01. 생물의 특성

○ 개념 빈칸 완성

송원고등학교 3학년 생명과학 자료집

□ 생물체는 구조적·기능적 단위인

로 이루어져 있다.

•

: 하나의 세포로 이루어져 있다. □ 짚신벌레, 아메바 등

•

: 여러 개의 세포가 조직적·유기적으로 구성된다. □ 코끼리, 소나무 등

□

: 생물체 내에서 생명 현상을 유지하기 위해 일어나는 모든 화학 반응으로,

가 관여하고

이 함께 일어난다.

자료&플러스

□ 자극에 대한 반응 :

이란 생물체 내외의 환경 변화를 말하며,

은 자극에 대해 생물체에서 일어나는 상태 변화 이다.

□ 식물이 빛을 향해 자란다.

□

: 생물이 자극에 대하여 몸 안의 상태를 일정하게 유지하려는 성질을 말하며,

와

을 통해 조절된다.

□ 체온 조절, 혈당량 조절, 삼투압 조절

□

: 다세포 생물에서 생식 세포의 수정으로 생성된 수정란이 개체가 되는 과정이다.

□ 개구리 알 → 올챙이 → 개구리

□

: 발생한 개체가 세포 분열을 통해 세포 수를 증가하면서 자라는 과정이다.

□ 어린 개구리 → 성체 개구리

□ 생식 : 생물이 자손을 만드는 현상을 말하며,

과

으로 구분한다.

무성 생식

유성 생식

수정 없이 번식 →

유전적 구성

□ 아메바는 분열법으로 새로운 개체 형성

생식 세포의 수정을 통해 번식 →

유전적 구성

□ 부모의 정자와 난자의 수정을 통해 아이가 태어남

□

: 생식을 통해 어버이의 형질이 자손에게 전달되는 현상이다.

□ 어머니가 적록 색맹이면 아들도 적록 색맹이다.

□ 적응과 진화 :

이란 생물이 환경 조건에 알맞게 몸의 형태, 기능, 생활 습성 등을 변화시키는 현상이며, 생물이 여러 세대를 거치면서 환경에 적응한 결과 유전자가 변하여 새로운 종으로 분화되는 현상을

라고 한다.

□ 선인장은 잎이 변한 가시가 있어 물의 손실이 최소화된다.

바이러스는

속에

(DNA 또는 RNA)이 들어 있는 구조이다

바이러스는

특성과

특성을 함께 가지고 있다.

생물적 특성

무생물적 특성

•

과

을 가지고 있다.

•살아 있는 생명체 내에서

와 자기 증식을 할 수 있다.

•증식 과정에서 유전 현상과

가 나타난다.

•세포 구조를 갖추지 못하였다.

•세포막이 아닌

로 싸여 있다.

•대개 자체

가 없다.

•스스로

를 하지 못한다.

→ 구조적으로 매우 단순하고 원시적인 형태지만

내에서만 생물적 특성을 나타내므로 지구상에 나타난 최초의 생명체로 볼 수 없다.

바이러스는 세균보다 크기가 작아

를 통과한다.

자료&플러스

담배 모자이크병에 걸린 담뱃잎의 즙을 짜서 세균 여과기에 통과시킨 후 여과기를 통과한 여과액을 건강한 담뱃잎에 발라준 결과 담배 모자이크병이 발생 하였다. □ 바이러스는 세균보다 크기가

.

02. 생명 과학의 탐구

○ 개념 빈칸 완성

□ 과학의 탐구 방법 :

탐구 방법과

탐구 방법이 있다.

□ 귀납적 탐구 방법 :

을 통해 일반적인

을 도출해 내는 탐구 방법이다. 귀납적 탐구 방법에는

단계가 없다.

□ 연역적 탐구 방법 : 관찰을 통해 인식된 문제를 해결하기 위해 잠정적 답인

을 세우고 이를 검증하는 탐구 방법이다.

단계

특징

관찰 및 문제 인식

자연 현상의 관찰을 통해 문제점을 인식하는 단계이다.

□ 고기 조각에서 구더기는 우연히 발생하는 것일까?

가설이란 관찰된 현상이나 인식된 문제에 대한 잠정적인 설명일 수 있다.

□ ‘고기 조각에 생긴 구더기는 파리로부터 생긴다.’라고 가정하였다.

탐구의 설계 및 수행

실험을 할 때는 실험 결과에 대한 타당성을 높이기 위해 대조군을 설정하여

과 비교하는

을 수행한다.

