응에서 생성된 화학 에너지를 이용하여 포도당을 생성하므로, 명반응의 화학 에너지에 상한이 있다면 빛의 세기가 아무리 강해져도 캘빈 회로에 공급되는 화학 에너지가 무한히 늘어나지 않으며, 포도당 생산량이 지속적으로 증가한다고 볼 수 없다. 따라서 이 선지는 적절하지 않은 진술이다.
②지문에 따르면 명반응에서 발생한 산소는 기공을 열어 배출하는 것이다. 기공이 닫혀 있으면 산소를 배출하는 통로가 차단되므로, 기공을 닫고 있는 동안에는 산소가 기공을 통해 배출되지 못한다고 추론할 수 있다. 따라서 이 선지는 적절한 진술이다.
③지문에 따르면 명반응에서 발생하는 화학 에너지는 빛의 세기가 강할수록 많이 생성되므로, 빛의 세기가 약하면 화학 에너지의 생성량도 줄어든다. 또한 C4 식물의 엽육 세포에서는 C3 식물과 같은 방식으로 명반응이 일어난다. 따라서 빛의 세기가 매우 약한 환경에서는 C4 식물도 명반응에서 충분한 화학 에너지를 생성하기 어렵다고 추론할 수 있으므로 이 선지는 적절한 진술이다.
④지문에 따르면 C4 식물은 전체 생물량의 5%에 불과하지만 전체 광합성량의 23%를 차지한다. 이는 C4 식물의 단위 생물량당 광합성량이 전체 평균보다 훨씬 높다는 것을 의미한다. 나머지 식물은 전체 생물량의 95%를 차지하면서 광합성량의 77%를 담당하므로, C4 식물의 단위 생물량당 광합성량이 나머지 식물보다 높다고 추론할 수 있다. 따라서 이 선지는 적절한 진술이다.
⑤지문에 따르면 C4 식물의 엽육 세포에서 PEP와 이산화 탄소가 결합하여 4탄당이 형성되고, 이 4탄당이 유관속초 세포로 이동한 후 분해되어 이산화 탄소를 배출하며, 그 이산화 탄소가 캘빈 회로에 사용된다. PEP와 이산화 탄소의 결합이 이루어지지 않으면 4탄당이 형성되지 않으므로 유관속초 세포에 이산화 탄소가 공급되지 못하고, 결과적으로 캘빈 회로를 통한 포도당 생산에도 영향이 있다고 추론할 수 있다. 따라서 이 선지는 적절한 진술이다.
3.정답: ①
①지문에 따르면 4탄당은 유관속초 세포로 이동한 후 분해되어 이산화 탄소를 배출하고, 배출된 이산화 탄소가 유관속초 세포 속에 농축되었다가 캘빈 회로를 통하여 포도당을 형성하는 데 쓰인다. 즉 4탄당이 직접 포도당으로 전환되는 것이 아니라, 4탄당이 분해되어 나온 이산화 탄소가 캘빈 회로를 거쳐 포도당이 생성되는 간접적 경로를 따른다. 따라서 이 선지는 적절하지 않은 반응이다.
②지문에 따르면 C4 식물의 첫 번째 공간인 엽육 세포는 C3 식물과 같은 방식으로 명반응이 일어나는 곳이자, 암반응의 첫 번째 단계로 탄소를 저장하는 역할을 하는 곳이다. 엽육 세포에 존재하는 PEP가 이산화 탄소와 결합하여 4탄당을 형성하는 과정이 암반응의 첫 번째 단계에 해당한다. 따라서 이 선지는 적절한 반응이다.
③지문에 따르면 3탄당이 화학적 변환 과정을 거쳐 포도당을 생성하며, 포도당 생성에 쓰이고 남은 화합물은 RuBP로 재생되어 이산화 탄소와 결합되는 과정이 다시 진행된다. 이것이 캘빈 회로의 순환 과정이다. 따라서 이 선지는 지문의 내용에 부합하는 적절한 반응이다.
④지문에 따르면 C3 식물과 C4 식물의 캘빈 회로의 작동 방식은 동일하다. C4 식물의 유관속초 세포에서 농축된 이산화 탄소가 캘빈 회로를 통하여 포도당을 형성하는 과정은 C3 식물의 엽육 세포에서의 캘빈 회로와 같은 방식으로 진행된다. 따라서 이 선지는 적절한 반응이다.
⑤지문에 따르면 이상 기후 현상으로 고온의 기후가 지속되면 C3 식물이자 대표적인 식량 작물인 쌀과 밀 등의 생산량이 감소하는 문제로 이어질 수 있다. 또한 C4 식물에 대한 연구는 미래에 발생할 수 있는 기후 위기에 대응하는 중요한 열쇠가 될 수 있다고 서술하고 있다. 따라서 이 선지는 적절한 반응이다.
4.정답: ①
①지문에 따르면 명반응은 빛 에너지로 물을 분해하여 화학 에너지를 생성하는 단계이며, 명반응으로 발생하는 화학 에너지는 빛의 세기가 강할수록 많이 생성된다. 즉 명반응의 화학 에너지 생성량은 빛의 세기에 의해 결정되는 것이지, 이산화 탄소 농도에 의해 결정되는 것이 아니다. 실험에서 갑과 을은 동일한 빛의 세기 아래에서 재배되었으므로, 이산화 탄소 농도가 높아졌다고 해서 명반응에서 생성되는 화학 에너지의 양이 늘어나는 것은 아니다. 따라서 이 선지는 적절하지 않은 진술이다.
②지문에 따르면 기온이 높거나 날씨가 건조할 때 기공을 열면 체내의 수분이 지나치게 배출되므로 식물은 기공을 열지 않는다. 또한 기공은 체내의 수분을 배출해야 할 때에도 열리는 통로이다. 실험에서 갑과 을 모두 고온 건조한 환경에 놓여 있으므로, 기공을 거의 열지 않은 것은 수분의 과다 배출을 방지하기 위한 것이라 판단할 수 있다. 따라서 이 선지는 지문과 보기의 내용에 부합하는 적절한 진술이다.
③지문에 따르면 캘빈 회로로 포도당이 생성되려면 일정 수준 이상의 이산화 탄소 농도가 갖추어져야 하고, 그렇지 않으면 RuBP가 이산화 탄소와 결합하는 비율이 낮아져 포도당 생산의 효율이 떨어진다. 실험에서 이산화 탄소 농도를 일반 대기 중 농도의 3배로 설정하였으므로, 갑의 엽육 세포 내부에도 높은 농도의 이산화 탄소가 유입되어 캘빈 회로에서 RuBP와 이산화 탄소의 결합 비율이 높아졌다고 추론할 수 있다. 따라서 이 선지는 적절한 진술이다. 한편 이때 기공이 거의 열리지 않았다는 점에 주목할 수 있으나, 기공이 밀폐된 상태는 아니다. 기공을 통한 유입이 원활하지는 않더라도, 이산화 탄소 농도가 높기 때문에 그로 인해 캘빈 회로의 작동은 충분히 이루어질 수 있는 것이다.
④지문에 따르면 C4 식물의 핵심 이점은 엽육 세포에서 4탄당 형태로 탄소를 저장하여 유관속초 세포로 운반한 뒤 분해하여 이산화 탄소를 농축하는 데 있다. 이 과정은 캘빈 회로에 필요한 일정 수준 이상의 이산화 탄소 농도를 내부적으로 충족시키는 역할을 한다. 그런데 외부 이산화 탄소 농도가 이미 높은 환경에서는 갑도 외부에서 충분한 이산화 탄소를 확보할 수 있으므로, 을의 내부 농축 과정이 갖는 상대적 이점이 줄어들게 되고, 이는 효율 차이가 현저히 줄어든 실험 결과와 부합한다. 따라서 이 선지는 적절한 진술이다.
⑤지문에 따르면 C4 식물은 4탄당이 유관속초 세포로 이동한 후 분해되어 이산화 탄소가 배출되고, 이 이산화 탄소가 유관속초 세포 속에 농축되어 캘빈 회로에 사용된다. 또한 C4 식물은 이러한 방식으로 이산화 탄소 농도를 높게 유지함으로써 높은 광합성 효율을 보인다. 을은 이미 내부적으로 이산화 탄소를 농축하여 캘빈 회로의 효율을 유지하고 있었으므로, 외부 이산화 탄소 농도가 높아져도 추가적인 효율 향상이 제한적이어서 포도당 생산량 증가가 소폭에 그친 것이다. 따라서 이 선지는 적절한 진술이다.
5.정답: ①
①지문에 따르면 암반응은 포도당을 생성하고 부산물로 물이 생기는 단계이다. 산소가 부산물로 발생하는 것은 암반응이 아니라 명반응이며, 명반응 과정에서 발생하는 산소가 기공을 통해 배출되는 것이다. 따라서 암반응에서 산소가 부산물로 발생한다는 이 선지는 지문의 내용과 부합하지 않는 적절하지 않은 진술이다.
②지문에 따르면 C4 식물의 비율은 전체 생물량의 5%에 불과하지만, 이들의 광합성량은 전체 광합성량의 23%에 달한다. 따라서 이 선지는 지문의 내용에 부합하는 적절한 진술이다.
③지문의 첫 문단에 따르면 광합성의 과정은 대부분의 식물이 동일한데, 식물이 서식하는 환경에 따라 그 효율은 크게 달라질 수 있다. 따라서 이 선지는 지문의 내용에 부합하는 적절한 진술이다.
④지문에 따르면 C4 식물의 엽육 세포에는 이산화 탄소와 결합하는 역할을 하는 PEP가 존재하며, PEP와 이산화 탄소가 결합되면 4개의 탄소가 포함된 화합물인 4탄당이 형성된다. 따라서 이 선지는 지문의 내용에 부합하는 적절한 진술이다.
⑤지문에 따르면 명반응으로 발생하는 화학 에너지는 빛의 세기가 강할수록 많이 생성되는데, 일정 수준 이상으로 빛의 세기가 강해져도 생산량이 더 증가하지는 않는다. 따라서 이 선지는 지문의 내용에 부합하는 적절한 진술이다.
6.정답: ⑤
①지문에 따르면 식물은 기공을 열어 산소를 배출하며, 기공은 산소를 배출할 때뿐만 아니라 암반응에 필요한 이산화 탄소를 흡수하거나 체내의 수분을 배출해야 할 때에도 열린다. 따라서 기공이 산소 배출, 이산화 탄소 흡수, 수분 배출이라는 세 가지 기능을 위해 열린다는 이 선지는 적절한 진술이다.
②지문에 따르면 기공은 암반응에 필요한 이산화 탄소를 흡수할 때에도 열리는 통로이다. 또한 기온이 높거나 건조할 때 기공을 닫으면 이산화 탄소를 외부에서 흡수할 수 없게 되어 포도당의 생산이 어려워진다고 서술되어 있다. 따라서 기공이 닫히면 이산화 탄소 흡수가 불가하여 포도당 생산에 어려움이 생긴다는 이 선지는 적절한 진술이다.
③지문에 따르면 기공은 체내의 수분을 배출해야 할 때에도 열리는 통로이며, 기온이 높거나 날씨가 건조할 때 기공을 열면 체내의 수분이 지나치게 배출되므로 식물은 기공을 열지 않는다. 따라서 기공이 열리면 수분이 배출될 수 있고 고온이나 건조할 때 식물이 기공을 닫는다는 이 선지는 적절한 진술이다.
④지문에 따르면 명반응은 빛 에너지로 물을 분해하여 화학 에너지를 생성하는 단계이며, 이 과정에서 부산물로 산소가 발생한다. 발생한 산소는 포도당 생성에 불필요하므로 기공을 통해 배출된다. 따라서 기공을 통해 배출되는 산소가 명반응에서 물을 분해할 때 생기는 부산물이라는 이 선지는 적절한 진술이다.
⑤지문에 따르면 기온이 높거나 날씨가 건조할 때 기공을 열면 체내의 수분이 지나치게 배출되므로 식물은 기공을 열지 않는다. 즉 기공을 닫는 직접적인 이유는 수분의 과다 배출을 방지하기 위한 것이지 산소의 과다 배출을 방지하기 위한 것이 아니다. 산소는 명반응의 부산물로서 포도당 생성에 불필요한 요소일 뿐, 산소의 배출이 기공 폐쇄의 원인으로 서술된 바 없다. 따라서 이 선지는 적절하지 않은 진술이다.
7.정답: ③
①지문에 따르면 대기로부터 흡수된 이산화 탄소는 RuBP와 결합하며, 이 결합은 루비스코라는 촉매를 통하여 촉진된다. 따라서 이 선지는 해당 문단의 내용에 부합하는 적절한 진술이다.
②지문에 따르면 암반응은 명반응에서 생성된 화학 에너지와 기공을 통해 흡수한 이산화 탄소를 이용하여 포도당을 생성하고, 부산물로 물이 생기는 단계이다. 따라서 이 선지는 해당 문단의 내용에 부합하는 적절한 진술이다.
③지문에 따르면 포도당 생성에 쓰이고 남은 화합물은 RuBP로 재생되어 이산화 탄소와 결합되는 과정이 다시 진행된다. 즉 남은 화합물이 전환되는 대상은 이산화 탄소가 아니라 RuBP이며, 재생된 RuBP가 외부에서 흡수된 이산화 탄소와 다시 결합하는 것이다. 따라서 남은 화합물이 이산화 탄소로 전환된다는 이 선지는 해당 문단의 내용과 부합하지 않는 적절하지 않은 진술이다.
④지문에 따르면 캘빈 회로로 포도당이 생성되려면 일정 수준 이상의 이산화 탄소 농도, 적정한 온도 등의 환경이 갖추어져야 한다. 따라서 이 선지는 해당 문단의 내용에 부합하는 적절한 진술이다.
⑤지문에 따르면 이산화 탄소와 RuBP가 결합하여 생성되는 첫 화합물이 3탄당임을 고려하여 C3 식물이라고 부른다. 따라서 이 선지는 해당 문단의 내용에 부합하는 적절한 진술이다.
8.정답: ②
①지문에 따르면 캘빈 회로에서는 이산화 탄소가 RuBP와 결합하여 3탄당이 형성되고 이를 통해 포도당이 생성되며, C3 식물과 C4 식물의 캘빈 회로의 작동 방식은 동일하다. 보기에서 A도 캘빈 회로를 통해 포도당을 생성한다고 서술되어 있으므로, A의 캘빈 회로 역시 동일한 방식으로 작동하여 이산화 탄소와 RuBP의 결합을 통해 3탄당이 형성되고 포도당이 생산될 것이라고 추론할 수 있다. 따라서 이 선지는 적절한 진술이다.
②지문에 따르면 명반응은 빛 에너지로 물을 분해하여 화학 에너지를 생성하는 단계이므로, 빛이 없는 밤에는 명반응이 진행될 수 없다. 또한 암반응은 명반응에서 생성된 화학 에너지를 이용하여 포도당을 생성하므로, 명반응 없이 암반응만 독립적으로 진행되는 것도 불가능하다. A는 밤에 기공을 열어 이산화 탄소를 흡수하여 저장하는 것이지 광합성 자체를 수행하는 것이 아니며, 명반응과 암반응은 모두 빛이 있는 낮에 진행되어야 한다. 따라서 이 선지는 적절하지 않은 진술이다.
③지문에 따르면 C4 식물은 엽육 세포와 유관속초 세포라는 두 개의 공간에서 광합성이 진행되며, 엽육 세포에서 형성된 4탄당이 유관속초 세포로 이동하여 이산화 탄소를 배출하는 공간적 분리 전략을 취한다. 보기에 따르면 A는 C4 식물과 달리 하나의 세포 안에서 시간 차를 두고 과정이 진행되므로, 밤과 낮이라는 시간적 분리로 이산화 탄소를 확보하는 전략을 취한다. 따라서 두 식물은 이산화 탄소 확보 방식에서 공간 분리와 시간 분리라는 차이가 있다고 판단할 수 있으므로, 이 선지는 적절한 진술이다.
④지문에 따르면 C4 식물은 엽육 세포에서 PEP와 이산화 탄소가 결합하여 4탄당을 형성하고, 이 4탄당이 유관속초 세포로 이동한 후 분해되어 이산화 탄소를 배출한다. 보기에 따르면 A도 이산화 탄소를 유기산 형태로 저장했다가 분해하여 이산화 탄소를 방출하고 캘빈 회로에 사용한다. 두 식물 모두 이산화 탄소를 특정 화합물 형태로 임시 저장한 후 필요한 시점에 방출하여 캘빈 회로에 공급하는 전략을 취하고 있으므로, 두 전략은 유사하다고 판단할 수 있다. 따라서 이 선지는 적절한 진술이다.
⑤지문에 따르면 C3 식물은 기온이 높거나 건조할 때 기공을 닫아 이산화 탄소를 흡수하지 못하게 되어 포도당 생산이 어려워진다. 그런데 보기에 따르면 A는 낮에 기공을 닫아도 밤에 저장해 둔 유기산이 분해되어 이산화 탄소를 방출하고, 이 이산화 탄소가 캘빈 회로에 공급된다. 따라서 A는 기공을 닫은 상태에서도 내부적으로 이산화 탄소를 확보할 수 있으므로 C3 식물이 겪는 포도당 생산의 어려움을 겪지 않는다고 판단할 수 있다. 따라서 이 선지는 적절한 진술이다.
9.정답: ④
①지문에 따르면 PEP와 이산화 탄소가 결합되면 4개의 탄소가 포함된 화합물인 4탄당이 형성되는데, C4 식물은 이를 고려하여 붙여진 이름이라고 명시되어 있다. 이름의 유래가 서술되어 있으므로, 이 질문은 지문을 통해 답을 찾을 수 있다. 따라서 이 선지는 적절하지 않은 진술이다.
②지문에 따르면 기온이 높거나 날씨가 건조할 때 기공을 열면 체내의 수분이 지나치게 배출되므로 식물은 기공을 열지 않는다. 기공을 열지 않는 이유가 수분의 과다 배출 방지라고 명시되어 있으므로, 이 질문은 지문을 통해 답을 찾을 수 있다. 따라서 이 선지는 적절하지 않은 진술이다.
③지문에 따르면 대기로부터 흡수된 이산화 탄소는 RuBP와 결합하며, 이 결합으로 3개의 탄소가 결합한 3탄당이 형성된다. 결합으로 형성되는 화합물이 3탄당이라는 정보가 명시되어 있으므로, 이 질문은 지문을 통해 답을 찾을 수 있다. 따라서 이 선지는 적절하지 않은 진술이다.
④지문에 따르면 이산화 탄소와 RuBP의 결합은 루비스코라는 촉매를 통하여 촉진된다고 서술되어 있을 뿐, 루비스코가 어떠한 화학적 원리나 구조를 통해 이 결합을 촉진하는지에 대해서는 서술하지 않는다. 따라서 이 질문은 지문을 통해 답을 찾을 수 없다. 따라서 이 선지가 정답이다.
⑤지문에 따르면 C4 식물의 비율은 전체 생물량의 5%에 불과하고, 이들의 광합성량은 전체 광합성량의 23%에 달한다. 두 비율이 구체적 수치로 명시되어 있으므로, 이 질문은 지문을 통해 답을 찾을 수 있다. 따라서 이 선지는 적절하지 않은 진술이다.
10.정답: ④
①지문에 따르면 C4 식물의 첫 번째 공간인 엽육 세포는 C3 식물과 같은 방식으로 명반응이 일어나는 곳이며, 유관속초 세포에서는 농축된 이산화 탄소가 캘빈 회로를 통하여 포도당을 형성하는 데 쓰인다. 따라서 이 선지는 지문의 내용에 부합하는 적절한 진술이다.
②지문에 따르면 C4 식물의 엽육 세포에는 이산화 탄소와 결합하는 역할을 하는 PEP가 존재한다. 또한 C3 식물과 C4 식물의 캘빈 회로 작동 방식은 동일하며, C3 식물의 캘빈 회로에서 이산화 탄소는 RuBP와 결합하므로 C4 식물의 유관속초 세포에서 작동하는 캘빈 회로에서도 RuBP가 이산화 탄소와 결합한다. 따라서 이 선지는 적절한 진술이다.
③지문에 따르면 C4 식물의 엽육 세포에서 PEP와 이산화 탄소가 결합하여 4탄당이 형성되고, 이 4탄당은 엽육 세포에 저장되어 있다가 유관속초 세포로 이동한 후 분해되어 포도당 생성에 필요한 이산화 탄소를 배출한다. 따라서 이 선지는 지문의 내용에 부합하는 적절한 진술이다.
④지문에 따르면 C4 식물의 엽육 세포는 C3 식물과 같은 방식으로 명반응이 일어나는 곳이자 암반응의 첫 번째 단계로 탄소를 저장하는 역할을 하는 곳이다. 캘빈 회로를 통해 포도당이 형성되는 것은 유관속초 세포에서 이루어진다. 엽육 세포에서는 PEP가 이산화 탄소와 결합하여 4탄당을 형성하는 과정이 일어나는 것이지 캘빈 회로가 작동하여 포도당을 생성하는 것이 아니다. 따라서 두 공간 모두에서 캘빈 회로가 작동한다는 이 선지는 적절하지 않은 진술이다.
⑤지문에 따르면 C4 식물의 엽육 세포는 암반응의 첫 번째 단계로 탄소를 저장하는 역할을 하는 곳이며, 유관속초 세포는 엽육 세포에서 이동해 온 4탄당이 분해되어 배출된 이산화 탄소가 농축되는 공간이다. 따라서 이 선지는 지문의 내용에 부합하는 적절한 진술이다.
11.정답: ⑤
①지문에 따르면 명반응은 빛 에너지로 물을 분해하여 암반응에 필요한 화학 에너지를 생성하는 단계이며, C4 식물의 엽육 세포에서도 C3 식물과 같은 방식으로 명반응이 일어난다. C4 식물도 명반응을 통해 화학 에너지를 얻어야 암반응에서 포도당을 생산할 수 있으므로, 명반응 없이 포도당을 생산할 수 있다는 서술은 지문의 내용과 부합하지 않는다. 따라서 이 선지는 적절하지 않은 진술이다.
②지문에서 C4 식물의 비율이 전체 생물량의 5%라는 정보가 제시되어 있으나, C4 식물 연구의 이유를 개체 수를 늘리기 위해서라고 서술하지는 않는다. 지문에 따르면 C4 식물에 대한 연구는 C3 식물이 고온에서 광합성 효율이 저하되는 한계를 극복하기 위한 것이지, 단순히 개체 수를 늘리기 위한 것이 아니다. 따라서 이 선지는 적절하지 않은 진술이다.
③지문에 따르면 C4 식물의 엽육 세포에서 PEP가 이산화 탄소와 결합하여 4탄당을 형성하는데, 이때 이산화 탄소는 외부에서 기공을 통해 흡수되는 것이다. C4 식물도 기공을 통해 이산화 탄소를 흡수하며, 광합성에 필요한 모든 물질을 내부에서 자체 생성하는 것은 아니다. 따라서 이 선지는 지문의 내용과 부합하지 않는 적절하지 않은 진술이다.
④지문에 따르면 C3 식물과 C4 식물의 캘빈 회로의 작동 방식은 동일하다. C4 식물이 C3 식물과 다른 점은 캘빈 회로 자체가 아니라 이산화 탄소를 4탄당 형태로 저장하여 유관속초 세포에 농축하는 별도의 과정이 추가되어 있다는 것이다. 따라서 C4 식물이 전혀 다른 캘빈 회로를 가지고 있다는 이 선지는 지문의 내용과 부합하지 않는 적절하지 않은 진술이다.
⑤지문에 따르면 이상 기후 현상으로 고온의 기후가 지속되면 C3 식물이자 대표적인 식량 작물인 쌀과 밀 등의 생산량이 감소하는 문제로 이어질 수 있다. 또한 C4 식물은 유관속초 세포 속의 이산화 탄소 농도를 높게 유지함으로써 고온에서도 C3 식물에 비해 높은 광합성 효율을 보인다. 이 두 내용을 결합하면 C4 식물 연구가 기후 위기에 대응하는 열쇠가 될 수 있는 이유를 도출할 수 있다. 따라서 이 선지는 적절한 진술이다.
12.정답: ①
①지문에 따르면 기온이 높을 때 C3 식물의 광합성 효율이 저하되는 원인은 기공을 열면 체내의 수분이 지나치게 배출되므로 기공을 열지 않기 때문이며, 이로 인해 이산화 탄소를 흡수하지 못하여 포도당 생산이 어려워지는 것이다. 즉 고온에서 갑의 포도당 생산량 감소는 기공 폐쇄에 따른 이산화 탄소 공급 차단이 원인이지, 고온이 캘빈 회로의 적정 온도 조건을 직접 위반하여 반응 자체를 억제한 것이라고 지문에서 서술하지 않는다. 또한 C3 식물과 C4 식물의 캘빈 회로 작동 방식은 동일한데, 만약 고온이 캘빈 회로를 직접 억제한다면 을의 캘빈 회로도 동일하게 억제되어야 하나 보기에서 을은 상대적으로 높은 생산량을 유지하였다. 따라서 이 선지는 적절하지 않은 진술이다.
②지문에 따르면 기공은 암반응에 필요한 이산화 탄소를 흡수할 때에도 열리며, C4 식물이 C3 식물보다 높은 광합성 효율을 보이는 핵심 이유는 유관속초 세포 속의 이산화 탄소 농도를 높게 유지하는 데 있다. 보기에서 25도 이하에서는 기공이 정상적으로 열려 있었으므로, 갑도 기공을 통해 이산화 탄소를 충분히 흡수하여 캘빈 회로에 공급할 수 있었다. 이 경우 을이 이산화 탄소를 내부적으로 농축하는 과정의 상대적 이점이 줄어들어 두 식물의 포도당 생산량이 비슷해진 것이다. 따라서 이 선지는 적절한 진술이다.
③지문에 따르면 기온이 높을 때 기공을 열면 체내의 수분이 지나치게 배출되므로 식물은 기공을 열지 않는다. 또한 캘빈 회로로 포도당이 생성되려면 일정 수준 이상의 이산화 탄소 농도가 필요한데, 기공이 닫히면 외부에서 이산화 탄소를 흡수할 수 없어 RuBP와 이산화 탄소의 결합 비율이 낮아져 포도당 생산 효율이 떨어진다. 보기에서 35도 이상에서 갑의 기공이 닫혀 있었으므로, 수분 과다 배출을 방지하기 위해 기공을 닫은 결과 이산화 탄소 흡수가 차단되어 포도당 생산량이 감소한 것이다. 따라서 이 선지는 적절한 진술이다.
④지문에 따르면 명반응은 빛 에너지로 물을 분해하여 화학 에너지를 생성하는 단계이며, 명반응에서 발생하는 화학 에너지는 빛의 세기가 강할수록 많이 생성되되 일정 수준 이상이면 더 증가하지 않는다. 보기에서 빛의 세기를 명반응의 화학 에너지 생산량이 더 이상 증가하지 않는 수준으로 고정하였으므로, 갑과 을의 명반응에서 생성되는 화학 에너지는 온도와 무관하게 최대치로 동일하다. 따라서 온도에 따른 포도당 생산량 차이는 명반응의 화학 에너지 차이에 의한 것이 아니라는 이 선지는 적절한 진술이다.
⑤지문에 따르면 C4 식물에서 4탄당은 엽육 세포에 저장되어 있다가 유관속초 세포로 이동한 후 분해되어 이산화 탄소를 배출하고, 이 이산화 탄소가 유관속초 세포 속에 농축되었다가 캘빈 회로에 사용된다. 이러한 방식으로 C4 식물은 유관속초 세포 속의 이산화 탄소 농도를 높게 유지하여 높은 광합성 효율을 보인다. 보기에서 35도 이상에서 기공이 닫혀 있어도 을은 이 내부적 이산화 탄소 공급 경로를 통해 캘빈 회로를 가동할 수 있으므로, 갑에 비해 높은 포도당 생산량을 유지할 수 있다. 따라서 이 선지는 적절한 진술이다.
13.정답: ⑤
①지문에 따르면 포도당의 생산이 어려워지면 식물은 잘 생장하지 못한다고 명시되어 있다. 포도당 생산의 어려움이 생장에 영향을 주지 않는다는 이 선지는 지문의 내용과 정반대이다. 따라서 이 선지는 적절하지 않은 진술이다.
②지문에 따르면 명반응은 빛 에너지로 물을 분해하여 암반응에 필요한 화학 에너지를 생성하는 단계이며, 이 과정에서 부산물로 산소가 발생한다. 분해되는 물질은 이산화 탄소가 아니라 물이다. 따라서 이 선지는 지문의 내용과 부합하지 않는 적절하지 않은 진술이다.
③지문에 따르면 옥수수, 조, 수수 등 C4 식물은 고온의 열대 지방에서도 잘 자라도록 진화한 식물이다. 저온의 환경에 잘 적응하도록 진화한 것이 아니라 고온의 환경에 적응한 것이다. 따라서 이 선지는 지문의 내용과 부합하지 않는 적절하지 않은 진술이다.
④지문에 따르면 일반적인 식물의 광합성은 잎에 있는 엽육 세포에서 주로 일어나며, 두 개의 공간에서 광합성이 진행된다는 것은 C4 식물의 특징이다. C3 식물은 엽육 세포에서 명반응과 암반응이 모두 이루어지지, 유관속초 세포를 별도로 활용하는 것이 아니다. 따라서 이 선지는 적절하지 않은 진술이다.
⑤지문에 따르면 캘빈 회로로 포도당이 생성되려면 일정 수준 이상의 이산화 탄소 농도, 적정한 온도 등의 환경이 갖추어져야 한다. 따라서 이 선지는 지문의 내용에 정확히 부합하는 적절한 진술이다.
14.정답: ④
①지문에 따르면 C4 식물의 엽육 세포에는 이산화 탄소와 결합하는 역할을 하는 PEP가 존재하며, PEP와 이산화 탄소가 결합되면 4개의 탄소가 포함된 화합물인 4탄당이 형성된다. 따라서 이 선지는 지문의 내용에 부합하는 적절한 진술이다.
②지문에 따르면 4탄당은 엽육 세포에 저장되어 있다가 유관속초 세포라는 두 번째 공간으로 이동한 후 분해되어 이산화 탄소를 배출한다. 따라서 이 선지는 지문의 내용에 부합하는 적절한 진술이다.
③지문에 따르면 4탄당은 유관속초 세포로 이동한 후 분해되어 포도당 생성에 필요한 이산화 탄소를 배출하고, 이 이산화 탄소는 유관속초 세포 속에 농축되었다가 캘빈 회로를 통하여 포도당을 형성하는 데 쓰인다. 따라서 이 선지는 지문의 내용에 부합하는 적절한 진술이다.
④지문에 따르면 4탄당은 유관속초 세포로 이동한 후 분해되어 이산화 탄소를 배출하는 역할을 하며, 캘빈 회로에서 이산화 탄소와 결합하는 물질은 RuBP이다. 또한 C3 식물과 C4 식물의 캘빈 회로의 작동 방식은 동일하다고 명시되어 있으므로, 유관속초 세포의 캘빈 회로에서도 이산화 탄소와 결합하는 것은 RuBP이지 4탄당이 아니다. 4탄당은 이산화 탄소의 운반체 역할을 할 뿐이므로 이 선지는 적절하지 않은 진술이다.
⑤지문에 따르면 PEP와 이산화 탄소가 결합되면 4개의 탄소가 포함된 화합물인 4탄당이 형성되며, C4 식물은 이를 고려하여 붙여진 이름이다. 따라서 이 선지는 지문의 내용에 부합하는 적절한 진술이다.
15.정답: ④
①지문에 따르면 C4 식물의 첫 번째 공간인 엽육 세포는 C3 식물과 같은 방식으로 명반응이 일어나는 곳이자, 암반응의 첫 번째 단계로 탄소를 저장하는 역할을 하는 곳이다. 명반응은 빛 에너지로 물을 분해하여 화학 에너지를 생성하는 단계이므로, 엽육 세포에서는 빛 에너지를 화학 에너지로 전환하는 기능과 탄소를 저장하는 기능이 함께 수행된다고 추론할 수 있다. 따라서 이 선지는 적절한 진술이다.
②지문에 따르면 C4 식물의 첫 번째 공간인 엽육 세포는 C3 식물과 같은 방식으로 명반응이 일어나는 곳이다. 명반응은 빛 에너지로 물을 분해하여 암반응에 필요한 화학 에너지를 생성하는 단계이므로, C4 식물의 엽육 세포에서도 C3 식물과 동일한 방식의 명반응이 진행된다고 추론할 수 있다. 따라서 이 선지는 적절한 진술이다.
③지문에 따르면 C4 식물의 엽육 세포에서 PEP가 이산화 탄소와 결합하여 4탄당을 형성하고, 이 4탄당이 유관속초 세포로 이동하여 분해됨으로써 이산화 탄소를 공급한다. PEP가 없어지면 이산화 탄소와 결합하여 4탄당을 형성하는 과정 자체가 이루어지지 못하므로, 유관속초 세포로의 탄소 공급에 문제가 생긴다고 추론할 수 있다. 따라서 이 선지는 적절한 진술이다.
④지문에 따르면 명반응은 빛 에너지로 물을 분해하여 암반응에 필요한 화학 에너지를 생성하는 단계이며, 암반응은 명반응에서 생성된 화학 에너지와 이산화 탄소를 이용하여 포도당을 생성한다. 캘빈 회로가 작동하려면 이산화 탄소뿐만 아니라 명반응에서 공급되는 화학 에너지가 반드시 필요하다. 빛이 차단되면 명반응이 일어나지 못하여 화학 에너지가 생성되지 않으므로, 유관속초 세포에 이산화 탄소가 농축되어 있더라도 캘빈 회로를 통해 포도당을 계속 생산하기는 어렵다. 따라서 이 선지는 적절하지 않은 진술이다.
⑤지문에 따르면 C4 식물에서 4탄당은 엽육 세포에 저장되어 있다가 유관속초 세포로 이동한 후 분해되어 이산화 탄소를 배출한다. 기공이 닫혀 외부에서 새로운 이산화 탄소를 흡수하지 못하더라도, 이미 엽육 세포에 4탄당 형태로 저장된 탄소가 유관속초 세포로 이동하여 이산화 탄소를 공급할 수 있다고 추론할 수 있다. 따라서 이 선지는 적절한 진술이다.
16.정답: ⑤
①지문에 따르면 3탄당은 화학적 변환 과정을 거쳐 포도당을 생성한다. 보기에서 3탄당의 형성량이 감소하였으므로, 포도당 생성에 사용될 재료인 3탄당이 줄어 포도당 생산량도 함께 감소한 것이다. 따라서 이 선지는 적절한 진술이다.
②지문에 따르면 캘빈 회로에서 포도당 생성에 쓰이고 남은 화합물은 RuBP로 재생되어 이산화 탄소와 결합되는 과정이 다시 진행된다. 보기에서 3탄당의 형성량이 감소하면 이를 원료로 하여 포도당을 생성하고 남는 화합물의 양도 줄어들게 되고, 그 결과 RuBP로 재생되는 양도 감소하게 된다. 이는 캘빈 회로의 순환 구조에서 한 단계의 감소가 이후 단계에 연쇄적으로 영향을 미치는 것이다. 따라서 이 선지는 적절한 진술이다.
③지문에 따르면 이산화 탄소와 RuBP의 결합으로 3개의 탄소가 결합한 3탄당이 형성된다. 보기에서 약물 갑 처리로 RuBP와 이산화 탄소의 결합 속도가 줄어들었으므로, 결합의 결과물인 3탄당의 형성량도 줄어들게 된다. 따라서 이 선지는 적절한 진술이다.
④지문에 따르면 이산화 탄소와 RuBP의 결합은 루비스코라는 촉매를 통하여 촉진된다. 보기에서 약물 갑이 루비스코의 활성을 절반으로 억제하였으므로, RuBP가 이산화 탄소와 결합하는 속도가 줄어들게 되고, 소비되지 못한 RuBP가 일시적으로 축적되어 양이 증가하는 것이다. 따라서 이 선지는 지문과 보기의 내용에 부합하는 적절한 진술이다.
⑤지문에 따르면 이산화 탄소와 RuBP의 결합은 루비스코라는 촉매를 통하여 촉진되므로, 결합 속도는 루비스코의 활성에 의해 좌우된다. 보기에서 약물 갑이 루비스코의 활성을 절반으로 억제하였으므로, RuBP의 양이 일시적으로 늘어나더라도 결합을 촉진하는 루비스코의 활성 자체가 억제된 상태에서는 결합 속도가 회복될 수 없다. 실제로 보기에서도 RuBP와 이산화 탄소의 결합 속도가 줄어들었고, 이후 3탄당의 형성량이 감소하면서 포도당 생산량도 줄어든 것으로 확인되었다. 따라서 RuBP가 충분해지면 결합이 늘어나 3탄당 형성량이 감소하지 않았을 것이라는 이 선지는 적절하지 않은 진술이다.
17.정답: ⑤
①지문에 따르면 명반응은 빛 에너지로 물을 분해하여 화학 에너지를 생성하는 단계이며, 이 과정에서 부산물로 산소가 발생한다. 명반응 과정에서 발생하는 산소는 포도당을 생성하는 데 불필요한 요소라고 명시되어 있다. 따라서 이 선지는 지문의 내용에 부합하는 적절한 진술이다.
②지문에 따르면 옥수수, 조, 수수 등은 고온의 열대 지방에서도 잘 자라도록 진화한 C4 식물이다. 따라서 이 선지는 지문의 내용에 그대로 부합하는 적절한 진술이다.
③지문에 따르면 이상 기후 현상으로 인하여 고온의 기후가 지속되는 상황이 발생하면, C3 식물이자 대표적인 식량 작물인 쌀과 밀 등의 생산량이 감소하는 문제로 이어질 수 있다. 따라서 이 선지는 지문의 내용에 부합하는 적절한 진술이다.
④지문에 따르면 암반응은 명반응에서 생성된 화학 에너지와 기공을 통해 흡수한 이산화 탄소를 이용하여 포도당을 생성한다. 따라서 이 선지는 지문의 내용에 부합하는 적절한 진술이다.
⑤지문에 따르면 암반응은 명반응에서 생성된 화학 에너지와 이산화 탄소를 이용하여 포도당을 생성한다. 빛 에너지는 명반응에서 물을 분해하여 화학 에너지를 생성하는 데 사용되는 것이며, 암반응에 직접 사용되는 것이 아니다. 암반응에 투입되는 에너지 형태는 명반응으로부터 전달받은 화학 에너지이다. 따라서 암반응에 빛 에너지가 직접 사용된다는 이 선지는 지문의 내용에 부합하지 않는 적절하지 않은 진술이다.
18.정답: ④
①지문에 따르면 일반적인 식물인 C3 식물의 광합성은 잎에 있는 엽육 세포에서 주로 일어나며, C4 식물의 첫 번째 공간인 엽육 세포는 C3 식물과 같은 방식으로 명반응이 일어나는 곳이다. 따라서 C3 식물과 C4 식물 모두 엽육 세포에서 명반응이 일어난다는 이 선지는 적절한 진술이다.
②지문에 따르면 일반적인 식물인 C3 식물의 광합성은 잎에 있는 엽육 세포에서 주로 일어나며, C4 식물은 두 개의 공간에서 광합성이 진행된다는 특징이 있다. C4 식물의 엽육 세포에서 명반응과 탄소 저장이 이루어지고, 유관속초 세포에서 캘빈 회로가 작동하여 포도당이 형성된다. 따라서 이 선지는 적절한 진술이다.
③지문에 따르면 지구상 대부분의 식물은 이산화 탄소와 RuBP가 결합하여 생성되는 첫 화합물이 3탄당임을 고려하여 C3 식물이라고 부른다. 따라서 C3 식물이라는 이름이 첫 화합물인 3탄당에서 유래하였다는 이 선지는 적절한 진술이다.
④지문에 따르면 C3 식물에서는 기공을 통해 흡수한 이산화 탄소가 캘빈 회로에서 RuBP와 결합하여 포도당 생성에 쓰인다. 그러나 C4 식물에서는 기공을 통해 흡수한 이산화 탄소가 먼저 엽육 세포에서 PEP와 결합하여 4탄당을 형성하고, 이 4탄당이 유관속초 세포로 이동한 후 분해되어 이산화 탄소를 배출하며, 그 이산화 탄소가 캘빈 회로에 공급된다. 즉 C4 식물은 기공으로 흡수한 이산화 탄소를 캘빈 회로에 직접 투입하는 것이 아니라 4탄당이라는 중간 단계를 거친다. 따라서 이 선지는 적절하지 않은 진술이다.
⑤지문에 따르면 C4 식물은 유관속초 세포 속의 이산화 탄소 농도를 높게 유지함으로써 C3 식물에 비해 높은 광합성 효율을 보인다. 따라서 이 선지는 지문의 내용에 부합하는 적절한 진술이다.
19.정답: ①
①지문에 따르면 4탄당이 유관속초 세포에서 분해되어 배출하는 이산화 탄소는 유관속초 세포 속에 농축되었다가 캘빈 회로를 통하여 포도당을 형성하는 데 쓰인다. 즉 이 이산화 탄소는 기공을 통해 외부로 방출되는 것이 아니라 유관속초 세포 내부에 농축되어 캘빈 회로에 사용되는 것이다. 따라서 이 선지는 적절하지 않은 반응이다.
②지문에 따르면 캘빈 회로로 포도당이 생성되려면 일정 수준 이상의 이산화 탄소 농도 등의 환경이 갖추어져야 하며, 그렇지 않으면 RuBP가 이산화 탄소와 결합하는 비율이 낮아져 포도당 생산의 효율이 떨어진다. 따라서 이산화 탄소 농도가 일정 수준에 미치지 못하면 결합 비율이 낮아진다는 반응은 적절한 반응이다.
③지문에 따르면 식물은 기공을 열어 산소를 배출하며, 기공은 산소를 배출할 때뿐만 아니라 이산화 탄소를 흡수할 때에도 열린다. 기공이 닫히면 산소 배출과 이산화 탄소 흡수가 모두 차단되므로, 기공이 닫힌 상태에서는 두 가지 기체의 이동 모두 이루어지지 못한다고 판단할 수 있다. 따라서 이 선지는 적절한 반응이다.
④지문에 따르면 명반응으로 발생하는 화학 에너지는 빛의 세기가 강할수록 많이 생성되지만, 일정 수준 이상으로 빛의 세기가 강해져도 생산량이 더 증가하지는 않는다. 따라서 빛을 더 강하게 해도 화학 에너지 생산에 한계가 있다는 반응은 지문에 부합하는 적절한 반응이다.
⑤지문에 따르면 4탄당은 엽육 세포에 저장되어 있다가 유관속초 세포로 이동한 후 분해되어 이산화 탄소를 배출하며, 배출된 이산화 탄소는 유관속초 세포 속에 농축되었다가 캘빈 회로를 통하여 포도당을 형성하는 데 쓰인다. 따라서 4탄당의 이동과 분해가 유관속초 세포에 이산화 탄소를 공급하고 농축하기 위한 과정이라는 반응은 적절한 반응이다.
20.정답: ②
①지문에 따르면 암반응은 포도당을 생성하고 부산물로 물이 생기는 단계이다. 캘빈 회로가 활발히 작동하여 포도당이 많이 생성되면 그에 수반되는 부산물인 물의 생성량도 함께 늘어날 것이라 추론할 수 있다. 따라서 이 선지는 적절한 진술이다.
②지문에 따르면 이산화 탄소 농도가 일정 수준에 미치지 못하면 RuBP가 이산화 탄소와 결합하는 비율이 낮아져 포도당 생산의 효율이 떨어진다고 서술되어 있다. 이는 이산화 탄소 공급이 부족해져도 RuBP 자체는 캘빈 회로 내에 여전히 존재하되 이산화 탄소와의 결합 비율이 낮아지는 것임을 의미한다. RuBP가 즉시 소멸하는 것이 아니라 결합할 이산화 탄소가 부족하여 활용되지 못하는 상태가 되는 것이다. 따라서 이 선지는 적절하지 않은 진술이다.
③지문에 따르면 이산화 탄소 농도가 일정 수준에 미치지 못하면 RuBP가 이산화 탄소와 결합하는 비율이 낮아지며, 이 결합으로 3개의 탄소가 결합한 3탄당이 형성된다. 결합 비율이 낮아지면 그 결과물인 3탄당의 형성량도 감소할 것이라 추론할 수 있다. 따라서 이 선지는 적절한 진술이다.
④지문에 따르면 기온이 높거나 날씨가 건조할 때 식물은 수분 손실을 방지하기 위해 기공을 닫는다. 반대로 서늘하고 습한 환경에서는 수분 과다 배출의 우려가 없으므로 기공을 정상적으로 열 수 있다고 추론할 수 있다. 기공이 열려 있으면 이산화 탄소를 흡수하여 캘빈 회로에 공급할 수 있으므로 포도당 생산이 원활할 것이다. 따라서 이 선지는 적절한 진술이다.
⑤지문에 따르면 C4 식물의 엽육 세포에서 PEP가 이산화 탄소와 결합하여 4탄당을 형성하고, 이 4탄당이 유관속초 세포로 이동하여 분해됨으로써 이산화 탄소가 배출되어 농축된다. PEP와 이산화 탄소의 결합이 원활하지 않으면 4탄당의 형성이 줄어들고, 유관속초 세포로 이동하여 분해될 4탄당도 줄어들어 농축되는 이산화 탄소의 양이 감소할 것이라 추론할 수 있다. 따라서 이 선지는 적절한 진술이다.
[30~33] 다음 글을 읽고 물음에 답하시오.
식물은 광합성을 통하여 생장에 필요한 포도당을 생산한다. 광합성의 과정은 대부분의 식물이 동일한데, 식물이 서식하는 환경에 따라 그 효율은 크게 달라질 수 있다. 그래서 어떤 식물들은 일반적인 식물과 다른 방식으로 광합성을 하도록 진화하였다. 그렇다면 이들의 광합성 방식은 일반적인 식물과 어떤 차이가 있을까?