□ 한쪽 병에는 고기 조각을 넣고 뚜껑을 덮지 않았고, 다른 병에는 고기 조각을 넣고 천으로 덮은 후 그대로 방치하였다.

결과 분석

실험을 수행하여 얻은 결과를 분석한다.

□ 뚜껑을 덮지 않은 병에는 구더기가 발생하였고, 천으로 덮은 병에는 구더기가 발생하지 않았다.

결론 도출

결론이 가설과 일치하지 않으면 다시

을 설정하여 탐구 과정을 진행한다. 실험을 통해 얻은 결과와 가설의 일치 여부를 확인하여 결론을 내린다.

□ 고기 조각에 생긴 구더기는 파리로부터 발생하였다.

□ 대조 실험 : 실험 결과의 타당성과 신뢰성을 높이기 위해 실험군 외에

을 설정하여 수행하는 실험이다.

•

: 검증하려는 요인을 변화시키는 집단

•

: 실험군과 비교하기 위해 검증하려는 요인을 변화시키지 않은 집단

□ 변인 : 실험 결과에 영향을 미치거나 실험에 영향을 받을 수 있는 요인을 말하고,

(

,

)과 종속 변인이 있다.

자료&플러스

•독립 변인: 실험 결과에 영향을 줄 수 있는 요인으로

에 해당

- 조작 변인: 실험에서 의도적으로

시키는 변인

- 통제 변인: 실험하는 동안 일정하게

시키는 변인

•종속 변인: 조작 변인의 영향을 받아 변하는 변인으로 실험

에 해당

□ 연역적 탐구 방법의 예

단계

예

관찰 및 문제 인식

상한 우유에 세균 A가 많이 있는 것을 관찰하고, 상한 우유와 세균 A와의 관계에 의문을 가지게 되었다.

세균 A가 우유를 상하게 할 것이다.

탐구의 설계 및 수행

완전 멸균된 우유가 든 병을 2개 준비하여 병 (가)에는 세균 A를 넣고(실험군), 병 (나)에는 세균 A를 넣지 않은(대조군) 후 두 병 모두 일정한 온도를 유지하였다.

•조작 변인:

•

: 우유의 양, 일정한 온도 등

결과 분석

병 (가)의 우유는 상하였고, 병 (나)의 우유는 상하지 않았다.

결론 도출

세균 A가 우유를 상하게 한다.

3. 세포의 생명 활동

○ 개념 빈칸 완성

□ 물질대사 : 생물체 내에서 일어나는 물질의 화학 반응을

라 하고,

과

이 있다.

•

물질 →

물질

•에너지

(흡열 반응)

•□ 광합성, 단백질 합성

•

물질 →

물질

•에너지

(발열 반응)

•□ 세포 호흡, 소화

<동화 작용(흡열 반응)>

<이화 작용(발열 반응)>

□ 물질대사의 특징 :

가 관여하는 반응이고, 에너지 출입이 따르기 때문에

라고도 한다.

□ 세포 호흡: 대표적인 이화 작용이다. 세포에서 영양소가 분해되어 세포의 생명 활동에 필요한 에너지(ATP)를 얻는다.

자료&플러스

•세포 호흡의 장소 :

(주된 반응)와

(일부 반응)

• 세포 호흡의 과정 : 포도당은 세포질을 거쳐 미토콘드리아에서 물( [eqn: {H}_{2}{O}] )과 이산화 탄소( [eqn: {C}{O}_{ 2}] )로 최종 분해된다. 이 과정에서 산소( [eqn: {O}_{2 }] )가 이용되고 에너지가 방출된다. 이때 방출된 에너지의 약  40 % 는

에 화학 에너지 형태로 저장되고, 나머지(약  60 % )는

로 방출된다. [eqn: {C} _{6}{H} _{12}{O} _{6}+6{O} _{2}+6{H} _{2}{O}] →  [eqn: 6{C}{O}_{2}+12{H} _{2}{O}] + 에너지( 38ATP+ 열에너지)

□ 호흡 기질 : 세포 호흡에 이용되는 영양소를

이라고 하며, 가장 많이 이용되는 영양소는 포도당과 같은

이지만, 단백질과 지방도 세포 호흡에 이용된다.

□ ATP : 생명 활동에 직접 이용되는 에너지 저장 물질이며, 아데노신(

+

)에 3개의

이 붙은 구조이다.