일반적인 식물의 광합성은 잎에 있는 엽육 세포에서 주로 일어난다. 광합성의 과정은 ㉠명반응과 ㉡암반응이라는 두 단계로 이루어져 있다. 명반응은 빛 에너지로 물을 분해하여 암반응에 필요한 화학 에너지를 생성하는 단계로, 이 과정에서 부산물로 산소가 발생한다. 명반응으로 발생하는 화학 에너지는 빛의 세기가 강할수록 많이 생성되는데, 일정 수준 이상으로 빛의 세기가 강해져도 생산량이 더 증가하지는 않는다. 명반응 과정에서 발생하는 산소는 포도당을 생성하는 데 불필요한 요소이기 때문에, 식물은 잎 뒤에 주로 분포되어 있는 기공을 열어 산소를 배출한다. 기공은 산소를 배출할 때뿐만 아니라 암반응에 필요한 이산화 탄소를 흡수하거나 체내의 수분을 배출해야 할 때에도 열린다.
암반응은 명반응에서 생성된 화학 에너지와 기공을 통해 흡수한 이산화 탄소를 이용하여 포도당을 생성하고, 부산물로 물이 생기는 단계이다. 암반응 과정은 캘빈 회로를 통하여 진행되는데 대기로부터 흡수된 이산화 탄소는 RuBP와 결합하며, 이 결합은 루비스코라는 촉매를 통하여 촉진된다. 이 결합으로 3개의 탄소가 결합한 3탄당이 형성되고, 3탄당은 화학적 변환 과정을 거쳐 포도당을 생성하며, 포도당 생성에 쓰이고 남은 화합물은 RuBP로 재생되어 이산화 탄소와 결합되는 과정이 다시 진행된다. 이러한 순환 과정을 캘빈 회로라고 하는데, 캘빈 회로로 포도당이 생성되려면 일정 수준 이상의 이산화 탄소 농도, 적정한 온도 등의 환경이 갖추어져야 한다. 그렇지 않으면 RuBP가 이산화 탄소와 결합하는 비율이 낮아져 포도당 생산의 효율이 떨어진다. 지구상 대부분의 식물은 이와 같은 과정으로 광합성을 하며, 이산화 탄소와 RuBP가 결합하여 생성되는 첫 화합물이 3탄당임을 고려하여 C3 식물이라고 부른다.
그런데 ㉢C3 식물은 기온이 높거나 건조할 때 광합성의 효율이 저하되는 한계가 있다. 기온이 높거나 날씨가 건조할 때 기공을 열면 체내의 수분이 지나치게 배출되므로 식물은 기공을 열지 않는다. 이로 인해 포도당의 생산이 어려워지면 식물은 잘 생장하지 못한다. 가령 이상 기후 현상으로 인하여 고온의 기후가 지속되는 상황이 발생하면 위와 같은 문제가 심화될 수 있으며, C3 식물이자 대표적인 식량 작물인 쌀과 밀 등의 생산량이 감소하는 문제로 이어질 수 있다. 이에 따라 C3 식물과 다른 방식으로 광합성을 하여 고온에서도 잘 자랄 수 있는 C4 식물에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
옥수수, 조, 수수 등 고온의 열대 지방에서도 잘 자라도록 진화한 C4 식물은 두 개의 공간에서 광합성이 진행된다는 특징이 있다. 첫 번째 공간인 엽육 세포는 C3 식물과 같은 방식으로 명반응이 일어나는 곳이자, 암반응의 첫 번째 단계로 탄소를 저장하는 역할을 하는 곳이다. 이 식물의 엽육 세포에는 이산화 탄소와 결합하는 역할을 하는 PEP가 존재한다. PEP와 이산화 탄소가 결합되면 4개의 탄소가 포함된 화합물인 4탄당이 형성되는데, C4 식물은 이를 고려하여 붙여진 이름이다. 4탄당은 엽육 세포에 저장되어 있다가 유관속초 세포라는 두 번째 공간으로 이동한 후 분해되어 포도당 생성에 필요한 이산화 탄소를 배출한다. 그리고 배출된 이산화 탄소는 유관속초 세포 속에 농축되었다가 캘빈 회로를 통하여 포도당을 형성하는 데 쓰이는데, C3 식물과 C4 식물의 캘빈 회로의 작동 방식은 동일하다. 이러한 방식으로 C4 식물은 유관속초 세포 속의 이산화 탄소 농도를 높게 유지함으로써 C3 식물에 비해 높은 광합성 효율을 보인다.
C4 식물의 비율은 전체 생물량의 5%에 불과하다. 그러나 이들의 광합성량은 전체 광합성량의 23%에 달한다. 이러한 C4 식물에 대한 연구는 미래에 발생할 수 있는 기후 위기에 대응하는 중요한 열쇠가 될 수 있을 것으로 기대된다.
30.윗글을 읽고 답할 수 있는 질문으로 적절하지 않은 것은?
①식물이 광합성을 하는 목적은?
②C3 식물과 C4 식물의 이름에 담긴 의미는?
③C4 식물의 광합성 방식이 진화되는 과정은?
④C4 식물에 대한 연구가 필요한 까닭은?
⑤C4 식물이 C3 식물보다 광합성 효율이 높은 이유는?
31.㉠과 ㉡에 대한 설명으로 가장 적절한 것은?
①㉠은 ㉡과 달리 이산화 탄소를 필요로 한다.
②㉡은 ㉠과 달리 산소를 활용한 물의 분해가 진행된다.
③㉠은 산소가, ㉡은 물이 반응의 부산물로 생성된다.
④㉠은 물을, ㉡은 RuBP를 재생하는 반응이 일어난다.
⑤㉠과 ㉡은 모두 빛의 세기가 강해질수록 반응이 활성화된다.
32.㉢의 원인을 추론한 내용으로 가장 적절한 것은?
①광합성에 필요한 빛 에너지가 적어지기 때문이다.
②대기 중 이산화 탄소의 농도가 옅어지기 때문이다.
③기공을 통하여 배출되는 산소의 양이 늘어나기 때문이다.
④광합성에 사용되는 탄소보다 저장되는 탄소가 더 많아지기 때문이다.
⑤캘빈 회로에 사용될 수 있는 이산화 탄소의 양이 줄어들기 때문이다.
33.<보기>는 ‘C3 식물’과 ‘C4 식물’의 광합성 과정을 나타낸 것이다. a ~ c에 대한 설명으로 적절하지 않은 것은?[3점]
⑤a와 c에서는 포도당을 생성하는 데 필요한 화합물을 만들 때 루비스코라는 촉매가 필요하다.
고1 2025년 3월 - 교육청 모의평가
국어 영역
기출 문제식물의 광합성 효율과 C3, C4 식물국어닷 학원
1
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1.
식물은 광합성을 통하여 생장에 필요한 포도당을 생산한다.
2.
광합성의 과정은 대부분의 식물이 동일하지만, 서식 환경에 따라 그 효율은 크게 달라질 수 있다.
3.
명반응은 빛 에너지로 이산화 탄소를 분해하여 화학 에너지를 생성하는 단계이다.
4.
명반응 과정에서 부산물로 산소가 발생한다.
5.
명반응으로 발생하는 화학 에너지는 빛의 세기가 약할수록 많이 생성된다.
6.
일정 수준 이상으로 빛의 세기가 강해져도 화학 에너지의 생산량이 더 증가하지는 않는다.
7.
명반응에서 발생하는 산소는 포도당을 생성하는 데 필요한 요소이다.
8.
기공은 잎 앞에 주로 분포되어 있다.
9.
기공은 산소를 배출할 때뿐만 아니라 이산화 탄소를 흡수하거나 체내의 수분을 배출해야 할 때에도 열린다.
10.
암반응은 화학 에너지와 이산화 탄소를 이용하여 포도당을 생성하고, 부산물로 산소가 생기는 단계이다.
11.
암반응 과정은 캘빈 회로를 통하여 진행된다.
12.
대기로부터 흡수된 이산화 탄소는 루비스코와 결합한다.
13.
이산화 탄소와 RuBP의 결합은 루비스코라는 촉매를 통하여 촉진된다.
14.
이산화 탄소와 RuBP의 결합으로 4개의 탄소가 결합한 4탄당이 형성된다.
15.
포도당 생성에 쓰이고 남은 화합물은 RuBP로 재생되어 이산화 탄소와 결합되는 과정이 다시 진행된다.
16.
캘빈 회로로 포도당이 생성되려면 일정 수준 이상의 이산화 탄소 농도와 적정한 온도 등의 환경이 갖추어져야 한다.
17.
캘빈 회로에서 적절한 환경이 갖추어지지 않으면 RuBP가 이산화 탄소와 결합하는 비율이 높아진다.
18.
C3 식물이라는 이름은 이산화 탄소와 RuBP가 결합하여 생성되는 첫 화합물이 3탄당인 것을 고려하여 붙여진 것이다.
19.
C3 식물은 기온이 낮거나 습할 때 광합성의 효율이 저하되는 한계가 있다.
20.
기온이 높거나 건조할 때 기공을 열면 체내의 수분이 지나치게 배출되므로 식물은 기공을 열지 않는다.
21.
쌀과 밀은 C4 식물이자 대표적인 식량 작물이다.
22.
옥수수, 조, 수수 등은 고온의 열대 지방에서도 잘 자라도록 진화한 C4 식물이다.
23.
C4 식물은 한 개의 공간에서 광합성이 진행된다.
24.
C4 식물의 엽육 세포에는 이산화 탄소와 결합하는 역할을 하는 PEP가 존재한다.
25.
PEP와 이산화 탄소가 결합되면 3개의 탄소가 포함된 화합물인 3탄당이 형성된다.
26.
4탄당은 엽육 세포에 저장되어 있다가 유관속초 세포로 이동한 후 분해되어 이산화 탄소를 배출한다.
27.
C3 식물과 C4 식물의 캘빈 회로의 작동 방식은 서로 다르다.
28.
C4 식물은 유관속초 세포 속의 이산화 탄소 농도를 높게 유지함으로써 C3 식물에 비해 높은 광합성 효율을 보인다.
29.
C4 식물의 비율은 전체 생물량의 23%에 달한다.
30.
C4 식물의 광합성량은 전체 광합성량의 23%에 달한다.
O/X 문항식물의 광합성 효율과 C3, C4 식물국어닷 학원
2
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1.
식물이 광합성을 통하여 생산하는, 생장에 필요한 물질은 무엇인가?
2.
광합성의 두 단계를 순서대로 쓰시오.
3.
명반응은 빛 에너지로 어떤 물질을 분해하여 화학 에너지를 생성하는가?
4.
캘빈 회로에서 이산화 탄소와 RuBP의 결합을 촉진하는 촉매의 이름은 무엇인가?
5.
C3 식물에서 이산화 탄소와 RuBP가 결합하여 최초로 생성되는 화합물은 무엇인가?
6.
C3 식물이자 대표적인 식량 작물로 지문에서 언급된 두 가지는 무엇인가?
7.
C4 식물의 엽육 세포에서 이산화 탄소와 결합하는 물질의 이름은 무엇인가?
8.
C4 식물에서 4탄당이 이동하여 캘빈 회로가 진행되는 두 번째 공간의 이름은 무엇인가?
9.
C4 식물의 비율은 전체 생물량의 몇 %인가?
10.
C4 식물의 광합성량은 전체 광합성량의 몇 %에 달하는가?
단답형 문항식물의 광합성 효율과 C3, C4 식물국어닷 학원
3
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[1~4] 다음 글을 읽고 물음에 답하시오.
식물은 광합성을 통하여 생장에 필요한 포도당을 생산한다. 광합성의 과정은 대부분의 식물이 동일한데, 식물이 서식하는 환경에 따라 그 효율은 크게 달라질 수 있다. 그래서 어떤 식물들은 일반적인 식물과 다른 방식으로 광합성을 하도록 진화하였다. 그렇다면 이들의 광합성 방식은 일반적인 식물과 어떤 차이가 있을까?
일반적인 식물의 광합성은 잎에 있는 엽육 세포에서 주로 일어난다. 광합성의 과정은 명반응과 암반응이라는 두 단계로 이루어져 있다. 명반응은 빛 에너지로 물을 분해하여 암반응에 필요한 화학 에너지를 생성하는 단계로, 이 과정에서 부산물로 산소가 발생한다. 명반응으로 발생하는 화학 에너지는 빛의 세기가 강할수록 많이 생성되는데, 일정 수준 이상으로 빛의 세기가 강해져도 생산량이 더 증가하지는 않는다. 명반응 과정에서 발생하는 산소는 포도당을 생성하는 데 불필요한 요소이기 때문에, 식물은 잎 뒤에 주로 분포되어 있는 기공을 열어 산소를 배출한다. 기공은 산소를 배출할 때뿐만 아니라 암반응에 필요한 이산화 탄소를 흡수하거나 체내의 수분을 배출해야 할 때에도 열린다.
암반응은 명반응에서 생성된 화학 에너지와 기공을 통해 흡수한 이산화 탄소를 이용하여 포도당을 생성하고, 부산물로 물이 생기는 단계이다. 암반응 과정은 캘빈 회로를 통하여 진행되는데 대기로부터 흡수된 이산화 탄소는 RuBP와 결합하며, 이 결합은 루비스코라는 촉매를 통하여 촉진된다. 이 결합으로 3개의 탄소가 결합한 3탄당이 형성되고, 3탄당은 화학적 변환 과정을 거쳐 포도당을 생성하며, 포도당 생성에 쓰이고 남은 화합물은 RuBP로 재생되어 이산화 탄소와 결합되는 과정이 다시 진행된다. 이러한 순환 과정을 캘빈 회로라고 하는데, 캘빈 회로로 포도당이 생성되려면 일정 수준 이상의 이산화 탄소 농도, 적정한 온도 등의 환경이 갖추어져야 한다. 그렇지 않으면 RuBP가 이산화 탄소와 결합하는 비율이 낮아져 포도당 생산의 효율이 떨어진다. 지구상 대부분의 식물은 이와 같은 과정으로 광합성을 하며, 이산화 탄소와 RuBP가 결합하여 생성되는 첫 화합물이 3탄당임을 고려하여 C3 식물이라고 부른다.
그런데 C3 식물은 기온이 높거나 건조할 때 광합성의 효율이 저하되는 한계가 있다. 기온이 높거나 날씨가 건조할 때 기공을 열면 체내의 수분이 지나치게 배출되므로 식물은 기공을 열지 않는다. 이로 인해 포도당의 생산이 어려워지면 식물은 잘 생장하지 못한다. 가령 이상 기후 현상으로 인하여 고온의 기후가 지속되는 상황이 발생하면 위와 같은 문제가 심화될 수 있으며, C3 식물이자 대표적인 식량 작물인 쌀과 밀 등의 생산량이 감소하는 문제로 이어질 수 있다. 이에 따라 C3 식물과 다른 방식으로 광합성을 하여 고온에서도 잘 자랄 수 있는 C4 식물에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
옥수수, 조, 수수 등 고온의 열대 지방에서도 잘 자라도록 진화한 C4 식물은 두 개의 공간에서 광합성이 진행된다는 특징이 있다. 첫 번째 공간인 엽육 세포는 C3 식물과 같은 방식으로 명반응이 일어나는 곳이자, 암반응의 첫 번째 단계로 탄소를 저장하는 역할을 하는 곳이다. 이 식물의 엽육 세포에는 이산화 탄소와 결합하는 역할을 하는 PEP가 존재한다. PEP와 이산화 탄소가 결합되면 4개의 탄소가 포함된 화합물인 4탄당이 형성되는데, C4 식물은 이를 고려하여 붙여진 이름이다. 4탄당은 엽육 세포에 저장되어 있다가 유관속초 세포라는 두 번째 공간으로 이동한 후 분해되어 포도당 생성에 필요한 이산화 탄소를 배출한다. 그리고 배출된 이산화 탄소는 유관속초 세포 속에 농축되었다가 캘빈 회로를 통하여 포도당을 형성하는 데 쓰이는데, C3 식물과 C4 식물의 캘빈 회로의 작동 방식은 동일하다. 이러한 방식으로 C4 식물은 유관속초 세포 속의 이산화 탄소 농도를 높게 유지함으로써 C3 식물에 비해 높은 광합성 효율을 보인다.
C4 식물의 비율은 전체 생물량의 5%에 불과하다. 그러나 이들의 광합성량은 전체 광합성량의 23%에 달한다. 이러한 C4 식물에 대한 연구는 미래에 발생할 수 있는 기후 위기에 대응하는 중요한 열쇠가 될 수 있을 것으로 기대된다.
1.윗글의 내용 전개 방식에 대한 설명으로 가장 적절한 것은?
①광합성에 대한 학문적 발견을 시간 순서에 따라 정리하며 연구의 발전 과정을 서술하고 있다.
②서로 다른 두 가설을 소개한 후 실험 결과를 제시하여 하나의 가설이 더 타당함을 논증하고 있다.
③광합성의 정의를 제시한 후 다양한 식물 유형을 분류하여 각 유형의 특성을 균등하게 비교하고 있다.
④여러 전문가의 견해를 병렬적으로 소개한 후 이들의 공통점을 종합하여 절충적 결론을 이끌어 내고 있다.
⑤일반적인 식물의 광합성 과정을 설명한 뒤 그 한계를 밝히고, 이를 극복한 식물의 방식을 수치를 활용하여 소개하고 있다.
2.윗글을 바탕으로 추론한 내용으로 적절하지 않은 것은?
①C3 식물에서 빛의 세기가 강해질수록 캘빈 회로를 통한 포도당 생산량도 지속적으로 증가할 것이다.
②C3 식물이 기공을 닫고 있는 동안에는 명반응에서 발생한 산소가 기공을 통해 배출되지 못할 것이다.
③빛의 세기가 매우 약한 환경에서는 C4 식물도 명반응에서 충분한 화학 에너지를 생성하기 어려울 것이다.
④C4 식물의 단위 생물량당 광합성량은 C4 식물을 제외한 나머지 식물의 단위 생물량당 광합성량보다 높을 것이다.
⑤C4 식물의 엽육 세포에서 PEP와 이산화 탄소의 결합이 이루어지지 않으면 유관속초 세포에서의 포도당 생산에도 영향이 있을 것이다.
3.윗글을 읽은 학생의 반응으로 적절하지 않은 것은?
①C4 식물의 유관속초 세포에서는 엽육 세포로부터 이동한 4탄당이 직접 포도당으로 전환되겠군.
②C4 식물의 엽육 세포에서는 명반응뿐 아니라 암반응의 첫 번째 단계에 해당하는 과정도 일어나겠군.
③캘빈 회로에서 포도당이 만들어진 후 남은 화합물은 다시 RuBP로 재생되어 이산화 탄소와 결합하겠군.
④C4 식물의 유관속초 세포에서 작동하는 캘빈 회로는 C3 식물의 캘빈 회로와 동일한 방식으로 작동하겠군.
⑤기후 위기로 고온이 지속되면 C3 식물인 쌀과 밀의 생산량이 줄어들 수 있으므로 C4 식물 연구가 중요하겠군.
4.윗글과 <보기>를 바탕으로 이해한 내용으로 적절하지 않은 것은? [3점]
<보기>
연구진이 고온 건조한 밀폐 온실에서 다음과 같은 실험을 수행하였다. 온실 내부의 온도는 고온으로 유지하되, 이산화 탄소 농도를 일반 대기 중 농도의 3배로 설정하였다. 이 온실에서 C3 식물인 갑과 C4 식물인 을을 동일한 빛의 세기 아래에서 재배하였다. 일반 대기 조건의 고온 환경에서 갑은 포도당을 거의 생산하지 못하였으나, 이번 실험에서 갑의 포도당 생산량은 크게 증가하였다. 반면 을의 포도당 생산량은 일반 대기 조건의 고온 환경에 비해 소폭 증가하는 데 그쳤다. 이에 따라 갑과 을의 포도당 생산 효율 차이가 현저히 줄어들었다. 한편 실험 기간 동안 갑과 을 모두 기공은 거의 열리지 않은 상태를 유지하였다.
①갑의 포도당 생산량이 증가한 것은 이산화 탄소 농도가 높아져 명반응에서 생성되는 화학 에너지의 양이 늘어났기 때문이다.
②갑과 을이 기공을 거의 열지 않은 것은 고온 건조한 환경에서 체내의 수분이 과다하게 배출되는 것을 방지하기 위한 것이다.
③갑의 포도당 생산량이 증가한 것은 이산화 탄소 농도가 높아져 캘빈 회로에서 RuBP와 이산화 탄소의 결합 비율이 높아졌기 때문이다.
④외부 이산화 탄소 농도가 높은 환경에서는 을이 4탄당을 유관속초 세포로 운반하여 이산화 탄소를 농축하는 과정의 상대적 이점이 줄어든다.
⑤을의 포도당 생산량 증가가 소폭에 그친 것은 을이 이미 유관속초 세포에 이산화 탄소를 농축하여 캘빈 회로의 효율을 유지하고 있었기 때문이다.
변형 문제 - 1식물의 광합성 효율과 C3, C4 식물국어닷 학원
4
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[5~8] 다음 글을 읽고 물음에 답하시오.
식물은 광합성을 통하여 생장에 필요한 포도당을 생산한다. 광합성의 과정은 대부분의 식물이 동일한데, 식물이 서식하는 환경에 따라 그 효율은 크게 달라질 수 있다. 그래서 어떤 식물들은 일반적인 식물과 다른 방식으로 광합성을 하도록 진화하였다. 그렇다면 이들의 광합성 방식은 일반적인 식물과 어떤 차이가 있을까?
일반적인 식물의 광합성은 잎에 있는 엽육 세포에서 주로 일어난다. 광합성의 과정은 명반응과 암반응이라는 두 단계로 이루어져 있다. 명반응은 빛 에너지로 물을 분해하여 암반응에 필요한 화학 에너지를 생성하는 단계로, 이 과정에서 부산물로 산소가 발생한다. 명반응으로 발생하는 화학 에너지는 빛의 세기가 강할수록 많이 생성되는데, 일정 수준 이상으로 빛의 세기가 강해져도 생산량이 더 증가하지는 않는다. 명반응 과정에서 발생하는 산소는 포도당을 생성하는 데 불필요한 요소이기 때문에, 식물은 잎 뒤에 주로 분포되어 있는 ㉠기공을 열어 산소를 배출한다. 기공은 산소를 배출할 때뿐만 아니라 암반응에 필요한 이산화 탄소를 흡수하거나 체내의 수분을 배출해야 할 때에도 열린다.