□

에 저장된 에너지는 열·빛·전기·화학·기계적 에너지 등으로 전환되어 이용된다.

4. 기관계와 에너지 대사

○ 개념 빈칸 완성

□ 소화계, 순환계, 호흡계, 배설계는각각 특정한 기능을 수행하면도 서로 협력통합 작용한다.

□ 영양소의 소화: 3대 영양소인

,

,

은 분자의 크기가 커서 세포막을 통과하지 못하므로 소화 과정을 통해 흡수 가능한 형태인

,

,

,

등 작은 분자로 분해한다.

□ 영양소의 흡수와 이동: 수용성 영양소는 소장 융털의

으로, 지용성 영양소는 소장 융털의

으로 흡수되어 순환계를 통해 심장으로 이동된 후 온몸으로 이동된다.

□   노폐물의 생성과 배설: 세포에서 포도당과 지방이 분해되면 물과 이산화 탄소가 생성되고, 아미노산이 분해되면 물과 이산화 탄소 이외에

가 생성된다.

영양소

노폐물

기관

배설 경로

탄수화물, 지방, 단백질

이산화 탄소

폐

날숨으로 배설

물

폐, 콩팥

, 오줌으로 배설

단백질

암모니아

콩팥

에서 요소로 전환된 후 오줌으로 배설

□ 오줌의 생성:

,

,

를 거쳐 오줌이 만들어진다.

여과

혈액의 일부는 콩팥에서 여과되어 원뇨가 된다. 분자의 크기가 작은 물, 무기 염류,

,

,

등은 여과되고, 분자의 크기가 큰

,

과

등은 여과되지 않는다.

재흡수

여과된 원뇨가

을 지나는 동안 일부 물질들이 세뇨관을 둘러싼

으로 이동하는 과정을 재흡수라고 한다.

분비

모세 혈관에 있던 물질이 세뇨관으로 이동하는 과정을

라고 한다.

□ 순환계는

계에서 흡수한 영양소와

에서 흡수한 산소를 조직 세포에 공급하고, 조직 세포에서 생성된 노폐물과 이산화 탄소를

나 호흡계로 운반하는 일을 담당한다.

5. 자극의 전달, 근육의 수축

○ 개념 빈칸 완성

□

: 신경계를 이루는 구조적·기능적 단위이다.

•핵과 미토콘드리아 존재

•뉴런의 생명 활동 조절

다른 뉴런이나 세포로부터 자극을 받아들임

흥분을 다른 뉴런이나 직으로 전달

□ 뉴런의 구분(말이집의 유무에 따라):

신경과

신경으로 구분된다.

구분

특징

구조

말이집 신경

•축삭돌기가 말이집으로 둘러싸여 있는 신경

•흥분이 랑비에 결절에서만 일어나는

가 일어남

•민말이집 신경에 비해 흥분 전도 속도가

민말이집 신경

•축삭돌기에

이 없는 신경

•말이집 신경에 비해 흥분 전도 속도가

□ 뉴런의 구분(기능에 따라)  :

,

,

으로 구분된다.

감각 뉴런

(구심성 뉴런)

•감각기의 자극을 연합 뉴런으로 전달하는 뉴런

•가지돌기가 긴 편이고,

가 축삭돌기 한쪽 옆에 있음

운동 뉴런

(원심성 뉴런)

•연합 뉴런으로부터 반응 명령을 전달받아 반응기로 흥분을 전달하는 뉴런

•

끝이 반응기에 분포, 축삭돌기가 길게 발달

연합 뉴런

와

를 구성하는 뉴런, 감각 뉴런과 연합 뉴런을 연결

□

에서 발생한 흥분은

을 거쳐

으로 전달되고, 그 후

을 통해 근육 등의

에 전해져 반응이 나타난다.

□ 흥분의 전도:

가 뉴런을 통해 이동하는 현상이다.

□ 분극: 자극을 받고 있지 않은 뉴런은 세포막을 경계로 상대적으로 안쪽은

를, 바깥쪽은

를 띤다. 이러한 상태를 분극이라 하고, 이때 나타나는 막전위를

라고 한다.