[A]
암반응은 명반응에서 생성된 화학 에너지와 기공을 통해 흡수한 이산화 탄소를 이용하여 포도당을 생성하고, 부산물로 물이 생기는 단계이다. 암반응 과정은 캘빈 회로를 통하여 진행되는데 대기로부터 흡수된 이산화 탄소는 RuBP와 결합하며, 이 결합은 루비스코라는 촉매를 통하여 촉진된다. 이 결합으로 3개의 탄소가 결합한 3탄당이 형성되고, 3탄당은 화학적 변환 과정을 거쳐 포도당을 생성하며, 포도당 생성에 쓰이고 남은 화합물은 RuBP로 재생되어 이산화 탄소와 결합되는 과정이 다시 진행된다. 이러한 순환 과정을 캘빈 회로라고 하는데, 캘빈 회로로 포도당이 생성되려면 일정 수준 이상의 이산화 탄소 농도, 적정한 온도 등의 환경이 갖추어져야 한다. 그렇지 않으면 RuBP가 이산화 탄소와 결합하는 비율이 낮아져 포도당 생산의 효율이 떨어진다. 지구상 대부분의 식물은 이와 같은 과정으로 광합성을 하며, 이산화 탄소와 RuBP가 결합하여 생성되는 첫 화합물이 3탄당임을 고려하여 C3 식물이라고 부른다.
그런데 C3 식물은 기온이 높거나 건조할 때 광합성의 효율이 저하되는 한계가 있다. 기온이 높거나 날씨가 건조할 때 기공을 열면 체내의 수분이 지나치게 배출되므로 식물은 기공을 열지 않는다. 이로 인해 포도당의 생산이 어려워지면 식물은 잘 생장하지 못한다. 가령 이상 기후 현상으로 인하여 고온의 기후가 지속되는 상황이 발생하면 위와 같은 문제가 심화될 수 있으며, C3 식물이자 대표적인 식량 작물인 쌀과 밀 등의 생산량이 감소하는 문제로 이어질 수 있다. 이에 따라 C3 식물과 다른 방식으로 광합성을 하여 고온에서도 잘 자랄 수 있는 C4 식물에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
옥수수, 조, 수수 등 고온의 열대 지방에서도 잘 자라도록 진화한 C4 식물은 두 개의 공간에서 광합성이 진행된다는 특징이 있다. 첫 번째 공간인 엽육 세포는 C3 식물과 같은 방식으로 명반응이 일어나는 곳이자, 암반응의 첫 번째 단계로 탄소를 저장하는 역할을 하는 곳이다. 이 식물의 엽육 세포에는 이산화 탄소와 결합하는 역할을 하는 PEP가 존재한다. PEP와 이산화 탄소가 결합되면 4개의 탄소가 포함된 화합물인 4탄당이 형성되는데, C4 식물은 이를 고려하여 붙여진 이름이다. 4탄당은 엽육 세포에 저장되어 있다가 유관속초 세포라는 두 번째 공간으로 이동한 후 분해되어 포도당 생성에 필요한 이산화 탄소를 배출한다. 그리고 배출된 이산화 탄소는 유관속초 세포 속에 농축되었다가 캘빈 회로를 통하여 포도당을 형성하는 데 쓰이는데, C3 식물과 C4 식물의 캘빈 회로의 작동 방식은 동일하다. 이러한 방식으로 C4 식물은 유관속초 세포 속의 이산화 탄소 농도를 높게 유지함으로써 C3 식물에 비해 높은 광합성 효율을 보인다.
C4 식물의 비율은 전체 생물량의 5%에 불과하다. 그러나 이들의 광합성량은 전체 광합성량의 23%에 달한다. 이러한 C4 식물에 대한 연구는 미래에 발생할 수 있는 기후 위기에 대응하는 중요한 열쇠가 될 수 있을 것으로 기대된다.
5.윗글을 통해 알 수 있는 내용으로 적합하지 않은 것은?
①암반응 과정에서 부산물로 발생하는 산소는 기공을 통해 외부로 배출된다.
②C4 식물은 전체 생물량의 5%에 불과하지만 전체 광합성량의 23%를 차지한다.
③광합성의 과정은 대부분의 식물이 동일하지만 서식 환경에 따라 효율은 달라질 수 있다.
④C4 식물의 엽육 세포에는 이산화 탄소와 결합하여 4탄당을 형성하는 PEP가 존재한다.
⑤명반응에서 화학 에너지는 빛의 세기가 강할수록 많이 생성되나 일정 수준 이상이면 더 증가하지 않는다.
6.㉠에 대한 이해로 적절하지 않은 것은?
①㉠은 산소 배출, 이산화 탄소 흡수, 체내 수분 배출을 위해 열린다.
②㉠이 닫히면 이산화 탄소를 흡수할 수 없어 포도당 생산에 어려움이 생긴다.
③㉠이 열리면 수분이 배출될 수 있어 고온이나 건조할 때 식물은 이를 닫는다.
④㉠을 통해 배출되는 산소는 명반응에서 물을 분해할 때 생기는 부산물이다.
⑤㉠은 고온이나 건조한 환경에서 산소가 과다하게 배출되는 것을 방지하기 위해 닫힌다.
7.윗글의 [A]에 대한 이해로 가장 적절하지 않은 것은?
①이산화 탄소와 RuBP의 결합은 루비스코라는 촉매를 통하여 촉진된다.
②암반응은 화학 에너지와 이산화 탄소를 이용하여 포도당을 생성하고 부산물로 물이 생긴다.
③포도당 생성에 쓰이고 남은 화합물은 이산화 탄소로 전환되어 캘빈 회로에 다시 투입된다.
④캘빈 회로가 작동하려면 일정 수준 이상의 이산화 탄소 농도와 적정한 온도가 갖추어져야 한다.
⑤C3 식물이라는 명칭은 이산화 탄소와 RuBP가 결합하여 생성되는 첫 화합물이 3탄당인 데서 유래한다.
8.윗글과 <보기>를 바탕으로 이해한 내용으로 적절하지 않은 것은? [3점]
<보기>
사막의 선인장과 같은 식물인 A는 고온 건조한 환경에 서식하며, 낮과 밤에 서로 다른 방식으로 광합성에 필요한 과정을 수행한다. A는 밤에 기공을 열어 대기 중의 이산화 탄소를 흡수하고, 흡수된 이산화 탄소를 특정 유기산의 형태로 세포 내에 저장한다. 낮이 되면 A는 기공을 닫아 수분 손실을 막은 채, 저장해 두었던 유기산을 분해하여 이산화 탄소를 방출한다. 방출된 이산화 탄소는 세포 내에 농축되었다가 캘빈 회로에 사용되어 포도당이 생성된다. 이러한 A의 과정은 C4 식물과 달리 하나의 세포 안에서 시간 차를 두고 진행된다.
①A의 캘빈 회로에서도 이산화 탄소가 RuBP와 결합하여 3탄당이 형성되고 이를 통해 포도당이 생산될 것이다.
②A에서 명반응은 밤에 기공이 열려 있을 때 진행되고, 낮에는 유기산에서 방출된 이산화 탄소만을 이용하여 암반응만 진행된다.
③A는 하나의 세포에서 시간을 나누어 이산화 탄소를 확보하는 반면, C4 식물은 두 공간을 나누어 이산화 탄소를 확보한다는 점에서 차이가 있다.
④A가 이산화 탄소를 유기산 형태로 저장했다가 방출하여 캘빈 회로에 공급하는 것은, C4 식물이 4탄당 형태로 탄소를 저장했다가 방출하는 전략과 유사하다.
⑤A는 낮에 기공을 닫아도 유기산에서 방출된 이산화 탄소가 캘빈 회로에 공급되므로, C3 식물이 기공을 닫았을 때 겪는 포도당 생산의 어려움을 겪지 않을 것이다.
변형 문제 - 2식물의 광합성 효율과 C3, C4 식물국어닷 학원
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본 자료의 무단 복제·배포·전송을 금지하며, 위반 시 민·형사상 책임이 발생할 수 있습니다.
[9~12] 다음 글을 읽고 물음에 답하시오.
식물은 광합성을 통하여 생장에 필요한 포도당을 생산한다. 광합성의 과정은 대부분의 식물이 동일한데, 식물이 서식하는 환경에 따라 그 효율은 크게 달라질 수 있다. 그래서 어떤 식물들은 일반적인 식물과 다른 방식으로 광합성을 하도록 진화하였다. 그렇다면 이들의 광합성 방식은 일반적인 식물과 어떤 차이가 있을까?
일반적인 식물의 광합성은 잎에 있는 ㉠엽육 세포에서 주로 일어난다. 광합성의 과정은 명반응과 암반응이라는 두 단계로 이루어져 있다. 명반응은 빛 에너지로 물을 분해하여 암반응에 필요한 화학 에너지를 생성하는 단계로, 이 과정에서 부산물로 산소가 발생한다. 명반응으로 발생하는 화학 에너지는 빛의 세기가 강할수록 많이 생성되는데, 일정 수준 이상으로 빛의 세기가 강해져도 생산량이 더 증가하지는 않는다. 명반응 과정에서 발생하는 산소는 포도당을 생성하는 데 불필요한 요소이기 때문에, 식물은 잎 뒤에 주로 분포되어 있는 기공을 열어 산소를 배출한다. 기공은 산소를 배출할 때뿐만 아니라 암반응에 필요한 이산화 탄소를 흡수하거나 체내의 수분을 배출해야 할 때에도 열린다.
암반응은 명반응에서 생성된 화학 에너지와 기공을 통해 흡수한 이산화 탄소를 이용하여 포도당을 생성하고, 부산물로 물이 생기는 단계이다. 암반응 과정은 캘빈 회로를 통하여 진행되는데 대기로부터 흡수된 이산화 탄소는 RuBP와 결합하며, 이 결합은 루비스코라는 촉매를 통하여 촉진된다. 이 결합으로 3개의 탄소가 결합한 3탄당이 형성되고, 3탄당은 화학적 변환 과정을 거쳐 포도당을 생성하며, 포도당 생성에 쓰이고 남은 화합물은 RuBP로 재생되어 이산화 탄소와 결합되는 과정이 다시 진행된다. 이러한 순환 과정을 캘빈 회로라고 하는데, 캘빈 회로로 포도당이 생성되려면 일정 수준 이상의 이산화 탄소 농도, 적정한 온도 등의 환경이 갖추어져야 한다. 그렇지 않으면 RuBP가 이산화 탄소와 결합하는 비율이 낮아져 포도당 생산의 효율이 떨어진다. 지구상 대부분의 식물은 이와 같은 과정으로 광합성을 하며, 이산화 탄소와 RuBP가 결합하여 생성되는 첫 화합물이 3탄당임을 고려하여 C3 식물이라고 부른다.
그런데 C3 식물은 기온이 높거나 건조할 때 광합성의 효율이 저하되는 한계가 있다. 기온이 높거나 날씨가 건조할 때 기공을 열면 체내의 수분이 지나치게 배출되므로 식물은 기공을 열지 않는다. 이로 인해 포도당의 생산이 어려워지면 식물은 잘 생장하지 못한다. 가령 이상 기후 현상으로 인하여 고온의 기후가 지속되는 상황이 발생하면 위와 같은 문제가 심화될 수 있으며, C3 식물이자 대표적인 식량 작물인 쌀과 밀 등의 생산량이 감소하는 문제로 이어질 수 있다. 이에 따라 C3 식물과 다른 방식으로 광합성을 하여 고온에서도 잘 자랄 수 있는 C4 식물에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
옥수수, 조, 수수 등 고온의 열대 지방에서도 잘 자라도록 진화한 C4 식물은 두 개의 공간에서 광합성이 진행된다는 특징이 있다. 첫 번째 공간인 엽육 세포는 C3 식물과 같은 방식으로 명반응이 일어나는 곳이자, 암반응의 첫 번째 단계로 탄소를 저장하는 역할을 하는 곳이다. 이 식물의 엽육 세포에는 이산화 탄소와 결합하는 역할을 하는 PEP가 존재한다. PEP와 이산화 탄소가 결합되면 4개의 탄소가 포함된 화합물인 4탄당이 형성되는데, C4 식물은 이를 고려하여 붙여진 이름이다. 4탄당은 엽육 세포에 저장되어 있다가 ㉡유관속초 세포라는 두 번째 공간으로 이동한 후 분해되어 포도당 생성에 필요한 이산화 탄소를 배출한다. 그리고 배출된 이산화 탄소는 유관속초 세포 속에 농축되었다가 캘빈 회로를 통하여 포도당을 형성하는 데 쓰이는데, C3 식물과 C4 식물의 캘빈 회로의 작동 방식은 동일하다. 이러한 방식으로 C4 식물은 유관속초 세포 속의 이산화 탄소 농도를 높게 유지함으로써 C3 식물에 비해 높은 광합성 효율을 보인다.
C4 식물의 비율은 전체 생물량의 5%에 불과하다. 그러나 이들의 광합성량은 전체 광합성량의 23%에 달한다. ㉮이러한 C4 식물에 대한 연구는 미래에 발생할 수 있는 기후 위기에 대응하는 중요한 열쇠가 될 수 있을 것으로 기대된다.
9.윗글을 통해 답을 찾을 수 없는 질문은?
①C4 식물이라는 이름이 붙여진 이유는 무엇인가?
②기온이 높을 때 식물이 기공을 열지 않는 이유는 무엇인가?
③캘빈 회로에서 이산화 탄소와 RuBP가 결합하면 어떤 화합물이 형성되는가?
④루비스코가 이산화 탄소와 RuBP의 결합을 촉진하는 화학적 원리는 무엇인가?
⑤C4 식물의 전체 생물량 대비 비율과 전체 광합성량 대비 비율은 각각 얼마인가?
10.C4 식물의 ㉠과 ㉡에 대한 설명으로 적절하지 않은 것은?
①㉠에서는 명반응이 일어나고, ㉡에서는 캘빈 회로를 통해 포도당이 생성된다.
②㉠에서는 PEP가 이산화 탄소와 결합하고, ㉡의 캘빈 회로에서는 RuBP가 이산화 탄소와 결합한다.
③㉠에서 형성된 4탄당이 ㉡으로 이동한 후 분해되어 이산화 탄소를 배출한다.
④㉠과 ㉡은 모두 캘빈 회로가 작동하여 포도당을 생성하는 공간이다.
⑤㉠은 탄소를 저장하는 역할을 하고, ㉡은 이산화 탄소가 농축되는 공간이다.
11.윗글을 참고할 때, ㉮의 이유로 가장 적절한 것은?
①C4 식물은 빛의 세기가 약한 환경에서도 명반응 없이 포도당을 생산할 수 있기 때문이다.
②C4 식물의 전체 생물량 대비 비율이 5%에 불과하여 개체 수를 늘려야 할 필요가 있기 때문이다.
③C4 식물은 기공을 사용하지 않고 광합성에 필요한 모든 물질을 내부에서 자체적으로 생성할 수 있기 때문이다.
④C4 식물이 C3 식물과 전혀 다른 방식의 캘빈 회로를 가지고 있어 새로운 화학 반응을 발견할 수 있기 때문이다.
⑤이상 기후로 고온이 지속되면 C3 식물인 식량 작물의 생산량이 감소할 수 있는데, C4 식물은 고온에서도 높은 광합성 효율을 유지할 수 있기 때문이다.
12.윗글과 <보기>를 바탕으로 이해한 내용으로 적절하지 않은 것은? [3점]
<보기>
연구진이 C3 식물인 갑과 C4 식물인 을을 대상으로, 온도 변화에 따른 단위 시간당 포도당 생산량의 변화를 측정하였다. 실험에서 빛의 세기는 명반응의 화학 에너지 생산량이 더 이상 증가하지 않는 수준으로 고정하였고, 대기 중 이산화 탄소 농도는 일정하게 유지하였다. 온도를 10도에서 40도까지 변화시키며 측정한 결과는 다음과 같다. 10도에서 갑과 을의 포도당 생산량은 낮은 수준이었으며 거의 비슷하였다. 15도에서 갑과 을 모두 생산량이 증가하였고 갑이 을보다 약간 높았다. 25도에서 갑의 생산량은 최고치에 도달하였고 을의 생산량은 갑의 최고치를 약간 상회하였다. 35도에서 갑의 생산량은 25도 대비 크게 감소한 반면, 을은 25도 대비 소폭 감소하여 두 식물의 생산량 차이가 크게 벌어졌다. 40도에서 갑의 생산량은 10도 수준 이하로 떨어졌으나, 을은 여전히 25도 생산량의 절반 이상을 유지하였다. 한편 35도 이상에서는 갑과 을 모두 기공이 대부분 닫혀 있었고, 25도 이하에서는 기공이 정상적으로 열려 있는 것이 관측되었다.
①35도 이상에서 갑의 포도당 생산량이 크게 감소한 것은, 고온이 캘빈 회로의 적정 온도 조건을 직접 위반하여 포도당 생산 효율을 떨어뜨렸기 때문이다.
②25도 이하에서 갑과 을의 포도당 생산량이 비슷한 것은, 기공이 정상적으로 열려 갑도 이산화 탄소를 충분히 흡수하여 캘빈 회로에 공급할 수 있었기 때문이다.
③35도 이상에서 갑의 기공이 닫힌 것은 수분의 과다 배출을 막기 위한 것이며, 이로 인해 이산화 탄소를 외부에서 흡수하지 못하게 되어 포도당 생산량이 감소하였다.
④빛의 세기를 명반응의 화학 에너지 생산이 최대에 이르는 수준으로 고정하였으므로, 온도에 따른 갑과 을의 생산량 차이는 명반응의 화학 에너지 생산량 차이 때문이 아니다.
⑤35도 이상에서 을이 갑에 비해 높은 포도당 생산량을 유지한 것은, 을이 4탄당을 분해하여 유관속초 세포에 이산화 탄소를 농축함으로써 캘빈 회로에 이산화 탄소를 공급할 수 있었기 때문이다.
변형 문제 - 3식물의 광합성 효율과 C3, C4 식물국어닷 학원
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[13~16] 다음 글을 읽고 물음에 답하시오.
식물은 광합성을 통하여 생장에 필요한 포도당을 생산한다. 광합성의 과정은 대부분의 식물이 동일한데, 식물이 서식하는 환경에 따라 그 효율은 크게 달라질 수 있다. 그래서 어떤 식물들은 일반적인 식물과 다른 방식으로 광합성을 하도록 진화하였다. 그렇다면 이들의 광합성 방식은 일반적인 식물과 어떤 차이가 있을까?
일반적인 식물의 광합성은 잎에 있는 엽육 세포에서 주로 일어난다. 광합성의 과정은 명반응과 암반응이라는 두 단계로 이루어져 있다. 명반응은 빛 에너지로 물을 분해하여 암반응에 필요한 화학 에너지를 생성하는 단계로, 이 과정에서 부산물로 산소가 발생한다. 명반응으로 발생하는 화학 에너지는 빛의 세기가 강할수록 많이 생성되는데, 일정 수준 이상으로 빛의 세기가 강해져도 생산량이 더 증가하지는 않는다. 명반응 과정에서 발생하는 산소는 포도당을 생성하는 데 불필요한 요소이기 때문에, 식물은 잎 뒤에 주로 분포되어 있는 기공을 열어 산소를 배출한다. 기공은 산소를 배출할 때뿐만 아니라 암반응에 필요한 이산화 탄소를 흡수하거나 체내의 수분을 배출해야 할 때에도 열린다.
암반응은 명반응에서 생성된 화학 에너지와 기공을 통해 흡수한 이산화 탄소를 이용하여 포도당을 생성하고, 부산물로 물이 생기는 단계이다. 암반응 과정은 캘빈 회로를 통하여 진행되는데 대기로부터 흡수된 이산화 탄소는 RuBP와 결합하며, 이 결합은 루비스코라는 촉매를 통하여 촉진된다. 이 결합으로 3개의 탄소가 결합한 3탄당이 형성되고, 3탄당은 화학적 변환 과정을 거쳐 포도당을 생성하며, 포도당 생성에 쓰이고 남은 화합물은 RuBP로 재생되어 이산화 탄소와 결합되는 과정이 다시 진행된다. 이러한 순환 과정을 캘빈 회로라고 하는데, 캘빈 회로로 포도당이 생성되려면 일정 수준 이상의 이산화 탄소 농도, 적정한 온도 등의 환경이 갖추어져야 한다. 그렇지 않으면 RuBP가 이산화 탄소와 결합하는 비율이 낮아져 포도당 생산의 효율이 떨어진다. 지구상 대부분의 식물은 이와 같은 과정으로 광합성을 하며, 이산화 탄소와 RuBP가 결합하여 생성되는 첫 화합물이 3탄당임을 고려하여 C3 식물이라고 부른다.
그런데 C3 식물은 기온이 높거나 건조할 때 광합성의 효율이 저하되는 한계가 있다. 기온이 높거나 날씨가 건조할 때 기공을 열면 체내의 수분이 지나치게 배출되므로 식물은 기공을 열지 않는다. 이로 인해 포도당의 생산이 어려워지면 식물은 잘 생장하지 못한다. 가령 이상 기후 현상으로 인하여 고온의 기후가 지속되는 상황이 발생하면 위와 같은 문제가 심화될 수 있으며, C3 식물이자 대표적인 식량 작물인 쌀과 밀 등의 생산량이 감소하는 문제로 이어질 수 있다. 이에 따라 C3 식물과 다른 방식으로 광합성을 하여 고온에서도 잘 자랄 수 있는 C4 식물에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
옥수수, 조, 수수 등 고온의 열대 지방에서도 잘 자라도록 진화한 C4 식물은 두 개의 공간에서 광합성이 진행된다는 특징이 있다. 첫 번째 공간인 엽육 세포는 C3 식물과 같은 방식으로 명반응이 일어나는 곳이자, 암반응의 첫 번째 단계로 탄소를 저장하는 역할을 하는 곳이다. 이 식물의 엽육 세포에는 이산화 탄소와 결합하는 역할을 하는 PEP가 존재한다. PEP와 이산화 탄소가 결합되면 4개의 탄소가 포함된 화합물인 ㉠4탄당이 형성되는데, C4 식물은 이를 고려하여 붙여진 이름이다. 4탄당은 엽육 세포에 저장되어 있다가 유관속초 세포라는 두 번째 공간으로 이동한 후 분해되어 포도당 생성에 필요한 이산화 탄소를 배출한다. 그리고 배출된 이산화 탄소는 유관속초 세포 속에 농축되었다가 캘빈 회로를 통하여 포도당을 형성하는 데 쓰이는데, C3 식물과 C4 식물의 캘빈 회로의 작동 방식은 동일하다. 이러한 방식으로 C4 식물은 유관속초 세포 속의 이산화 탄소 농도를 높게 유지함으로써 C3 식물에 비해 높은 광합성 효율을 보인다.
C4 식물의 비율은 전체 생물량의 5%에 불과하다. 그러나 이들의 광합성량은 전체 광합성량의 23%에 달한다. 이러한 C4 식물에 대한 연구는 미래에 발생할 수 있는 기후 위기에 대응하는 중요한 열쇠가 될 수 있을 것으로 기대된다.
13.윗글을 이해한 내용으로 가장 적절한 것은?
①포도당의 생산이 어려워지더라도 식물의 생장에는 큰 영향이 없다.
②명반응에서는 이산화 탄소를 분해하여 화학 에너지와 산소를 생성한다.
③C4 식물인 옥수수와 조, 수수 등은 저온의 환경에 잘 적응하도록 진화한 식물이다.
④일반적인 식물인 C3 식물은 엽육 세포와 유관속초 세포의 두 공간에서 광합성이 진행된다.
⑤캘빈 회로로 포도당이 생성되려면 일정 수준 이상의 이산화 탄소 농도와 적정한 온도가 갖추어져야 한다.
14.㉠에 대한 이해로 적절하지 않은 것은?
①㉠은 C4 식물의 엽육 세포에서 PEP와 이산화 탄소가 결합하여 형성된다.
②㉠은 엽육 세포에 저장되어 있다가 유관속초 세포로 이동한다.
③㉠은 유관속초 세포에서 분해되어 캘빈 회로에 필요한 이산화 탄소를 배출한다.
④㉠은 유관속초 세포의 캘빈 회로에서 RuBP를 대신하여 이산화 탄소와 결합한다.
⑤㉠은 4개의 탄소가 포함된 화합물이며, C4 식물이라는 이름은 이를 고려하여 붙여진 것이다.
15.윗글을 바탕으로 추론한 내용으로 적절하지 않은 것은?
①C4 식물의 엽육 세포는 빛 에너지를 화학 에너지로 전환하는 기능과 탄소를 저장하는 기능을 함께 수행할 것이다.
②C4 식물의 엽육 세포에서 일어나는 명반응의 방식은 C3 식물의 엽육 세포에서 일어나는 명반응의 방식과 동일할 것이다.
③C4 식물의 엽육 세포에서 PEP가 없어지면 4탄당이 형성되지 못하여 유관속초 세포로의 탄소 공급에 문제가 생길 것이다.
④C4 식물은 빛이 차단되어 명반응이 일어나지 않더라도, 유관속초 세포에 농축된 이산화 탄소만으로 캘빈 회로를 통해 포도당을 계속 생산할 수 있을 것이다.
⑤C4 식물은 기공이 닫혀 외부에서 이산화 탄소를 흡수하지 못하더라도, 이미 엽육 세포에 저장된 4탄당이 유관속초 세포에 이산화 탄소를 공급할 수 있을 것이다.
16.윗글과 <보기>를 바탕으로 이해한 내용으로 적절하지 않은 것은? [3점]
<보기>
어떤 연구에서 C3 식물에 약물 갑을 처리하여 루비스코의 활성을 절반으로 억제하였다. 약물 갑을 처리하자 RuBP와 이산화 탄소의 결합 속도가 줄어들었다. 약물 갑 처리 후 일정 시간이 경과한 뒤 관찰한 결과, 처리 직후에는 소비되지 못한 RuBP의 양이 일시적으로 증가하는 양상이 나타났으나, 이후에는 3탄당의 형성량이 감소하면서 포도당 생산량도 줄어든 것으로 확인되었다. 한편 실험 기간 동안 빛의 세기, 기온, 대기 중 이산화 탄소의 농도는 모두 일정하게 유지되었으며, 기공은 정상적으로 열려 있었다.
①포도당 생산량이 줄어든 것은, 3탄당의 형성량이 감소하여 포도당 생성에 이용될 물질이 줄었기 때문이다.
②3탄당 형성이 줄면 포도당 생성 후 남는 화합물도 줄어들어, 시간이 지나면 RuBP의 재생량도 감소할 수 있다.
③3탄당의 형성량이 감소한 것은, RuBP와 이산화 탄소의 결합이 줄어들어 캘빈 회로에서 만들어지는 3탄당의 양이 줄었기 때문이다.
④처리 직후 RuBP의 양이 일시적으로 증가한 것은, 루비스코의 활성 억제로 RuBP가 이산화 탄소와 결합하는 데 소비되는 속도가 줄어들었기 때문이다.
⑤약물 갑 처리 후 RuBP의 양이 일시적으로 증가하였으므로, RuBP가 충분해진 만큼 이산화 탄소와의 결합이 오히려 늘어나 3탄당 형성량은 감소하지 않았을 것이다.
변형 문제 - 4식물의 광합성 효율과 C3, C4 식물국어닷 학원
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본 자료의 무단 복제·배포·전송을 금지하며, 위반 시 민·형사상 책임이 발생할 수 있습니다.
[17~20] 다음 글을 읽고 물음에 답하시오.
식물은 광합성을 통하여 생장에 필요한 포도당을 생산한다. 광합성의 과정은 대부분의 식물이 동일한데, 식물이 서식하는 환경에 따라 그 효율은 크게 달라질 수 있다. 그래서 어떤 식물들은 일반적인 식물과 다른 방식으로 광합성을 하도록 진화하였다. 그렇다면 이들의 광합성 방식은 일반적인 식물과 어떤 차이가 있을까?
일반적인 식물의 광합성은 잎에 있는 엽육 세포에서 주로 일어난다. 광합성의 과정은 명반응과 암반응이라는 두 단계로 이루어져 있다. 명반응은 빛 에너지로 물을 분해하여 암반응에 필요한 화학 에너지를 생성하는 단계로, 이 과정에서 부산물로 산소가 발생한다. 명반응으로 발생하는 화학 에너지는 빛의 세기가 강할수록 많이 생성되는데, 일정 수준 이상으로 빛의 세기가 강해져도 생산량이 더 증가하지는 않는다. 명반응 과정에서 발생하는 산소는 포도당을 생성하는 데 불필요한 요소이기 때문에, 식물은 잎 뒤에 주로 분포되어 있는 기공을 열어 산소를 배출한다. 기공은 산소를 배출할 때뿐만 아니라 암반응에 필요한 이산화 탄소를 흡수하거나 체내의 수분을 배출해야 할 때에도 열린다.
암반응은 명반응에서 생성된 화학 에너지와 기공을 통해 흡수한 이산화 탄소를 이용하여 포도당을 생성하고, 부산물로 물이 생기는 단계이다. 암반응 과정은 캘빈 회로를 통하여 진행되는데 대기로부터 흡수된 이산화 탄소는 RuBP와 결합하며, 이 결합은 루비스코라는 촉매를 통하여 촉진된다. 이 결합으로 3개의 탄소가 결합한 3탄당이 형성되고, 3탄당은 화학적 변환 과정을 거쳐 포도당을 생성하며, 포도당 생성에 쓰이고 남은 화합물은 RuBP로 재생되어 이산화 탄소와 결합되는 과정이 다시 진행된다. 이러한 순환 과정을 캘빈 회로라고 하는데, 캘빈 회로로 포도당이 생성되려면 일정 수준 이상의 이산화 탄소 농도, 적정한 온도 등의 환경이 갖추어져야 한다. 그렇지 않으면 RuBP가 이산화 탄소와 결합하는 비율이 낮아져 포도당 생산의 효율이 떨어진다. 지구상 대부분의 식물은 이와 같은 과정으로 광합성을 하며, 이산화 탄소와 RuBP가 결합하여 생성되는 첫 화합물이 3탄당임을 고려하여 ㉠C3 식물이라고 부른다.
그런데 C3 식물은 기온이 높거나 건조할 때 광합성의 효율이 저하되는 한계가 있다. 기온이 높거나 날씨가 건조할 때 기공을 열면 체내의 수분이 지나치게 배출되므로 식물은 기공을 열지 않는다. 이로 인해 포도당의 생산이 어려워지면 식물은 잘 생장하지 못한다. 가령 이상 기후 현상으로 인하여 고온의 기후가 지속되는 상황이 발생하면 위와 같은 문제가 심화될 수 있으며, C3 식물이자 대표적인 식량 작물인 쌀과 밀 등의 생산량이 감소하는 문제로 이어질 수 있다. 이에 따라 C3 식물과 다른 방식으로 광합성을 하여 고온에서도 잘 자랄 수 있는 ㉡C4 식물에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
옥수수, 조, 수수 등 고온의 열대 지방에서도 잘 자라도록 진화한 C4 식물은 두 개의 공간에서 광합성이 진행된다는 특징이 있다. 첫 번째 공간인 엽육 세포는 C3 식물과 같은 방식으로 명반응이 일어나는 곳이자, 암반응의 첫 번째 단계로 탄소를 저장하는 역할을 하는 곳이다. 이 식물의 엽육 세포에는 이산화 탄소와 결합하는 역할을 하는 PEP가 존재한다. PEP와 이산화 탄소가 결합되면 4개의 탄소가 포함된 화합물인 4탄당이 형성되는데, C4 식물은 이를 고려하여 붙여진 이름이다. 4탄당은 엽육 세포에 저장되어 있다가 유관속초 세포라는 두 번째 공간으로 이동한 후 분해되어 포도당 생성에 필요한 이산화 탄소를 배출한다. 그리고 배출된 이산화 탄소는 유관속초 세포 속에 농축되었다가 캘빈 회로를 통하여 포도당을 형성하는 데 쓰이는데, C3 식물과 C4 식물의 캘빈 회로의 작동 방식은 동일하다. 이러한 방식으로 C4 식물은 유관속초 세포 속의 이산화 탄소 농도를 높게 유지함으로써 C3 식물에 비해 높은 광합성 효율을 보인다.
C4 식물의 비율은 전체 생물량의 5%에 불과하다. 그러나 이들의 광합성량은 전체 광합성량의 23%에 달한다. 이러한 C4 식물에 대한 연구는 미래에 발생할 수 있는 기후 위기에 대응하는 중요한 열쇠가 될 수 있을 것으로 기대된다.
17.윗글을 통해 알 수 있는 내용으로 적합하지 않은 것은?
①명반응에서 물이 분해될 때 발생하는 산소는 포도당 생성에 불필요한 부산물이다.
②옥수수, 조, 수수는 고온의 열대 지방에서도 잘 자라도록 진화한 C4 식물이다.
③쌀과 밀은 C3 식물이므로 이상 기후로 고온이 지속되면 생산량이 감소할 수 있다.
④암반응에서 포도당을 생성하는 데에는 명반응에서 만들어진 화학 에너지와 이산화 탄소가 이용된다.
⑤암반응에서 포도당을 생성하는 과정에는 화학 에너지, 이산화 탄소와 더불어 빛 에너지가 직접 사용된다.
18.㉠과 ㉡에 대한 설명으로 적절하지 않은 것은?
①㉠과 ㉡은 모두 엽육 세포에서 빛 에너지를 이용한 명반응이 일어난다.
②㉡은 ㉠과 달리 엽육 세포와 유관속초 세포의 두 공간에서 광합성이 진행된다.
③㉠은 이산화 탄소와 RuBP가 결합하여 생성되는 첫 화합물이 3탄당인 점에서 유래한 이름이다.
④㉠과 ㉡은 모두 기공을 통해 흡수한 이산화 탄소를 캘빈 회로에 직접 투입하여 포도당을 생성한다.
⑤㉡은 유관속초 세포 속의 이산화 탄소 농도를 높게 유지하여 ㉠보다 높은 광합성 효율을 보인다.
19.윗글을 읽은 학생의 반응으로 적절하지 않은 것은?
①C4 식물의 유관속초 세포에서 4탄당이 분해되면서 배출되는 이산화 탄소는 기공을 통해 외부로 방출되겠군.
②이산화 탄소의 농도가 일정 수준에 미치지 못하면 캘빈 회로에서 RuBP와 이산화 탄소의 결합 비율이 낮아지겠군.
③C3 식물에서 기공이 닫히면 이산화 탄소의 흡수뿐만 아니라 명반응의 부산물인 산소도 기공을 통해 배출되지 못하겠군.
④빛의 세기가 일정 수준 이상이 되면 명반응에서의 화학 에너지 생산이 더 증가하지 않으므로, 빛을 더 강하게 해도 한계가 있겠군.
⑤C4 식물에서 4탄당이 유관속초 세포로 이동하여 분해되는 것은 이산화 탄소를 유관속초 세포에 공급하여 농축하기 위한 과정이겠군.
20.윗글을 바탕으로 추론한 내용으로 적절하지 않은 것은?
①암반응의 캘빈 회로가 활발히 작동하여 포도당이 많이 생성되면 부산물인 물의 생성량도 늘어날 것이다.
②C3 식물에서 기공이 닫혀 이산화 탄소의 흡수가 차단되면 캘빈 회로 속의 RuBP가 즉시 소멸할 것이다.
③C3 식물에서 이산화 탄소 공급이 부족해지면 RuBP와 이산화 탄소의 결합이 줄어들어 3탄당의 형성량도 감소할 것이다.
④서늘하고 습한 환경에서 C3 식물이 기공을 정상적으로 열 수 있다면 이산화 탄소를 충분히 흡수하여 포도당 생산이 원활할 것이다.
⑤C4 식물의 엽육 세포에서 PEP와 이산화 탄소의 결합이 원활하지 않으면 유관속초 세포에 농축되는 이산화 탄소의 양도 줄어들 것이다.
변형 문제 - 5식물의 광합성 효율과 C3, C4 식물국어닷 학원
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지문 분석
풀이이 글은 식물의 광합성 과정을 설명하고, 일반적인 식물인 C3 식물과 고온 환경에 적응한 C4 식물의 광합성 방식 차이를 비교하는 글입니다. 명반응과 암반응이라는 광합성의 두 단계가 어떻게 작동하는지, C3 식물이 고온·건조 환경에서 왜 한계를 보이는지, 그리고 C4 식물이 그 한계를 어떤 구조적 특징으로 극복하는지에 집중하여 읽어야 합니다.
문단1 : 광합성 효율 차이와 글의 핵심 질문
식물은 광합성을 통하여 생장에 필요한 포도당을 생산한다.
풀이이 문장은 광합성의 목적을 제시합니다. 식물이 광합성을 하는 까닭은 자라는 데 필요한 포도당을 만들어 내기 위해서입니다. 이 목적이 글 전체의 출발점이 되며, 이후 문단들에서는 이 포도당을 만들어 내는 구체적인 과정이 설명됩니다.
광합성의 과정은 대부분의 식물이 동일한데, 식물이 서식하는 환경에 따라 그 효율은 크게 달라질 수 있다.
풀이이 문장은 중요한 전제를 깔아 줍니다. 광합성의 "과정" 자체는 대부분의 식물이 같지만, 식물이 사는 환경에 따라 광합성의 "효율"은 크게 달라질 수 있다는 것입니다. 다시 말해, 같은 과정을 거치더라도 환경 조건에 따라 포도당을 잘 만들어 낼 수도 있고 그렇지 못할 수도 있다는 뜻입니다. 이 "효율 차이"가 이후 C3 식물과 C4 식물을 비교하는 핵심 기준이 됩니다.
그래서 어떤 식물들은 일반적인 식물과 다른 방식으로 광합성을 하도록 진화하였다. 그렇다면 이들의 광합성 방식은 일반적인 식물과 어떤 차이가 있을까?
풀이환경에 따른 효율 차이 때문에, 일부 식물들은 일반적인 식물과 다른 방식으로 광합성을 하도록 진화했다고 설명합니다. 그리고 마지막 문장에서 "이들의 광합성 방식은 일반적인 식물과 어떤 차이가 있을까?"라는 질문을 던집니다. 이 질문이 글 전체의 방향을 정해 주는 핵심 질문입니다.
문맥파악첫 문단에서는 글의 초점을 파악할 필요가 있습니다. 초점이란 이 글의 핵심 주제로, 이 글에서의 초점은 "일반적인 식물과 다른 방식으로 광합성을 하도록 진화한 식물들은 어떤 차이가 있는가"입니다. 앞으로 "일반적인 식물"의 광합성 방식이 먼저 설명되고, 이어서 "다른 방식으로 진화한 식물"의 광합성 방식이 설명되면서, 둘 사이의 차이를 밝히는 흐름으로 전개될 것입니다.
문단2 : 명반응과 기공의 역할
일반적인 식물의 광합성은 잎에 있는 엽육 세포에서 주로 일어난다. 광합성의 과정은 명반응과 암반응이라는 두 단계로 이루어져 있다.
풀이일반적인 식물의 광합성이 일어나는 장소는 잎에 있는 엽육 세포입니다. 그리고 광합성의 과정은 명반응과 암반응이라는 두 단계로 나뉩니다. 이 문단에서는 그중 첫 번째 단계인 명반응을 중심으로 설명이 이어집니다.
명반응은 빛 에너지로 물을 분해하여 암반응에 필요한 화학 에너지를 생성하는 단계로, 이 과정에서 부산물로 산소가 발생한다.
풀이명반응은 빛 에너지를 이용하여 물을 분해하는 단계입니다. 이 과정에서 두 가지가 만들어지는데, 하나는 다음 단계인 암반응에 쓰일 화학 에너지이고, 다른 하나는 부산물인 산소입니다. 즉, 명반응의 핵심 역할은 암반응에 필요한 화학 에너지를 준비하는 것이며, 산소는 원래 목적이 아니라 과정에서 저절로 생겨나는 것입니다.
명반응으로 발생하는 화학 에너지는 빛의 세기가 강할수록 많이 생성되는데, 일정 수준 이상으로 빛의 세기가 강해져도 생산량이 더 증가하지는 않는다.
풀이명반응에서 만들어지는 화학 에너지의 양은 빛의 세기가 강할수록 많아집니다. 그런데 빛의 세기가 일정 수준 이상으로 강해지면, 화학 에너지의 생산량이 더 이상 늘어나지 않습니다. 다시 말해, 빛이 세질수록 에너지가 끝없이 늘어나는 것은 아니고, 어느 시점에서 더 이상 늘지 않는 한계가 있다는 뜻입니다.
명반응 과정에서 발생하는 산소는 포도당을 생성하는 데 불필요한 요소이기 때문에, 식물은 잎 뒤에 주로 분포되어 있는 기공을 열어 산소를 배출한다.
풀이명반응에서 생긴 산소는 포도당을 만드는 데 필요하지 않은 요소입니다. 그래서 식물은 잎 뒤쪽에 주로 있는 기공이라는 구멍을 열어서 이 산소를 바깥으로 내보냅니다. 여기서 기공이라는 구조가 처음 등장하는데, 기공은 물질을 안팎으로 주고받는 통로 역할을 합니다.
기공은 산소를 배출할 때뿐만 아니라 암반응에 필요한 이산화 탄소를 흡수하거나 체내의 수분을 배출해야 할 때에도 열린다.
풀이기공은 산소를 내보낼 때만 열리는 것이 아닙니다. 암반응에 필요한 이산화 탄소를 바깥에서 빨아들일 때에도 열리고, 식물 몸속의 수분을 바깥으로 내보내야 할 때에도 열립니다. 즉, 기공이 열리면 산소 배출, 이산화 탄소 흡수, 수분 배출이라는 세 가지 일이 동시에 일어날 수 있는 것입니다.
주의기공이 열릴 때 산소 배출, 이산화 탄소 흡수, 수분 배출이라는 세 가지 기능이 함께 작동한다는 점을 반드시 기억해야 합니다. 뒤의 4문단에서 C3 식물이 고온·건조한 환경에서 기공을 닫는 이유가 "수분이 지나치게 배출"되기 때문이라고 나오는데, 기공을 닫으면 수분 배출만 막히는 것이 아니라 이산화 탄소 흡수도 함께 막히게 됩니다. 이 연결 관계를 놓치면 뒤의 내용을 정확히 이해하기 어렵습니다.
문단3 : 암반응과 캘빈 회로의 순환 구조
암반응은 명반응에서 생성된 화학 에너지와 기공을 통해 흡수한 이산화 탄소를 이용하여 포도당을 생성하고, 부산물로 물이 생기는 단계이다.
풀이이 문장은 암반응의 정의를 제시합니다. 암반응은 명반응에서 만들어진 화학 에너지와, 기공을 통해 흡수한 이산화 탄소를 재료로 사용하여 포도당을 만들어 내는 단계입니다. 이 과정에서 부산물로 물이 생기는데, 명반응의 부산물이 산소였던 것과 구분됩니다.
암반응 과정은 캘빈 회로를 통하여 진행되는데 대기로부터 흡수된 이산화 탄소는 RuBP와 결합하며, 이 결합은 루비스코라는 촉매를 통하여 촉진된다.
풀이암반응이 구체적으로 어떻게 진행되는지를 설명하는 부분입니다. 암반응은 캘빈 회로라는 과정을 통해 진행되며, 바깥에서 흡수한 이산화 탄소가 RuBP라는 물질과 결합하는 것으로 시작됩니다. 이 결합은 루비스코라는 촉매, 즉 화학 반응을 빠르게 도와주는 물질의 도움을 받아 촉진됩니다.
이 결합으로 3개의 탄소가 결합한 3탄당이 형성되고, 3탄당은 화학적 변환 과정을 거쳐 포도당을 생성하며, 포도당 생성에 쓰이고 남은 화합물은 RuBP로 재생되어 이산화 탄소와 결합되는 과정이 다시 진행된다.
풀이이산화 탄소와 RuBP가 결합하면 탄소 3개가 결합한 3탄당이라는 물질이 만들어집니다. 이 3탄당은 화학적 변환을 거쳐 포도당을 만들어 냅니다. 그리고 포도당을 만들고 남은 화합물은 다시 RuBP로 되돌아가서, 또다시 이산화 탄소와 결합하는 과정을 반복합니다.
이러한 순환 과정을 캘빈 회로라고 하는데, 캘빈 회로로 포도당이 생성되려면 일정 수준 이상의 이산화 탄소 농도, 적정한 온도 등의 환경이 갖추어져야 한다.
풀이이렇게 이산화 탄소 + RuBP → 3탄당 → 포도당 → 남은 화합물 → RuBP 재생 → 다시 이산화 탄소와 결합하는 식으로 돌고 도는 순환 과정이 바로 캘빈 회로입니다. 이 캘빈 회로가 제대로 작동하려면 두 가지 환경 조건이 갖추어져야 합니다. 하나는 일정 수준 이상의 이산화 탄소 농도이고, 다른 하나는 적정한 온도입니다.
문맥파악어떤 과정이 주어지면, 이를 여러 단계로 쪼개어 순차적으로 이해할 필요가 있습니다. 다음과 같이 화살표로 이어지는 여러 단계들을 떠올리면서 읽도록 합시다. 캘빈 회로는 이산화 탄소 + RuBP 결합 → 3탄당 형성 → 포도당 생성 → 남은 화합물이 RuBP로 재생 → 다시 처음으로 돌아가는 순환 구조입니다.
그렇지 않으면 RuBP가 이산화 탄소와 결합하는 비율이 낮아져 포도당 생산의 효율이 떨어진다.
풀이앞서 제시된 이산화 탄소 농도와 온도 조건이 갖추어지지 않으면, RuBP가 이산화 탄소와 결합하는 비율이 낮아집니다. 결합 비율이 낮아진다는 것은 캘빈 회로의 첫 단계가 제대로 돌아가지 않는다는 뜻입니다. 그 결과 포도당이 만들어지는 효율이 떨어지게 됩니다.
주의캘빈 회로가 작동하려면 이산화 탄소 농도가 일정 수준 이상이어야 하고, 온도도 적정해야 합니다. 이 조건이 충족되지 않으면 포도당 생산 효율이 떨어진다는 점은 뒤의 4문단에서 C3 식물의 한계를 이해하는 데 핵심적인 전제가 됩니다.