구분

특징

분극의 원인

신경 세포막의

는 ATP를 이용하여 [eqn: Na^+] 은 세포 바깥쪽으로 배출하고  [eqn: K^+] 은 세포 안쪽으로 끌어들인다. 이때 세포 안으로 들어온  [eqn: K^+] 은 일부 열려 있는

를 통해 세포 바깥쪽으로 확산될 수 있지만, [eqn: Na^+] 은

가 대부분 닫혀 있어 세포 안으로 거의 확산되지 못해 세포 안팎의 이온 분포가 불균등해진다. 그 결과 상대적으로 세포 안보다 세포 밖에 양이온이 많아 세포 내부는 음( - )전하, 외부는 양( + )전하를 띤다.

분극 상태에서의 세포 안팎의 전위차를 말하며, 보통 -60 ~ -90 mV 이다.

□ 탈분극: 뉴런이 역치 이상의 자극을 받으면 자극받은 부위에

가 열리면서 [eqn: Na^+] 에 대한

이 커진다. 이에 따라 [eqn: Na^+] 이 세포

으로 급격하게 이동하며, 분극 상태에서 벗어나 막전위가 상승하는 탈분극이 일어난다.

자료&플러스

활동 전위: 탈분극으로 막전위가 역치 전위를 넘으면 세포막의 [eqn: Na^+] 통로가 더 많이 열려 세포 외부의  [eqn: Na^+] 이 세포 내부로 대량

된다. 이에 막 내부의 전위는 +30 ~ +40 mV로 역전된다. 이때의 막전위 변화를

라 하고, 크기가 약 105 mV이다.

□ 재분극: 탈분극으로 인해 막전위가 최고점에 이르면

는 빠른 속도로 닫혀 [eqn: Na^+] 에 대한 투과성이 줄어들고 대부분의

가 열려 [eqn: K^+] 의 투과성이 높아진다. 이 때문에 막전위가 다시 낮아지는데, 이를

이라고 한다. 이후

에 의해 이온이 재배치되어 자극 이전의 휴지 전위 상태인 분극 상태로 돌아간다.

구분

특징

① 분극 : 뉴런이 자극을 받기 전에는

의 작용에 의해 분극 상태가 된다.

② 탈분극: 역치 이상의 자극에 의해

가 열리고 [eqn: Na^+]이 세포막 안쪽으로 확산되어 탈분극이 일어난다.

③ 재분극: 세포막 안쪽의 전하가 (+)가 되면 대부분의

가 열리고 [eqn: K^+]이 바깥쪽으로 확산되어 재분극이 일어난다.

④ 분극: 재분극이 일어난 부위는

의 작용으로 다시 분극 상태가 된다.

□ 흥분의 전달: 뉴런에서 흥분이

을 거쳐 다음 뉴런의

나

로 전달되는 현상이다.

자료&플러스

뉴런의 축삭돌기 말단부와 다른 뉴런의 가지돌기나 신경 세포체가 틈을 두고 접한 부위

흥분의

전달 과정

시냅스 전 뉴런의 흥분이 축삭돌기 말단에 전도되면

에 있는

이 시냅스 틈으로 분비된다. 이 신경 전달 물질로 인해

의 이온 통로가 열리면,

이유입되어 탈분극이 일어난다.

흥분

전달 방향

시냅스 소포는

에 있기 때문에 흥분의 전달은 축삭돌기 말단에서 다음 뉴런의

나

쪽으로만 진행된다.

근육 섬유: 하나의 세포에 여러 개의 핵이 있는

이다.

자료&플러스

• 골격근: 여러 개의

로 구성되어 있고, 하나의

는 미세한

로 구성되어 있다.

• 근육 원섬유:

와

로 구성되어 있으며, 근육 원섬유 마디가 반복적으로 나타난다.

골격근의 수축 원리: 액틴 필라멘트가 마이오신 필라멘트 사이로 미끄러져 들어가

가 짧아지면서 근수축이 일어난다.

•근수축 시 액틴 필라멘트와 마이오신 필라멘트의 길이는 변화가 없지만, 액틴 필라멘트가 마이오신 필라멘트 사이로 미끄러져 들어가 액틴 필라멘트와 마이오신 필라멘트의 겹치는 부분이 늘어난다.

•

의 길이는 변하지 않는다.

•

,

,

의 길이가 짧아진다.

근수축의 에너지원: 근육 원섬유가 반복적으로 수축하기 위해서는 ATP  필요한데, 이 ATP는

와

과정에서 생성된다.