지구상 대부분의 식물은 이와 같은 과정으로 광합성을 하며, 이산화 탄소와 RuBP가 결합하여 생성되는 첫 화합물이 3탄당임을 고려하여 C3 식물이라고 부른다.
풀이지구상 대부분의 식물은 지금까지 설명한 방식으로 광합성을 합니다. 이러한 식물들을 C3 식물이라고 부르는데, 그 이유는 이산화 탄소와 RuBP가 결합하여 처음 만들어지는 물질이 탄소 3개로 이루어진 3탄당이기 때문입니다. 즉, "C3"이라는 이름은 캘빈 회로에서 가장 먼저 형성되는 화합물의 탄소 수에서 온 것입니다.
문단4 : C3 식물의 한계와 C4 식물 연구의 필요성
그런데 C3 식물은 기온이 높거나 건조할 때 광합성의 효율이 저하되는 한계가 있다.
풀이"그런데"라는 접속어로 시작하며, 앞에서 설명한 C3 식물의 광합성에 한계가 있음을 알려 줍니다. C3 식물은 기온이 높거나 건조한 환경에서 광합성의 효율이 떨어진다는 것입니다. 3문단에서 캘빈 회로의 작동 조건을 설명했으므로, 이제 그 조건이 충족되지 않는 상황에 대해 이야기하는 것입니다.
기온이 높거나 날씨가 건조할 때 기공을 열면 체내의 수분이 지나치게 배출되므로 식물은 기공을 열지 않는다.
풀이효율이 떨어지는 구체적인 원인이 여기서 밝혀집니다. 기온이 높거나 날씨가 건조할 때 기공을 열면, 식물 몸속의 수분이 지나치게 많이 빠져나갑니다. 그래서 식물은 수분을 지키기 위해 기공을 열지 않습니다.
주의기공을 닫는 직접적인 이유는 "수분이 지나치게 배출"되는 것을 막기 위해서입니다. 그런데 2문단에서 살펴보았듯이, 기공은 수분 배출뿐만 아니라 이산화 탄소 흡수에도 쓰입니다. 따라서 기공이 닫히면 이산화 탄소 흡수도 함께 막히게 됩니다. 그리고 3문단에서 캘빈 회로가 작동하려면 일정 수준 이상의 이산화 탄소 농도가 필요하다고 했으므로, 이산화 탄소를 흡수하지 못하면 캘빈 회로의 효율이 떨어지게 됩니다. 이처럼 "기공 폐쇄 → 이산화 탄소 흡수 차단 → 캘빈 회로 효율 저하 → 포도당 생산 감소"라는 연쇄적인 흐름이 만들어집니다.
이로 인해 포도당의 생산이 어려워지면 식물은 잘 생장하지 못한다.
풀이기공을 닫아서 이산화 탄소를 흡수하지 못하면, 포도당의 생산이 어려워집니다. 포도당은 식물이 자라는 데 필요한 물질이므로, 포도당을 만들지 못하면 식물은 잘 자라지 못합니다. 이것이 C3 식물이 고온·건조 환경에서 겪는 근본적인 문제입니다.
가령 이상 기후 현상으로 인하여 고온의 기후가 지속되는 상황이 발생하면 위와 같은 문제가 심화될 수 있으며, C3 식물이자 대표적인 식량 작물인 쌀과 밀 등의 생산량이 감소하는 문제로 이어질 수 있다.
풀이구체적인 사례를 들어 이 문제를 더 설명합니다. 이상 기후 때문에 높은 기온이 계속된다면, 앞에서 말한 문제가 더 심해질 수 있습니다. 쌀과 밀은 C3 식물이자 대표적인 식량 작물인데, 이러한 작물들의 생산량이 줄어드는 문제로까지 이어질 수 있다는 것입니다.
이에 따라 C3 식물과 다른 방식으로 광합성을 하여 고온에서도 잘 자랄 수 있는 C4 식물에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
풀이C3 식물의 한계를 극복할 수 있는 대안으로 C4 식물이 등장합니다. C4 식물은 C3 식물과 다른 방식으로 광합성을 하기 때문에, 고온에서도 잘 자랄 수 있습니다. 이 문장은 4문단의 마무리이자 5문단으로의 전환점으로, 이제부터 C4 식물의 구체적인 광합성 방식이 설명될 것임을 예고합니다.
문단5 : C4 식물의 두 공간 구조와 광합성 메커니즘
옥수수, 조, 수수 등 고온의 열대 지방에서도 잘 자라도록 진화한 C4 식물은 두 개의 공간에서 광합성이 진행된다는 특징이 있다.
풀이C4 식물의 대표적인 종류로 옥수수, 조, 수수가 제시됩니다. 이 식물들은 고온의 열대 지방에서도 잘 자라도록 진화한 식물입니다. C4 식물의 가장 큰 특징은 광합성이 "두 개의 공간"에서 나뉘어 진행된다는 것입니다.
첫 번째 공간인 엽육 세포는 C3 식물과 같은 방식으로 명반응이 일어나는 곳이자, 암반응의 첫 번째 단계로 탄소를 저장하는 역할을 하는 곳이다.
풀이두 공간 중 첫 번째 공간은 엽육 세포입니다. 이 엽육 세포에서는 두 가지 일이 일어납니다. 하나는 C3 식물과 같은 방식의 명반응이고, 다른 하나는 암반응의 첫 번째 단계로서 탄소를 저장하는 일입니다.
이 식물의 엽육 세포에는 이산화 탄소와 결합하는 역할을 하는 PEP가 존재한다. PEP와 이산화 탄소가 결합되면 4개의 탄소가 포함된 화합물인 4탄당이 형성되는데, C4 식물은 이를 고려하여 붙여진 이름이다.
풀이C4 식물의 엽육 세포에는 PEP라는 물질이 있습니다. 이 PEP는 이산화 탄소와 결합하는 역할을 합니다. PEP와 이산화 탄소가 결합하면 탄소 4개가 포함된 화합물인 4탄당이 만들어지는데, "C4 식물"이라는 이름은 이 첫 화합물이 4탄당이라는 점에서 붙여진 것입니다.
주의C3 식물에서는 캘빈 회로의 첫 화합물이 탄소 3개의 3탄당이었고, C4 식물에서는 엽육 세포의 첫 화합물이 탄소 4개의 4탄당입니다. 이름의 유래가 각각 첫 화합물의 탄소 수에서 온다는 점을 정리해 두어야 합니다. 또한 C3 식물의 캘빈 회로에서 이산화 탄소와 결합하는 것은 RuBP였지만, C4 식물의 엽육 세포에서 이산화 탄소와 결합하는 것은 PEP라는 다른 물질입니다. 이 둘을 혼동하지 않아야 합니다.
4탄당은 엽육 세포에 저장되어 있다가 유관속초 세포라는 두 번째 공간으로 이동한 후 분해되어 포도당 생성에 필요한 이산화 탄소를 배출한다.
풀이엽육 세포에서 만들어진 4탄당은 곧바로 포도당이 되는 것이 아닙니다. 4탄당은 엽육 세포에 저장되어 있다가, 유관속초 세포라는 두 번째 공간으로 이동합니다. 유관속초 세포로 옮겨진 4탄당은 분해되어, 포도당 생성에 필요한 이산화 탄소를 내놓습니다.
주의4탄당의 역할을 정확히 이해해야 합니다. 4탄당은 포도당으로 직접 바뀌는 것이 아니라, 이산화 탄소를 엽육 세포에서 유관속초 세포로 운반하는 역할을 합니다. 유관속초 세포에서 4탄당이 분해되면 이산화 탄소가 나오고, 이 이산화 탄소가 캘빈 회로를 거쳐 포도당이 되는 것입니다.
그리고 배출된 이산화 탄소는 유관속초 세포 속에 농축되었다가 캘빈 회로를 통하여 포도당을 형성하는 데 쓰이는데, C3 식물과 C4 식물의 캘빈 회로의 작동 방식은 동일하다.
풀이4탄당이 분해되어 나온 이산화 탄소는 유관속초 세포 속에 농축됩니다. 즉, 이산화 탄소가 한 곳에 높은 농도로 모이게 되는 것입니다. 이렇게 농축된 이산화 탄소는 캘빈 회로를 통하여 포도당을 만드는 데 쓰이며, 이때 캘빈 회로의 작동 방식은 C3 식물과 C4 식물이 동일합니다.
주의C4 식물의 유관속초 세포에서 돌아가는 캘빈 회로는 C3 식물의 캘빈 회로와 작동 방식이 같습니다. 따라서 유관속초 세포의 캘빈 회로에서도 이산화 탄소와 결합하는 것은 PEP가 아니라 RuBP입니다. PEP가 이산화 탄소와 결합하는 것은 엽육 세포에서 4탄당을 형성하는 단계이고, 캘빈 회로에서 이산화 탄소와 결합하는 것은 RuBP입니다. 이 구분이 매우 중요합니다.
이러한 방식으로 C4 식물은 유관속초 세포 속의 이산화 탄소 농도를 높게 유지함으로써 C3 식물에 비해 높은 광합성 효율을 보인다.
풀이C4 식물이 C3 식물보다 높은 광합성 효율을 보이는 핵심 이유가 여기서 밝혀집니다. C4 식물은 유관속초 세포 속의 이산화 탄소 농도를 높게 유지할 수 있습니다. 3문단에서 캘빈 회로가 작동하려면 일정 수준 이상의 이산화 탄소 농도가 필요하다고 했는데, C4 식물은 4탄당을 통해 이산화 탄소를 유관속초 세포에 농축시킴으로써 이 조건을 안정적으로 충족하는 것입니다.
문맥파악구체적인 묘사나 구성이 주어질 경우 각각의 역할을 의식하면서, 그 모습이나 형상을 직접 그리거나 떠올릴 필요가 있습니다. 글쓴이도 그것을 전제로 설명을 이어갈 것이기 때문입니다. C4 식물은 엽육 세포와 유관속초 세포라는 두 공간에서 광합성이 나뉘어 진행되며, 각 공간의 역할이 다릅니다. 다음 도식에서 C3 식물과 C4 식물의 구조적 차이를 비교하여 정리합니다.
문단6 : C4 식물의 높은 효율과 미래 연구 가치
C4 식물의 비율은 전체 생물량의 5%에 불과하다. 그러나 이들의 광합성량은 전체 광합성량의 23%에 달한다.
풀이C4 식물이 전체 식물 중에서 차지하는 양은 5%밖에 되지 않습니다. 그런데 이들이 수행하는 광합성량은 전체의 23%나 됩니다. 양은 적지만 광합성은 훨씬 많이 하고 있다는 뜻으로, C4 식물의 광합성 효율이 매우 높다는 것을 수치로 보여 주는 대목입니다.
주의전체 생물량의 5%에 불과한 C4 식물이 전체 광합성량의 23%를 차지한다는 것은, 같은 양의 식물로 비교했을 때 C4 식물이 C3 식물보다 훨씬 많은 광합성을 수행한다는 뜻입니다. 5문단에서 설명한 유관속초 세포 내 이산화 탄소 농축 메커니즘이 이러한 높은 효율의 근거가 됩니다.
이러한 C4 식물에 대한 연구는 미래에 발생할 수 있는 기후 위기에 대응하는 중요한 열쇠가 될 수 있을 것으로 기대된다.
풀이글의 마지막 문장으로, C4 식물 연구의 미래 가치를 제시합니다. C4 식물에 대한 연구는 앞으로 발생할 수 있는 기후 위기에 대응하는 중요한 방법이 될 수 있다고 전망합니다. 4문단에서 이상 기후로 인한 C3 식량 작물의 생산량 감소 문제를 제기했는데, C4 식물 연구가 그 문제를 해결하는 열쇠가 될 수 있다는 것으로 글을 마무리합니다.
문맥파악여러 개념·관점이 열거되면 이들 간의 차이점에 중점을 둘 필요가 있습니다. 이를 표의 형태로 정리하면 다음과 같습니다. 글 전체에서 설명된 C3 식물과 C4 식물의 핵심적인 차이를 아래 표로 비교할 수 있습니다.
요약■ C3 식물: 엽육 세포 한 곳에서 명반응과 암반응이 모두 진행됩니다. 캘빈 회로에서 이산화 탄소가 RuBP와 결합하여 3탄당을 형성하고, 이로부터 포도당이 만들어집니다. 고온·건조 시 기공이 닫혀 이산화 탄소 흡수가 차단되면 광합성 효율이 떨어집니다.
■ C4 식물: 엽육 세포와 유관속초 세포, 두 공간에서 광합성이 나뉘어 진행됩니다. 엽육 세포에서 PEP와 이산화 탄소가 결합하여 4탄당을 형성하고, 4탄당이 유관속초 세포로 이동하여 분해되면 이산화 탄소가 농축됩니다. 농축된 이산화 탄소가 캘빈 회로를 통해 포도당을 만들어 냅니다. 유관속초 세포 내 이산화 탄소 농도를 높게 유지하기 때문에 C3 식물보다 광합성 효율이 높습니다.
■ 전체 생물량의 5%에 불과한 C4 식물이 전체 광합성량의 23%를 차지하며, 기후 위기 대응을 위한 연구 가치가 높습니다.
지문 해설식물의 광합성 효율과 C3, C4 식물국어닷 학원
9
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1.O
지문 첫 문장에서 "식물은 광합성을 통하여 생장에 필요한 포도당을 생산한다."고 명시하고 있다.
2.O
지문에서 "광합성의 과정은 대부분의 식물이 동일한데, 식물이 서식하는 환경에 따라 그 효율은 크게 달라질 수 있다."고 서술하고 있다.
3.X
명반응은 빛 에너지로 '물'을 분해하여 화학 에너지를 생성하는 단계이다. 이산화 탄소가 아니라 물이 분해 대상이다.
4.O
지문에서 명반응은 "빛 에너지로 물을 분해하여 암반응에 필요한 화학 에너지를 생성하는 단계로, 이 과정에서 부산물로 산소가 발생한다."고 서술하고 있다.
5.X
지문에 따르면 명반응으로 발생하는 화학 에너지는 빛의 세기가 '강할수록' 많이 생성된다. '약할수록'가 아니라 '강할수록'이 올바른 표현이다.
6.O
지문에서 "일정 수준 이상으로 빛의 세기가 강해져도 생산량이 더 증가하지는 않는다."고 명시하고 있다.
7.X
지문에서 "명반응 과정에서 발생하는 산소는 포도당을 생성하는 데 불필요한 요소"라고 명시하고 있다. '필요한'이 아니라 '불필요한'이 올바른 표현이다.
8.X
지문에 따르면 기공은 "잎 뒤에 주로 분포되어 있"다. '잎 앞'이 아니라 '잎 뒤'가 맞다.
9.O
지문에서 "기공은 산소를 배출할 때뿐만 아니라 암반응에 필요한 이산화 탄소를 흡수하거나 체내의 수분을 배출해야 할 때에도 열린다."고 서술하고 있다.
10.X
암반응의 부산물은 '산소'가 아니라 '물'이다. 지문에서 "포도당을 생성하고, 부산물로 물이 생기는 단계"라고 명시하고 있다.
11.O
지문에서 "암반응 과정은 캘빈 회로를 통하여 진행되는데"라고 명시하고 있다.
12.X
이산화 탄소는 'RuBP'와 결합하며, 루비스코는 이 결합을 촉진하는 촉매이다. 이산화 탄소가 결합하는 대상은 루비스코가 아니라 RuBP이다.
13.O
지문에서 "이 결합은 루비스코라는 촉매를 통하여 촉진된다."고 명시하고 있다.
14.X
C3 식물의 캘빈 회로에서 이산화 탄소와 RuBP의 결합으로 형성되는 것은 '3개의 탄소가 결합한 3탄당'이다. 4탄당이 아니라 3탄당이 맞다.
15.O
지문에서 "포도당 생성에 쓰이고 남은 화합물은 RuBP로 재생되어 이산화 탄소와 결합되는 과정이 다시 진행된다."고 서술하고 있다.
16.O
지문에서 "캘빈 회로로 포도당이 생성되려면 일정 수준 이상의 이산화 탄소 농도, 적정한 온도 등의 환경이 갖추어져야 한다."고 명시하고 있다.
17.X
지문에 따르면 적절한 환경이 갖추어지지 않으면 RuBP가 이산화 탄소와 결합하는 비율이 '낮아져' 포도당 생산의 효율이 떨어진다. '높아진다'가 아니라 '낮아진다'가 맞다.
18.O
지문에서 "이산화 탄소와 RuBP가 결합하여 생성되는 첫 화합물이 3탄당임을 고려하여 C3 식물이라고 부른다."고 서술하고 있다.
19.X
지문에 따르면 C3 식물은 "기온이 높거나 건조할 때" 광합성의 효율이 저하된다. '낮거나 습할 때'가 아니라 '높거나 건조할 때'가 맞다.
20.O
지문에서 "기온이 높거나 날씨가 건조할 때 기공을 열면 체내의 수분이 지나치게 배출되므로 식물은 기공을 열지 않는다."고 명시하고 있다.
21.X
지문에서 쌀과 밀은 'C3 식물이자 대표적인 식량 작물'이라고 서술하고 있다. C4 식물이 아니라 C3 식물이다.
22.O
지문에서 "옥수수, 조, 수수 등 고온의 열대 지방에서도 잘 자라도록 진화한 C4 식물"이라고 명시하고 있다.
23.X
지문에 따르면 C4 식물은 "두 개의 공간에서 광합성이 진행된다"는 특징이 있다. 한 개가 아니라 두 개의 공간이다.
24.O
지문에서 "이 식물의 엽육 세포에는 이산화 탄소와 결합하는 역할을 하는 PEP가 존재한다."고 명시하고 있다.
25.X
PEP와 이산화 탄소가 결합되면 '4개의 탄소가 포함된 화합물인 4탄당'이 형성된다. 3탄당이 아니라 4탄당이 맞다.
26.O
지문에서 "4탄당은 엽육 세포에 저장되어 있다가 유관속초 세포라는 두 번째 공간으로 이동한 후 분해되어 포도당 생성에 필요한 이산화 탄소를 배출한다."고 서술하고 있다.
27.X
지문에서 "C3 식물과 C4 식물의 캘빈 회로의 작동 방식은 동일하다."고 명시하고 있다. 서로 다른 것이 아니라 동일하다.
28.O
지문에서 "C4 식물은 유관속초 세포 속의 이산화 탄소 농도를 높게 유지함으로써 C3 식물에 비해 높은 광합성 효율을 보인다."고 명시하고 있다.
29.X
지문에 따르면 C4 식물의 비율은 전체 생물량의 '5%'에 불과하며, '23%'는 전체 광합성량에서 차지하는 비율이다.
30.O
지문에서 "이들의 광합성량은 전체 광합성량의 23%에 달한다."고 명시하고 있다.
O/X 정답 해설식물의 광합성 효율과 C3, C4 식물국어닷 학원
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1.포도당
지문 첫 문장에서 "식물은 광합성을 통하여 생장에 필요한 포도당을 생산한다."고 명시하고 있다.
2.명반응, 암반응
지문에서 "광합성의 과정은 명반응과 암반응이라는 두 단계로 이루어져 있다."고 서술하고 있다.
3.물
지문에서 "명반응은 빛 에너지로 물을 분해하여 암반응에 필요한 화학 에너지를 생성하는 단계"라고 명시하고 있다.
4.루비스코
지문에서 "이 결합은 루비스코라는 촉매를 통하여 촉진된다."고 명시하고 있다.
5.3탄당
지문에서 "이 결합으로 3개의 탄소가 결합한 3탄당이 형성되고"라고 서술하며, C3 식물이라는 이름도 여기서 유래한다.
6.쌀과 밀
지문에서 "C3 식물이자 대표적인 식량 작물인 쌀과 밀 등의 생산량이 감소하는 문제"라고 언급하고 있다.
7.PEP
지문에서 "이 식물의 엽육 세포에는 이산화 탄소와 결합하는 역할을 하는 PEP가 존재한다."고 명시하고 있다.
8.유관속초 세포
지문에서 "4탄당은 엽육 세포에 저장되어 있다가 유관속초 세포라는 두 번째 공간으로 이동"한다고 서술하고 있다.
9.5%
지문에서 "C4 식물의 비율은 전체 생물량의 5%에 불과하다."고 명시하고 있다.
10.23%
지문에서 "이들의 광합성량은 전체 광합성량의 23%에 달한다."고 명시하고 있다.
단답형 정답 해설식물의 광합성 효율과 C3, C4 식물국어닷 학원
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1.정답: ⑤
①지문은 광합성의 과정과 C3 식물, C4 식물의 차이를 설명하고 있으나, 학문적 발견이 이루어진 시기나 연구의 역사적 발전 과정을 시간 순서에 따라 서술하는 내용은 포함되어 있지 않다. 따라서 이 선지는 적절하지 않은 진술이다.
②지문은 C3 식물과 C4 식물의 광합성 방식을 소개하고 있으나, 이를 서로 경쟁하는 가설로 제시한 것이 아니라 일반적인 방식과 진화된 방식으로 순차적으로 설명하고 있다. 또한 실험 결과를 통해 하나의 가설이 더 타당함을 논증하는 내용은 지문에 나타나지 않는다. 따라서 이 선지는 적절하지 않은 진술이다.
③지문은 C3 식물과 C4 식물 두 유형만을 다루고 있으며, 다양한 식물 유형을 분류하여 균등하게 비교하는 구조를 취하고 있지 않다. 지문은 일반적인 광합성 과정을 먼저 설명한 뒤 그 한계를 지적하고, C4 식물의 방식을 대안으로 제시하는 문제-해결 구조에 가깝다. 따라서 이 선지는 적절하지 않은 진술이다.
④지문에는 특정 전문가의 견해가 제시되거나 서로 다른 관점이 병렬적으로 소개되는 부분이 없다. 지문은 광합성의 과정을 객관적으로 서술하고, C3 식물의 한계와 C4 식물의 특성을 순차적으로 설명하는 구조를 취하고 있다. 따라서 이 선지는 적절하지 않은 진술이다.
⑤지문은 2~3문단에서 일반적인 식물인 C3 식물의 광합성 과정을 명반응과 암반응으로 나누어 설명한 후, 4문단에서 기온이 높거나 건조할 때 광합성 효율이 저하되는 한계를 밝힌다. 이어서 5문단에서 C4 식물의 광합성 방식을 소개하고, 6문단에서 전체 생물량 대비 5%와 광합성량 23%라는 수치를 활용하여 C4 식물의 효율을 제시한다. 따라서 이 선지는 지문의 전개 방식을 적절하게 설명한 진술이다.
2.정답: ①
①지문에 따르면 명반응에서 발생하는 화학 에너지는 빛의 세기가 강할수록 많이 생성되지만, 일정 수준 이상으로 빛의 세기가 강해져도 생산량이 더 증가하지 않는다. 암반응은 명반응에서 생성된 화학 에너지를 이용하여 포도당을 생성하므로, 명반응의 화학 에너지에 상한이 있다면 빛의 세기가 아무리 강해져도 캘빈 회로에 공급되는 화학 에너지가 무한히 늘어나지 않으며, 포도당 생산량이 지속적으로 증가한다고 볼 수 없다. 따라서 이 선지는 적절하지 않은 진술이다.
②지문에 따르면 명반응에서 발생한 산소는 기공을 열어 배출하는 것이다. 기공이 닫혀 있으면 산소를 배출하는 통로가 차단되므로, 기공을 닫고 있는 동안에는 산소가 기공을 통해 배출되지 못한다고 추론할 수 있다. 따라서 이 선지는 적절한 진술이다.
③지문에 따르면 명반응에서 발생하는 화학 에너지는 빛의 세기가 강할수록 많이 생성되므로, 빛의 세기가 약하면 화학 에너지의 생성량도 줄어든다. 또한 C4 식물의 엽육 세포에서는 C3 식물과 같은 방식으로 명반응이 일어난다. 따라서 빛의 세기가 매우 약한 환경에서는 C4 식물도 명반응에서 충분한 화학 에너지를 생성하기 어렵다고 추론할 수 있으므로 이 선지는 적절한 진술이다.
④지문에 따르면 C4 식물은 전체 생물량의 5%에 불과하지만 전체 광합성량의 23%를 차지한다. 이는 C4 식물의 단위 생물량당 광합성량이 전체 평균보다 훨씬 높다는 것을 의미한다. 나머지 식물은 전체 생물량의 95%를 차지하면서 광합성량의 77%를 담당하므로, C4 식물의 단위 생물량당 광합성량이 나머지 식물보다 높다고 추론할 수 있다. 따라서 이 선지는 적절한 진술이다.
⑤지문에 따르면 C4 식물의 엽육 세포에서 PEP와 이산화 탄소가 결합하여 4탄당이 형성되고, 이 4탄당이 유관속초 세포로 이동한 후 분해되어 이산화 탄소를 배출하며, 그 이산화 탄소가 캘빈 회로에 사용된다. PEP와 이산화 탄소의 결합이 이루어지지 않으면 4탄당이 형성되지 않으므로 유관속초 세포에 이산화 탄소가 공급되지 못하고, 결과적으로 캘빈 회로를 통한 포도당 생산에도 영향이 있다고 추론할 수 있다. 따라서 이 선지는 적절한 진술이다.
3.정답: ①
①지문에 따르면 4탄당은 유관속초 세포로 이동한 후 분해되어 이산화 탄소를 배출하고, 배출된 이산화 탄소가 유관속초 세포 속에 농축되었다가 캘빈 회로를 통하여 포도당을 형성하는 데 쓰인다. 즉 4탄당이 직접 포도당으로 전환되는 것이 아니라, 4탄당이 분해되어 나온 이산화 탄소가 캘빈 회로를 거쳐 포도당이 생성되는 간접적 경로를 따른다. 따라서 이 선지는 적절하지 않은 반응이다.
②지문에 따르면 C4 식물의 첫 번째 공간인 엽육 세포는 C3 식물과 같은 방식으로 명반응이 일어나는 곳이자, 암반응의 첫 번째 단계로 탄소를 저장하는 역할을 하는 곳이다. 엽육 세포에 존재하는 PEP가 이산화 탄소와 결합하여 4탄당을 형성하는 과정이 암반응의 첫 번째 단계에 해당한다. 따라서 이 선지는 적절한 반응이다.
③지문에 따르면 3탄당이 화학적 변환 과정을 거쳐 포도당을 생성하며, 포도당 생성에 쓰이고 남은 화합물은 RuBP로 재생되어 이산화 탄소와 결합되는 과정이 다시 진행된다. 이것이 캘빈 회로의 순환 과정이다. 따라서 이 선지는 지문의 내용에 부합하는 적절한 반응이다.
④지문에 따르면 C3 식물과 C4 식물의 캘빈 회로의 작동 방식은 동일하다. C4 식물의 유관속초 세포에서 농축된 이산화 탄소가 캘빈 회로를 통하여 포도당을 형성하는 과정은 C3 식물의 엽육 세포에서의 캘빈 회로와 같은 방식으로 진행된다. 따라서 이 선지는 적절한 반응이다.
⑤지문에 따르면 이상 기후 현상으로 고온의 기후가 지속되면 C3 식물이자 대표적인 식량 작물인 쌀과 밀 등의 생산량이 감소하는 문제로 이어질 수 있다. 또한 C4 식물에 대한 연구는 미래에 발생할 수 있는 기후 위기에 대응하는 중요한 열쇠가 될 수 있다고 서술하고 있다. 따라서 이 선지는 적절한 반응이다.
4.정답: ①
①지문에 따르면 명반응은 빛 에너지로 물을 분해하여 화학 에너지를 생성하는 단계이며, 명반응으로 발생하는 화학 에너지는 빛의 세기가 강할수록 많이 생성된다. 즉 명반응의 화학 에너지 생성량은 빛의 세기에 의해 결정되는 것이지, 이산화 탄소 농도에 의해 결정되는 것이 아니다. 실험에서 갑과 을은 동일한 빛의 세기 아래에서 재배되었으므로, 이산화 탄소 농도가 높아졌다고 해서 명반응에서 생성되는 화학 에너지의 양이 늘어나는 것은 아니다. 따라서 이 선지는 적절하지 않은 진술이다.
②지문에 따르면 기온이 높거나 날씨가 건조할 때 기공을 열면 체내의 수분이 지나치게 배출되므로 식물은 기공을 열지 않는다. 또한 기공은 체내의 수분을 배출해야 할 때에도 열리는 통로이다. 실험에서 갑과 을 모두 고온 건조한 환경에 놓여 있으므로, 기공을 거의 열지 않은 것은 수분의 과다 배출을 방지하기 위한 것이라 판단할 수 있다. 따라서 이 선지는 지문과 보기의 내용에 부합하는 적절한 진술이다.
③지문에 따르면 캘빈 회로로 포도당이 생성되려면 일정 수준 이상의 이산화 탄소 농도가 갖추어져야 하고, 그렇지 않으면 RuBP가 이산화 탄소와 결합하는 비율이 낮아져 포도당 생산의 효율이 떨어진다. 실험에서 이산화 탄소 농도를 일반 대기 중 농도의 3배로 설정하였으므로, 갑의 엽육 세포 내부에도 높은 농도의 이산화 탄소가 유입되어 캘빈 회로에서 RuBP와 이산화 탄소의 결합 비율이 높아졌다고 추론할 수 있다. 따라서 이 선지는 적절한 진술이다. 한편 이때 기공이 거의 열리지 않았다는 점에 주목할 수 있으나, 기공이 밀폐된 상태는 아니다. 기공을 통한 유입이 원활하지는 않더라도, 이산화 탄소 농도가 높기 때문에 그로 인해 캘빈 회로의 작동은 충분히 이루어질 수 있는 것이다.
④지문에 따르면 C4 식물의 핵심 이점은 엽육 세포에서 4탄당 형태로 탄소를 저장하여 유관속초 세포로 운반한 뒤 분해하여 이산화 탄소를 농축하는 데 있다. 이 과정은 캘빈 회로에 필요한 일정 수준 이상의 이산화 탄소 농도를 내부적으로 충족시키는 역할을 한다. 그런데 외부 이산화 탄소 농도가 이미 높은 환경에서는 갑도 외부에서 충분한 이산화 탄소를 확보할 수 있으므로, 을의 내부 농축 과정이 갖는 상대적 이점이 줄어들게 되고, 이는 효율 차이가 현저히 줄어든 실험 결과와 부합한다. 따라서 이 선지는 적절한 진술이다.
⑤지문에 따르면 C4 식물은 4탄당이 유관속초 세포로 이동한 후 분해되어 이산화 탄소가 배출되고, 이 이산화 탄소가 유관속초 세포 속에 농축되어 캘빈 회로에 사용된다. 또한 C4 식물은 이러한 방식으로 이산화 탄소 농도를 높게 유지함으로써 높은 광합성 효율을 보인다. 을은 이미 내부적으로 이산화 탄소를 농축하여 캘빈 회로의 효율을 유지하고 있었으므로, 외부 이산화 탄소 농도가 높아져도 추가적인 효율 향상이 제한적이어서 포도당 생산량 증가가 소폭에 그친 것이다. 따라서 이 선지는 적절한 진술이다.
변형 문제 정답 해설 - 1식물의 광합성 효율과 C3, C4 식물국어닷 학원
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5.정답: ①
①지문에 따르면 암반응은 포도당을 생성하고 부산물로 물이 생기는 단계이다. 산소가 부산물로 발생하는 것은 암반응이 아니라 명반응이며, 명반응 과정에서 발생하는 산소가 기공을 통해 배출되는 것이다. 따라서 암반응에서 산소가 부산물로 발생한다는 이 선지는 지문의 내용과 부합하지 않는 적절하지 않은 진술이다.
②지문에 따르면 C4 식물의 비율은 전체 생물량의 5%에 불과하지만, 이들의 광합성량은 전체 광합성량의 23%에 달한다. 따라서 이 선지는 지문의 내용에 부합하는 적절한 진술이다.
③지문의 첫 문단에 따르면 광합성의 과정은 대부분의 식물이 동일한데, 식물이 서식하는 환경에 따라 그 효율은 크게 달라질 수 있다. 따라서 이 선지는 지문의 내용에 부합하는 적절한 진술이다.
④지문에 따르면 C4 식물의 엽육 세포에는 이산화 탄소와 결합하는 역할을 하는 PEP가 존재하며, PEP와 이산화 탄소가 결합되면 4개의 탄소가 포함된 화합물인 4탄당이 형성된다. 따라서 이 선지는 지문의 내용에 부합하는 적절한 진술이다.
⑤지문에 따르면 명반응으로 발생하는 화학 에너지는 빛의 세기가 강할수록 많이 생성되는데, 일정 수준 이상으로 빛의 세기가 강해져도 생산량이 더 증가하지는 않는다. 따라서 이 선지는 지문의 내용에 부합하는 적절한 진술이다.
6.정답: ⑤
①지문에 따르면 식물은 기공을 열어 산소를 배출하며, 기공은 산소를 배출할 때뿐만 아니라 암반응에 필요한 이산화 탄소를 흡수하거나 체내의 수분을 배출해야 할 때에도 열린다. 따라서 기공이 산소 배출, 이산화 탄소 흡수, 수분 배출이라는 세 가지 기능을 위해 열린다는 이 선지는 적절한 진술이다.
②지문에 따르면 기공은 암반응에 필요한 이산화 탄소를 흡수할 때에도 열리는 통로이다. 또한 기온이 높거나 건조할 때 기공을 닫으면 이산화 탄소를 외부에서 흡수할 수 없게 되어 포도당의 생산이 어려워진다고 서술되어 있다. 따라서 기공이 닫히면 이산화 탄소 흡수가 불가하여 포도당 생산에 어려움이 생긴다는 이 선지는 적절한 진술이다.
③지문에 따르면 기공은 체내의 수분을 배출해야 할 때에도 열리는 통로이며, 기온이 높거나 날씨가 건조할 때 기공을 열면 체내의 수분이 지나치게 배출되므로 식물은 기공을 열지 않는다. 따라서 기공이 열리면 수분이 배출될 수 있고 고온이나 건조할 때 식물이 기공을 닫는다는 이 선지는 적절한 진술이다.
④지문에 따르면 명반응은 빛 에너지로 물을 분해하여 화학 에너지를 생성하는 단계이며, 이 과정에서 부산물로 산소가 발생한다. 발생한 산소는 포도당 생성에 불필요하므로 기공을 통해 배출된다. 따라서 기공을 통해 배출되는 산소가 명반응에서 물을 분해할 때 생기는 부산물이라는 이 선지는 적절한 진술이다.
⑤지문에 따르면 기온이 높거나 날씨가 건조할 때 기공을 열면 체내의 수분이 지나치게 배출되므로 식물은 기공을 열지 않는다. 즉 기공을 닫는 직접적인 이유는 수분의 과다 배출을 방지하기 위한 것이지 산소의 과다 배출을 방지하기 위한 것이 아니다. 산소는 명반응의 부산물로서 포도당 생성에 불필요한 요소일 뿐, 산소의 배출이 기공 폐쇄의 원인으로 서술된 바 없다. 따라서 이 선지는 적절하지 않은 진술이다.
7.정답: ③
①지문에 따르면 대기로부터 흡수된 이산화 탄소는 RuBP와 결합하며, 이 결합은 루비스코라는 촉매를 통하여 촉진된다. 따라서 이 선지는 해당 문단의 내용에 부합하는 적절한 진술이다.
②지문에 따르면 암반응은 명반응에서 생성된 화학 에너지와 기공을 통해 흡수한 이산화 탄소를 이용하여 포도당을 생성하고, 부산물로 물이 생기는 단계이다. 따라서 이 선지는 해당 문단의 내용에 부합하는 적절한 진술이다.
③지문에 따르면 포도당 생성에 쓰이고 남은 화합물은 RuBP로 재생되어 이산화 탄소와 결합되는 과정이 다시 진행된다. 즉 남은 화합물이 전환되는 대상은 이산화 탄소가 아니라 RuBP이며, 재생된 RuBP가 외부에서 흡수된 이산화 탄소와 다시 결합하는 것이다. 따라서 남은 화합물이 이산화 탄소로 전환된다는 이 선지는 해당 문단의 내용과 부합하지 않는 적절하지 않은 진술이다.
④지문에 따르면 캘빈 회로로 포도당이 생성되려면 일정 수준 이상의 이산화 탄소 농도, 적정한 온도 등의 환경이 갖추어져야 한다. 따라서 이 선지는 해당 문단의 내용에 부합하는 적절한 진술이다.
⑤지문에 따르면 이산화 탄소와 RuBP가 결합하여 생성되는 첫 화합물이 3탄당임을 고려하여 C3 식물이라고 부른다. 따라서 이 선지는 해당 문단의 내용에 부합하는 적절한 진술이다.
8.정답: ②
①지문에 따르면 캘빈 회로에서는 이산화 탄소가 RuBP와 결합하여 3탄당이 형성되고 이를 통해 포도당이 생성되며, C3 식물과 C4 식물의 캘빈 회로의 작동 방식은 동일하다. 보기에서 A도 캘빈 회로를 통해 포도당을 생성한다고 서술되어 있으므로, A의 캘빈 회로 역시 동일한 방식으로 작동하여 이산화 탄소와 RuBP의 결합을 통해 3탄당이 형성되고 포도당이 생산될 것이라고 추론할 수 있다. 따라서 이 선지는 적절한 진술이다.
②지문에 따르면 명반응은 빛 에너지로 물을 분해하여 화학 에너지를 생성하는 단계이므로, 빛이 없는 밤에는 명반응이 진행될 수 없다. 또한 암반응은 명반응에서 생성된 화학 에너지를 이용하여 포도당을 생성하므로, 명반응 없이 암반응만 독립적으로 진행되는 것도 불가능하다. A는 밤에 기공을 열어 이산화 탄소를 흡수하여 저장하는 것이지 광합성 자체를 수행하는 것이 아니며, 명반응과 암반응은 모두 빛이 있는 낮에 진행되어야 한다. 따라서 이 선지는 적절하지 않은 진술이다.
③지문에 따르면 C4 식물은 엽육 세포와 유관속초 세포라는 두 개의 공간에서 광합성이 진행되며, 엽육 세포에서 형성된 4탄당이 유관속초 세포로 이동하여 이산화 탄소를 배출하는 공간적 분리 전략을 취한다. 보기에 따르면 A는 C4 식물과 달리 하나의 세포 안에서 시간 차를 두고 과정이 진행되므로, 밤과 낮이라는 시간적 분리로 이산화 탄소를 확보하는 전략을 취한다. 따라서 두 식물은 이산화 탄소 확보 방식에서 공간 분리와 시간 분리라는 차이가 있다고 판단할 수 있으므로, 이 선지는 적절한 진술이다.
④지문에 따르면 C4 식물은 엽육 세포에서 PEP와 이산화 탄소가 결합하여 4탄당을 형성하고, 이 4탄당이 유관속초 세포로 이동한 후 분해되어 이산화 탄소를 배출한다. 보기에 따르면 A도 이산화 탄소를 유기산 형태로 저장했다가 분해하여 이산화 탄소를 방출하고 캘빈 회로에 사용한다. 두 식물 모두 이산화 탄소를 특정 화합물 형태로 임시 저장한 후 필요한 시점에 방출하여 캘빈 회로에 공급하는 전략을 취하고 있으므로, 두 전략은 유사하다고 판단할 수 있다. 따라서 이 선지는 적절한 진술이다.
⑤지문에 따르면 C3 식물은 기온이 높거나 건조할 때 기공을 닫아 이산화 탄소를 흡수하지 못하게 되어 포도당 생산이 어려워진다. 그런데 보기에 따르면 A는 낮에 기공을 닫아도 밤에 저장해 둔 유기산이 분해되어 이산화 탄소를 방출하고, 이 이산화 탄소가 캘빈 회로에 공급된다. 따라서 A는 기공을 닫은 상태에서도 내부적으로 이산화 탄소를 확보할 수 있으므로 C3 식물이 겪는 포도당 생산의 어려움을 겪지 않는다고 판단할 수 있다. 따라서 이 선지는 적절한 진술이다.
변형 문제 정답 해설 - 2식물의 광합성 효율과 C3, C4 식물국어닷 학원
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본 자료의 무단 복제·배포·전송을 금지하며, 위반 시 민·형사상 책임이 발생할 수 있습니다.
9.정답: ④
①지문에 따르면 PEP와 이산화 탄소가 결합되면 4개의 탄소가 포함된 화합물인 4탄당이 형성되는데, C4 식물은 이를 고려하여 붙여진 이름이라고 명시되어 있다. 이름의 유래가 서술되어 있으므로, 이 질문은 지문을 통해 답을 찾을 수 있다. 따라서 이 선지는 적절하지 않은 진술이다.
②지문에 따르면 기온이 높거나 날씨가 건조할 때 기공을 열면 체내의 수분이 지나치게 배출되므로 식물은 기공을 열지 않는다. 기공을 열지 않는 이유가 수분의 과다 배출 방지라고 명시되어 있으므로, 이 질문은 지문을 통해 답을 찾을 수 있다. 따라서 이 선지는 적절하지 않은 진술이다.
③지문에 따르면 대기로부터 흡수된 이산화 탄소는 RuBP와 결합하며, 이 결합으로 3개의 탄소가 결합한 3탄당이 형성된다. 결합으로 형성되는 화합물이 3탄당이라는 정보가 명시되어 있으므로, 이 질문은 지문을 통해 답을 찾을 수 있다. 따라서 이 선지는 적절하지 않은 진술이다.
④지문에 따르면 이산화 탄소와 RuBP의 결합은 루비스코라는 촉매를 통하여 촉진된다고 서술되어 있을 뿐, 루비스코가 어떠한 화학적 원리나 구조를 통해 이 결합을 촉진하는지에 대해서는 서술하지 않는다. 따라서 이 질문은 지문을 통해 답을 찾을 수 없다. 따라서 이 선지가 정답이다.
⑤지문에 따르면 C4 식물의 비율은 전체 생물량의 5%에 불과하고, 이들의 광합성량은 전체 광합성량의 23%에 달한다. 두 비율이 구체적 수치로 명시되어 있으므로, 이 질문은 지문을 통해 답을 찾을 수 있다. 따라서 이 선지는 적절하지 않은 진술이다.
10.정답: ④
①지문에 따르면 C4 식물의 첫 번째 공간인 엽육 세포는 C3 식물과 같은 방식으로 명반응이 일어나는 곳이며, 유관속초 세포에서는 농축된 이산화 탄소가 캘빈 회로를 통하여 포도당을 형성하는 데 쓰인다. 따라서 이 선지는 지문의 내용에 부합하는 적절한 진술이다.
②지문에 따르면 C4 식물의 엽육 세포에는 이산화 탄소와 결합하는 역할을 하는 PEP가 존재한다. 또한 C3 식물과 C4 식물의 캘빈 회로 작동 방식은 동일하며, C3 식물의 캘빈 회로에서 이산화 탄소는 RuBP와 결합하므로 C4 식물의 유관속초 세포에서 작동하는 캘빈 회로에서도 RuBP가 이산화 탄소와 결합한다. 따라서 이 선지는 적절한 진술이다.
③지문에 따르면 C4 식물의 엽육 세포에서 PEP와 이산화 탄소가 결합하여 4탄당이 형성되고, 이 4탄당은 엽육 세포에 저장되어 있다가 유관속초 세포로 이동한 후 분해되어 포도당 생성에 필요한 이산화 탄소를 배출한다. 따라서 이 선지는 지문의 내용에 부합하는 적절한 진술이다.
④지문에 따르면 C4 식물의 엽육 세포는 C3 식물과 같은 방식으로 명반응이 일어나는 곳이자 암반응의 첫 번째 단계로 탄소를 저장하는 역할을 하는 곳이다. 캘빈 회로를 통해 포도당이 형성되는 것은 유관속초 세포에서 이루어진다. 엽육 세포에서는 PEP가 이산화 탄소와 결합하여 4탄당을 형성하는 과정이 일어나는 것이지 캘빈 회로가 작동하여 포도당을 생성하는 것이 아니다. 따라서 두 공간 모두에서 캘빈 회로가 작동한다는 이 선지는 적절하지 않은 진술이다.
⑤지문에 따르면 C4 식물의 엽육 세포는 암반응의 첫 번째 단계로 탄소를 저장하는 역할을 하는 곳이며, 유관속초 세포는 엽육 세포에서 이동해 온 4탄당이 분해되어 배출된 이산화 탄소가 농축되는 공간이다. 따라서 이 선지는 지문의 내용에 부합하는 적절한 진술이다.
11.정답: ⑤
①지문에 따르면 명반응은 빛 에너지로 물을 분해하여 암반응에 필요한 화학 에너지를 생성하는 단계이며, C4 식물의 엽육 세포에서도 C3 식물과 같은 방식으로 명반응이 일어난다. C4 식물도 명반응을 통해 화학 에너지를 얻어야 암반응에서 포도당을 생산할 수 있으므로, 명반응 없이 포도당을 생산할 수 있다는 서술은 지문의 내용과 부합하지 않는다. 따라서 이 선지는 적절하지 않은 진술이다.
②지문에서 C4 식물의 비율이 전체 생물량의 5%라는 정보가 제시되어 있으나, C4 식물 연구의 이유를 개체 수를 늘리기 위해서라고 서술하지는 않는다. 지문에 따르면 C4 식물에 대한 연구는 C3 식물이 고온에서 광합성 효율이 저하되는 한계를 극복하기 위한 것이지, 단순히 개체 수를 늘리기 위한 것이 아니다. 따라서 이 선지는 적절하지 않은 진술이다.
③지문에 따르면 C4 식물의 엽육 세포에서 PEP가 이산화 탄소와 결합하여 4탄당을 형성하는데, 이때 이산화 탄소는 외부에서 기공을 통해 흡수되는 것이다. C4 식물도 기공을 통해 이산화 탄소를 흡수하며, 광합성에 필요한 모든 물질을 내부에서 자체 생성하는 것은 아니다. 따라서 이 선지는 지문의 내용과 부합하지 않는 적절하지 않은 진술이다.