→ 크레아틴 인산이

으로 분해되면서 ATP를 빠르게 생산하지만 지속되는 시간은 짧다. 그 이후에는 글리코젠이 분해되어 만들어진

과

,

을 이용한 세포 호흡으로부터 ATP가 공급된다.

6. 신경계

□ 사람의 신경계는 크게

신경계와

신경계로 구분한다.

□ 중추 신경계:

와

로 구성된다.

□ 뇌:

,

,

,

,

,

로 구성된다.

대뇌

• 겉질은 신경 세포체가 모인

, 속질은 축삭돌기가 모인

이다. □ 겉질은 기능에 따라 감각령, 운동령, 연합령으로 구분하고, 위치에 따라 전두엽, 두정엽, 측두엽, 후두엽으로 구분한다.

•고등 정신 활동과 감각,

의 중추이다.

소뇌

•몸의

을 유지하는 중추이다.

•대뇌에서 시작된 수의 운동이 정확하고 원활하게 일어나도록 조절한다.

중뇌

•소뇌와 함께 몸의 평형을 조절한다.

•

운동과

의 크기를 조절하는 중추이다.

간뇌

•시상과

로 구분된다.

• 시상 하부는 자율 신경계와 내분비계의 조절 중추로서 체온 조절, 혈당량 조절, 삼투압 조절 등

에 중요한 역할을 한다.

뇌교

• 중간뇌와 아래쪽의 연수의 위쪽 사이에 위치한다. 소뇌의 좌우 반구를 다리처럼 연결하고 있다.

• 소뇌와 대뇌 사이의

하며,

에 관여한다.

연수

•대뇌에 연결되는 대부분의 신경이

하는 장소이다.

•심장 박동, 호흡 운동, 소화 운동을 조절하고, 기침, 재채기 등의 반사 중추이다.

□ 척수: 대뇌와 달리 겉질은

, 속질은

이며,

신경의 다발이 전근을 이루고,

신경의 다발이 후근을 이룬다.

□ 대뇌의 판단과 명령에 따라 일어나는 의식적인 반응과 대뇌가 관여하지 않고 척수, 연수, 중뇌 등을 중추로 일어나는

반사가 있다.

반사

반응

반사

무릎 반사, 회피 반사, 배변·배뇨 반사

반사

재채기, 하품, 침 분비

반사

동공 반사, 안구 운동

<무조건 반사>

□ 말초 신경계: 기능에 따라

신경계와

신경계로 구분되며, 해부학적으로는

에서 뻗어 나온 뇌신경과 척수에서 뻗어 나온

신경으로 구분된다.

체성

신경계

•주로

의 지배를 받는다.

• 감각 기관에서 받아들인 자극을 뇌로 전달하는

신경과 중추 신경계에서 내린 명령을 골격근으로 전달하는

신경으로 구성된다.

자율

신경계

•대뇌의 직접적인 지배를 받지 않으며,

,

,

,

의 조절을 받는다.

•주로 소화 기관, 순환 기관, 호흡 기관, 내분비 기관 등에 분포한다.

•반응기와 중추 신경 사이에

가 존재하여  2 개의 뉴런이 연결된 구조이다.

•교감 신경과 부교감 신경으로 구성되며, 이들의

작용에 의해 항상성이 조절된다.

□

신경은 몸을 긴장 상태로 만들어 갑작스런 환경 변화에 대응하도록 조절하고,

신경은 긴장 상태에 있던 몸을 평상시의 상태로 회복시키고 완만한 환경 변화에 대응하도록 조절한다.

구분

시냅스 전 뉴런의

신경 세포체 위치

뉴런의 길이

신경 전달 물질

교감 신경

가운데 부분

•시냅스 전 뉴런 :

•시냅스 후 뉴런 :

•시냅스 전 뉴런 :

•시냅스 후 뉴런 :

부교감 신경

와

, 척수의 아래 부분

•시냅스 전 뉴런 :

•시냅스 후 뉴런 :

•시냅스 전 뉴런 :

•시냅스 후 뉴런 :

자료&플러스

구분

동공

심장 박동

혈압

방광

소화액 분비

혈당량

교감 신경

촉진

확장

증가

부교감 신경

억제

수축

감소

□ 체성 신경계와 자율 신경계의 운동 뉴런(원심성 뉴런) 비교

체성 신경계
자율 신경계

□ 중추 신경계 이상으로 알츠하이머병, 파킨슨병 등이 나타날 수 있고, 운동 신경 이상으로 루게릭병이 나타날 수 있다.