④지문에 따르면 C3 식물과 C4 식물의 캘빈 회로의 작동 방식은 동일하다. C4 식물이 C3 식물과 다른 점은 캘빈 회로 자체가 아니라 이산화 탄소를 4탄당 형태로 저장하여 유관속초 세포에 농축하는 별도의 과정이 추가되어 있다는 것이다. 따라서 C4 식물이 전혀 다른 캘빈 회로를 가지고 있다는 이 선지는 지문의 내용과 부합하지 않는 적절하지 않은 진술이다.
⑤지문에 따르면 이상 기후 현상으로 고온의 기후가 지속되면 C3 식물이자 대표적인 식량 작물인 쌀과 밀 등의 생산량이 감소하는 문제로 이어질 수 있다. 또한 C4 식물은 유관속초 세포 속의 이산화 탄소 농도를 높게 유지함으로써 고온에서도 C3 식물에 비해 높은 광합성 효율을 보인다. 이 두 내용을 결합하면 C4 식물 연구가 기후 위기에 대응하는 열쇠가 될 수 있는 이유를 도출할 수 있다. 따라서 이 선지는 적절한 진술이다.
12.정답: ①
①지문에 따르면 기온이 높을 때 C3 식물의 광합성 효율이 저하되는 원인은 기공을 열면 체내의 수분이 지나치게 배출되므로 기공을 열지 않기 때문이며, 이로 인해 이산화 탄소를 흡수하지 못하여 포도당 생산이 어려워지는 것이다. 즉 고온에서 갑의 포도당 생산량 감소는 기공 폐쇄에 따른 이산화 탄소 공급 차단이 원인이지, 고온이 캘빈 회로의 적정 온도 조건을 직접 위반하여 반응 자체를 억제한 것이라고 지문에서 서술하지 않는다. 또한 C3 식물과 C4 식물의 캘빈 회로 작동 방식은 동일한데, 만약 고온이 캘빈 회로를 직접 억제한다면 을의 캘빈 회로도 동일하게 억제되어야 하나 보기에서 을은 상대적으로 높은 생산량을 유지하였다. 따라서 이 선지는 적절하지 않은 진술이다.
②지문에 따르면 기공은 암반응에 필요한 이산화 탄소를 흡수할 때에도 열리며, C4 식물이 C3 식물보다 높은 광합성 효율을 보이는 핵심 이유는 유관속초 세포 속의 이산화 탄소 농도를 높게 유지하는 데 있다. 보기에서 25도 이하에서는 기공이 정상적으로 열려 있었으므로, 갑도 기공을 통해 이산화 탄소를 충분히 흡수하여 캘빈 회로에 공급할 수 있었다. 이 경우 을이 이산화 탄소를 내부적으로 농축하는 과정의 상대적 이점이 줄어들어 두 식물의 포도당 생산량이 비슷해진 것이다. 따라서 이 선지는 적절한 진술이다.
③지문에 따르면 기온이 높을 때 기공을 열면 체내의 수분이 지나치게 배출되므로 식물은 기공을 열지 않는다. 또한 캘빈 회로로 포도당이 생성되려면 일정 수준 이상의 이산화 탄소 농도가 필요한데, 기공이 닫히면 외부에서 이산화 탄소를 흡수할 수 없어 RuBP와 이산화 탄소의 결합 비율이 낮아져 포도당 생산 효율이 떨어진다. 보기에서 35도 이상에서 갑의 기공이 닫혀 있었으므로, 수분 과다 배출을 방지하기 위해 기공을 닫은 결과 이산화 탄소 흡수가 차단되어 포도당 생산량이 감소한 것이다. 따라서 이 선지는 적절한 진술이다.
④지문에 따르면 명반응은 빛 에너지로 물을 분해하여 화학 에너지를 생성하는 단계이며, 명반응에서 발생하는 화학 에너지는 빛의 세기가 강할수록 많이 생성되되 일정 수준 이상이면 더 증가하지 않는다. 보기에서 빛의 세기를 명반응의 화학 에너지 생산량이 더 이상 증가하지 않는 수준으로 고정하였으므로, 갑과 을의 명반응에서 생성되는 화학 에너지는 온도와 무관하게 최대치로 동일하다. 따라서 온도에 따른 포도당 생산량 차이는 명반응의 화학 에너지 차이에 의한 것이 아니라는 이 선지는 적절한 진술이다.
⑤지문에 따르면 C4 식물에서 4탄당은 엽육 세포에 저장되어 있다가 유관속초 세포로 이동한 후 분해되어 이산화 탄소를 배출하고, 이 이산화 탄소가 유관속초 세포 속에 농축되었다가 캘빈 회로에 사용된다. 이러한 방식으로 C4 식물은 유관속초 세포 속의 이산화 탄소 농도를 높게 유지하여 높은 광합성 효율을 보인다. 보기에서 35도 이상에서 기공이 닫혀 있어도 을은 이 내부적 이산화 탄소 공급 경로를 통해 캘빈 회로를 가동할 수 있으므로, 갑에 비해 높은 포도당 생산량을 유지할 수 있다. 따라서 이 선지는 적절한 진술이다.
변형 문제 정답 해설 - 3식물의 광합성 효율과 C3, C4 식물국어닷 학원
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13.정답: ⑤
①지문에 따르면 포도당의 생산이 어려워지면 식물은 잘 생장하지 못한다고 명시되어 있다. 포도당 생산의 어려움이 생장에 영향을 주지 않는다는 이 선지는 지문의 내용과 정반대이다. 따라서 이 선지는 적절하지 않은 진술이다.
②지문에 따르면 명반응은 빛 에너지로 물을 분해하여 암반응에 필요한 화학 에너지를 생성하는 단계이며, 이 과정에서 부산물로 산소가 발생한다. 분해되는 물질은 이산화 탄소가 아니라 물이다. 따라서 이 선지는 지문의 내용과 부합하지 않는 적절하지 않은 진술이다.
③지문에 따르면 옥수수, 조, 수수 등 C4 식물은 고온의 열대 지방에서도 잘 자라도록 진화한 식물이다. 저온의 환경에 잘 적응하도록 진화한 것이 아니라 고온의 환경에 적응한 것이다. 따라서 이 선지는 지문의 내용과 부합하지 않는 적절하지 않은 진술이다.
④지문에 따르면 일반적인 식물의 광합성은 잎에 있는 엽육 세포에서 주로 일어나며, 두 개의 공간에서 광합성이 진행된다는 것은 C4 식물의 특징이다. C3 식물은 엽육 세포에서 명반응과 암반응이 모두 이루어지지, 유관속초 세포를 별도로 활용하는 것이 아니다. 따라서 이 선지는 적절하지 않은 진술이다.
⑤지문에 따르면 캘빈 회로로 포도당이 생성되려면 일정 수준 이상의 이산화 탄소 농도, 적정한 온도 등의 환경이 갖추어져야 한다. 따라서 이 선지는 지문의 내용에 정확히 부합하는 적절한 진술이다.
14.정답: ④
①지문에 따르면 C4 식물의 엽육 세포에는 이산화 탄소와 결합하는 역할을 하는 PEP가 존재하며, PEP와 이산화 탄소가 결합되면 4개의 탄소가 포함된 화합물인 4탄당이 형성된다. 따라서 이 선지는 지문의 내용에 부합하는 적절한 진술이다.
②지문에 따르면 4탄당은 엽육 세포에 저장되어 있다가 유관속초 세포라는 두 번째 공간으로 이동한 후 분해되어 이산화 탄소를 배출한다. 따라서 이 선지는 지문의 내용에 부합하는 적절한 진술이다.
③지문에 따르면 4탄당은 유관속초 세포로 이동한 후 분해되어 포도당 생성에 필요한 이산화 탄소를 배출하고, 이 이산화 탄소는 유관속초 세포 속에 농축되었다가 캘빈 회로를 통하여 포도당을 형성하는 데 쓰인다. 따라서 이 선지는 지문의 내용에 부합하는 적절한 진술이다.
④지문에 따르면 4탄당은 유관속초 세포로 이동한 후 분해되어 이산화 탄소를 배출하는 역할을 하며, 캘빈 회로에서 이산화 탄소와 결합하는 물질은 RuBP이다. 또한 C3 식물과 C4 식물의 캘빈 회로의 작동 방식은 동일하다고 명시되어 있으므로, 유관속초 세포의 캘빈 회로에서도 이산화 탄소와 결합하는 것은 RuBP이지 4탄당이 아니다. 4탄당은 이산화 탄소의 운반체 역할을 할 뿐이므로 이 선지는 적절하지 않은 진술이다.
⑤지문에 따르면 PEP와 이산화 탄소가 결합되면 4개의 탄소가 포함된 화합물인 4탄당이 형성되며, C4 식물은 이를 고려하여 붙여진 이름이다. 따라서 이 선지는 지문의 내용에 부합하는 적절한 진술이다.
15.정답: ④
①지문에 따르면 C4 식물의 첫 번째 공간인 엽육 세포는 C3 식물과 같은 방식으로 명반응이 일어나는 곳이자, 암반응의 첫 번째 단계로 탄소를 저장하는 역할을 하는 곳이다. 명반응은 빛 에너지로 물을 분해하여 화학 에너지를 생성하는 단계이므로, 엽육 세포에서는 빛 에너지를 화학 에너지로 전환하는 기능과 탄소를 저장하는 기능이 함께 수행된다고 추론할 수 있다. 따라서 이 선지는 적절한 진술이다.
②지문에 따르면 C4 식물의 첫 번째 공간인 엽육 세포는 C3 식물과 같은 방식으로 명반응이 일어나는 곳이다. 명반응은 빛 에너지로 물을 분해하여 암반응에 필요한 화학 에너지를 생성하는 단계이므로, C4 식물의 엽육 세포에서도 C3 식물과 동일한 방식의 명반응이 진행된다고 추론할 수 있다. 따라서 이 선지는 적절한 진술이다.
③지문에 따르면 C4 식물의 엽육 세포에서 PEP가 이산화 탄소와 결합하여 4탄당을 형성하고, 이 4탄당이 유관속초 세포로 이동하여 분해됨으로써 이산화 탄소를 공급한다. PEP가 없어지면 이산화 탄소와 결합하여 4탄당을 형성하는 과정 자체가 이루어지지 못하므로, 유관속초 세포로의 탄소 공급에 문제가 생긴다고 추론할 수 있다. 따라서 이 선지는 적절한 진술이다.
④지문에 따르면 명반응은 빛 에너지로 물을 분해하여 암반응에 필요한 화학 에너지를 생성하는 단계이며, 암반응은 명반응에서 생성된 화학 에너지와 이산화 탄소를 이용하여 포도당을 생성한다. 캘빈 회로가 작동하려면 이산화 탄소뿐만 아니라 명반응에서 공급되는 화학 에너지가 반드시 필요하다. 빛이 차단되면 명반응이 일어나지 못하여 화학 에너지가 생성되지 않으므로, 유관속초 세포에 이산화 탄소가 농축되어 있더라도 캘빈 회로를 통해 포도당을 계속 생산하기는 어렵다. 따라서 이 선지는 적절하지 않은 진술이다.
⑤지문에 따르면 C4 식물에서 4탄당은 엽육 세포에 저장되어 있다가 유관속초 세포로 이동한 후 분해되어 이산화 탄소를 배출한다. 기공이 닫혀 외부에서 새로운 이산화 탄소를 흡수하지 못하더라도, 이미 엽육 세포에 4탄당 형태로 저장된 탄소가 유관속초 세포로 이동하여 이산화 탄소를 공급할 수 있다고 추론할 수 있다. 따라서 이 선지는 적절한 진술이다.
16.정답: ⑤
①지문에 따르면 3탄당은 화학적 변환 과정을 거쳐 포도당을 생성한다. 보기에서 3탄당의 형성량이 감소하였으므로, 포도당 생성에 사용될 재료인 3탄당이 줄어 포도당 생산량도 함께 감소한 것이다. 따라서 이 선지는 적절한 진술이다.
②지문에 따르면 캘빈 회로에서 포도당 생성에 쓰이고 남은 화합물은 RuBP로 재생되어 이산화 탄소와 결합되는 과정이 다시 진행된다. 보기에서 3탄당의 형성량이 감소하면 이를 원료로 하여 포도당을 생성하고 남는 화합물의 양도 줄어들게 되고, 그 결과 RuBP로 재생되는 양도 감소하게 된다. 이는 캘빈 회로의 순환 구조에서 한 단계의 감소가 이후 단계에 연쇄적으로 영향을 미치는 것이다. 따라서 이 선지는 적절한 진술이다.
③지문에 따르면 이산화 탄소와 RuBP의 결합으로 3개의 탄소가 결합한 3탄당이 형성된다. 보기에서 약물 갑 처리로 RuBP와 이산화 탄소의 결합 속도가 줄어들었으므로, 결합의 결과물인 3탄당의 형성량도 줄어들게 된다. 따라서 이 선지는 적절한 진술이다.
④지문에 따르면 이산화 탄소와 RuBP의 결합은 루비스코라는 촉매를 통하여 촉진된다. 보기에서 약물 갑이 루비스코의 활성을 절반으로 억제하였으므로, RuBP가 이산화 탄소와 결합하는 속도가 줄어들게 되고, 소비되지 못한 RuBP가 일시적으로 축적되어 양이 증가하는 것이다. 따라서 이 선지는 지문과 보기의 내용에 부합하는 적절한 진술이다.
⑤지문에 따르면 이산화 탄소와 RuBP의 결합은 루비스코라는 촉매를 통하여 촉진되므로, 결합 속도는 루비스코의 활성에 의해 좌우된다. 보기에서 약물 갑이 루비스코의 활성을 절반으로 억제하였으므로, RuBP의 양이 일시적으로 늘어나더라도 결합을 촉진하는 루비스코의 활성 자체가 억제된 상태에서는 결합 속도가 회복될 수 없다. 실제로 보기에서도 RuBP와 이산화 탄소의 결합 속도가 줄어들었고, 이후 3탄당의 형성량이 감소하면서 포도당 생산량도 줄어든 것으로 확인되었다. 따라서 RuBP가 충분해지면 결합이 늘어나 3탄당 형성량이 감소하지 않았을 것이라는 이 선지는 적절하지 않은 진술이다.
변형 문제 정답 해설 - 4식물의 광합성 효율과 C3, C4 식물국어닷 학원
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17.정답: ⑤
①지문에 따르면 명반응은 빛 에너지로 물을 분해하여 화학 에너지를 생성하는 단계이며, 이 과정에서 부산물로 산소가 발생한다. 명반응 과정에서 발생하는 산소는 포도당을 생성하는 데 불필요한 요소라고 명시되어 있다. 따라서 이 선지는 지문의 내용에 부합하는 적절한 진술이다.
②지문에 따르면 옥수수, 조, 수수 등은 고온의 열대 지방에서도 잘 자라도록 진화한 C4 식물이다. 따라서 이 선지는 지문의 내용에 그대로 부합하는 적절한 진술이다.
③지문에 따르면 이상 기후 현상으로 인하여 고온의 기후가 지속되는 상황이 발생하면, C3 식물이자 대표적인 식량 작물인 쌀과 밀 등의 생산량이 감소하는 문제로 이어질 수 있다. 따라서 이 선지는 지문의 내용에 부합하는 적절한 진술이다.
④지문에 따르면 암반응은 명반응에서 생성된 화학 에너지와 기공을 통해 흡수한 이산화 탄소를 이용하여 포도당을 생성한다. 따라서 이 선지는 지문의 내용에 부합하는 적절한 진술이다.
⑤지문에 따르면 암반응은 명반응에서 생성된 화학 에너지와 이산화 탄소를 이용하여 포도당을 생성한다. 빛 에너지는 명반응에서 물을 분해하여 화학 에너지를 생성하는 데 사용되는 것이며, 암반응에 직접 사용되는 것이 아니다. 암반응에 투입되는 에너지 형태는 명반응으로부터 전달받은 화학 에너지이다. 따라서 암반응에 빛 에너지가 직접 사용된다는 이 선지는 지문의 내용에 부합하지 않는 적절하지 않은 진술이다.
18.정답: ④
①지문에 따르면 일반적인 식물인 C3 식물의 광합성은 잎에 있는 엽육 세포에서 주로 일어나며, C4 식물의 첫 번째 공간인 엽육 세포는 C3 식물과 같은 방식으로 명반응이 일어나는 곳이다. 따라서 C3 식물과 C4 식물 모두 엽육 세포에서 명반응이 일어난다는 이 선지는 적절한 진술이다.
②지문에 따르면 일반적인 식물인 C3 식물의 광합성은 잎에 있는 엽육 세포에서 주로 일어나며, C4 식물은 두 개의 공간에서 광합성이 진행된다는 특징이 있다. C4 식물의 엽육 세포에서 명반응과 탄소 저장이 이루어지고, 유관속초 세포에서 캘빈 회로가 작동하여 포도당이 형성된다. 따라서 이 선지는 적절한 진술이다.
③지문에 따르면 지구상 대부분의 식물은 이산화 탄소와 RuBP가 결합하여 생성되는 첫 화합물이 3탄당임을 고려하여 C3 식물이라고 부른다. 따라서 C3 식물이라는 이름이 첫 화합물인 3탄당에서 유래하였다는 이 선지는 적절한 진술이다.
④지문에 따르면 C3 식물에서는 기공을 통해 흡수한 이산화 탄소가 캘빈 회로에서 RuBP와 결합하여 포도당 생성에 쓰인다. 그러나 C4 식물에서는 기공을 통해 흡수한 이산화 탄소가 먼저 엽육 세포에서 PEP와 결합하여 4탄당을 형성하고, 이 4탄당이 유관속초 세포로 이동한 후 분해되어 이산화 탄소를 배출하며, 그 이산화 탄소가 캘빈 회로에 공급된다. 즉 C4 식물은 기공으로 흡수한 이산화 탄소를 캘빈 회로에 직접 투입하는 것이 아니라 4탄당이라는 중간 단계를 거친다. 따라서 이 선지는 적절하지 않은 진술이다.
⑤지문에 따르면 C4 식물은 유관속초 세포 속의 이산화 탄소 농도를 높게 유지함으로써 C3 식물에 비해 높은 광합성 효율을 보인다. 따라서 이 선지는 지문의 내용에 부합하는 적절한 진술이다.
19.정답: ①
①지문에 따르면 4탄당이 유관속초 세포에서 분해되어 배출하는 이산화 탄소는 유관속초 세포 속에 농축되었다가 캘빈 회로를 통하여 포도당을 형성하는 데 쓰인다. 즉 이 이산화 탄소는 기공을 통해 외부로 방출되는 것이 아니라 유관속초 세포 내부에 농축되어 캘빈 회로에 사용되는 것이다. 따라서 이 선지는 적절하지 않은 반응이다.
②지문에 따르면 캘빈 회로로 포도당이 생성되려면 일정 수준 이상의 이산화 탄소 농도 등의 환경이 갖추어져야 하며, 그렇지 않으면 RuBP가 이산화 탄소와 결합하는 비율이 낮아져 포도당 생산의 효율이 떨어진다. 따라서 이산화 탄소 농도가 일정 수준에 미치지 못하면 결합 비율이 낮아진다는 반응은 적절한 반응이다.
③지문에 따르면 식물은 기공을 열어 산소를 배출하며, 기공은 산소를 배출할 때뿐만 아니라 이산화 탄소를 흡수할 때에도 열린다. 기공이 닫히면 산소 배출과 이산화 탄소 흡수가 모두 차단되므로, 기공이 닫힌 상태에서는 두 가지 기체의 이동 모두 이루어지지 못한다고 판단할 수 있다. 따라서 이 선지는 적절한 반응이다.
④지문에 따르면 명반응으로 발생하는 화학 에너지는 빛의 세기가 강할수록 많이 생성되지만, 일정 수준 이상으로 빛의 세기가 강해져도 생산량이 더 증가하지는 않는다. 따라서 빛을 더 강하게 해도 화학 에너지 생산에 한계가 있다는 반응은 지문에 부합하는 적절한 반응이다.
⑤지문에 따르면 4탄당은 엽육 세포에 저장되어 있다가 유관속초 세포로 이동한 후 분해되어 이산화 탄소를 배출하며, 배출된 이산화 탄소는 유관속초 세포 속에 농축되었다가 캘빈 회로를 통하여 포도당을 형성하는 데 쓰인다. 따라서 4탄당의 이동과 분해가 유관속초 세포에 이산화 탄소를 공급하고 농축하기 위한 과정이라는 반응은 적절한 반응이다.
20.정답: ②
①지문에 따르면 암반응은 포도당을 생성하고 부산물로 물이 생기는 단계이다. 캘빈 회로가 활발히 작동하여 포도당이 많이 생성되면 그에 수반되는 부산물인 물의 생성량도 함께 늘어날 것이라 추론할 수 있다. 따라서 이 선지는 적절한 진술이다.
②지문에 따르면 이산화 탄소 농도가 일정 수준에 미치지 못하면 RuBP가 이산화 탄소와 결합하는 비율이 낮아져 포도당 생산의 효율이 떨어진다고 서술되어 있다. 이는 이산화 탄소 공급이 부족해져도 RuBP 자체는 캘빈 회로 내에 여전히 존재하되 이산화 탄소와의 결합 비율이 낮아지는 것임을 의미한다. RuBP가 즉시 소멸하는 것이 아니라 결합할 이산화 탄소가 부족하여 활용되지 못하는 상태가 되는 것이다. 따라서 이 선지는 적절하지 않은 진술이다.
③지문에 따르면 이산화 탄소 농도가 일정 수준에 미치지 못하면 RuBP가 이산화 탄소와 결합하는 비율이 낮아지며, 이 결합으로 3개의 탄소가 결합한 3탄당이 형성된다. 결합 비율이 낮아지면 그 결과물인 3탄당의 형성량도 감소할 것이라 추론할 수 있다. 따라서 이 선지는 적절한 진술이다.
④지문에 따르면 기온이 높거나 날씨가 건조할 때 식물은 수분 손실을 방지하기 위해 기공을 닫는다. 반대로 서늘하고 습한 환경에서는 수분 과다 배출의 우려가 없으므로 기공을 정상적으로 열 수 있다고 추론할 수 있다. 기공이 열려 있으면 이산화 탄소를 흡수하여 캘빈 회로에 공급할 수 있으므로 포도당 생산이 원활할 것이다. 따라서 이 선지는 적절한 진술이다.
⑤지문에 따르면 C4 식물의 엽육 세포에서 PEP가 이산화 탄소와 결합하여 4탄당을 형성하고, 이 4탄당이 유관속초 세포로 이동하여 분해됨으로써 이산화 탄소가 배출되어 농축된다. PEP와 이산화 탄소의 결합이 원활하지 않으면 4탄당의 형성이 줄어들고, 유관속초 세포로 이동하여 분해될 4탄당도 줄어들어 농축되는 이산화 탄소의 양이 감소할 것이라 추론할 수 있다. 따라서 이 선지는 적절한 진술이다.
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