과학	들풀에서 줍는 과학
비문학 독해

동물이건 식물이건 스트레스를 받는다. 동물은 스트레스를 받으면 그 자리를 회피하고, 그럴 수 없는 경우 식욕이 떨어진다거나 체중이 줄고, 혹은 활동이 둔화되어 그 징후를 쉽게 알아챌 수 있다. 하지만 식물의 경우 그 피해 증상을 포착하기까지 긴 시간이 필요하다. 그렇다면 식물도 스트레스를 받는다는 증거를 어떻게 찾아낼 수 있을까?

식물에게 가장 위협적인 스트레스 요인 1위는 저온이다. 주변 기온이 적정 생장 온도보다 낮아질 때 식물에게서 관찰되는 일차적인 현상은 성장과 물질대사 속도의 저하이다. 아열대 또는 열대 식물은 섭씨 0~10도의 온도에서 물질대사 속도가 현저하게 떨어지는데, 이는 식물의 호흡량을 측정하면 쉽게 확인할 수 있다.

이러한 현상은 세포막을 구성하는 지방산의 상태와 관계가 있다. 식물의 세포막은 동물의 세포막과 마찬가지로 반고체성인데, 만약 주변 기온이 너무 빠르게 낮아지면 지방산의 결정화가 촉진되면서 세포막 역시 반고체 상태에서 고체 상태로 바뀌게 된다. 이렇게 세포막이 단단해지면 세포막을 통한 물질의 이동이 제한을 받고, 세포막에 붙어 있는 여러 효소들의 기능이 저하된다.

이러한 현상은 식물의 종에 따라 다르게 나타나는데, 세포막을 구성하는 불포화 지방산과 포화 지방산의 비율이 식물에 따라 달라서 세포막의 결정화가 일어나는 임계 온도가 다르기 때문이다. 대체로 열대성 식물은 섭씨 10~13도에서, 온대성 식물은 섭씨 4~6도에서 최초의 냉해가 관찰된다고 한다. 세포막의 고체화가 저온에서 처음으로 관찰되는 심각한 피해라고 한다면, 그보다 더 낮은 온도에서 세포 속의 수분이 얼어서 세포 자체가 파괴되는 동해 현상은 가장 심각한 피해이다.

그렇다면 식물에게는 아무런 대비책도 없는 것일까? 식물도 동물과 마찬가지로 나름대로 준비에 만전을 기한다. 즉, 식물은 세포막 지방산의 비율을 어느 정도는 조절할 수 있는데, 만약 기온이 서서히 낮아진다면 그에 맞춰 불포화 지방산을 점차 많게 함으로써 세포막의 유동성을 정상적으로 유지할 수 있다. 또 세포 내부의 수분을 외부로 배출하여 세포액 농도를 높여서 얼음 결정이 만들어지지 못하도록 하기도 한다. 낙엽을 일찍 떨어뜨리거나 나무줄기의 외피를 두껍게 하는 것도 저온에서 살아남기 위한 수단이라고 할 수 있다.

이처럼 외부에서 받는 스트레스에 적응하는 과정을 순화(acclimation)라고 한다. ㉠기온이 낮아질 때 식물이 이에 순화할 시간적 여유를 가질 수 있는지의 여부는 곧 식물의 생존을 좌우하는 중요한 문제인 것이다.

지학사 Tsolution 비문학DB /

1. 위 글의 서술상 특징에 해당되는 것을 있는 대로 고른 것은?

ㄱ. 관찰 대상을 의인화함으로써 독자의 이해를 돕고 있다.

ㄴ. 논지와 관련된 질문을 던짐으로써 구성의 체계성을 높이고 있다.

ㄷ. 상식적인 관찰 결과를 먼저 제시한 후 그 배경의 과학적 과정을 설명하고 있다.

ㄹ. 상반된 행태를 보이는 사례를 보인 후 근본적인 층위의 현상을 추론하고 있다.

ㅁ. 대상의 발전, 변화 과정을 관찰한 후 발견해 낸 원리를 다른 대상에 적용하고 있다.

∣ 보기 ∣

① ㄱ, ㄴ, ㄷ	② ㄷ, ㄹ, ㅁ	③ ㄱ, ㄷ, ㄹ

④ ㄱ, ㄹ, ㅁ	⑤ ㄴ, ㄷ, ㅁ

2. 위 글을 통해 알 수 없는 것은?

① 식물이 스트레스를 받는 증거

② 식물 냉해의 세포학적 진행 과정

③ 저온과 고온에서 식물의 피해 양상

④ 식물과 동물의 스트레스 반응 차이

⑤ 식물이 저온 스트레스를 이겨 내는 방법

3. ㉠과 같이 말할 수 있는 전제로 적절한 것은?

① 저온 스트레스는 식물의 스트레스 중 가장 위협적인 것이다.

② 식물의 순화 능력은 오랜 진화 과정에서 얻어진 놀라운 능력이다.

③ 식물의 순화 방식은 매우 다양하고 복잡하여 그 실상을 파악하기 어렵다.

④ 식물은 고온에 노출되었을 때에도 저온에서와 비슷한 순화 과정을 보인다.

⑤ 모든 식물은 충분한 시간 여유가 주어진다면 모두 환경 변화에 순화할 수 있다.

4. 위 글에서 얻은 지식을 바탕으로 <보기>의 내용을 이해한 것으로 가장 적절한 것은?

불포화 지방산이 겨울잠의 비밀이라는 연구 결과가 나왔다. 윌터 아

놀드 교수 팀은 마멋(설치류의 일종)을 대상으로 연구를 진행했다. 마

멋은 겨울잠을 잘 때 체온을 0도 가까이 떨어뜨리고 물질대사 속도를

반 이하로 낮추지만, 심장 세포막에 불포화 지방산이 많아 심장은 멈추지

않는다. 아놀드 교수는 “마멋은 겨울잠을 자기 전 불포화 지방산이 든

음식을 많이 먹는데, 이때 섭취한 불포화 지방산이 심장으로 가는 것”

이라고 주장했다.

마멋▶

∣ 보기 ∣

① 동물도 저온 스트레스를 이겨 내기 위해 식물처럼 영양분을 저장하는 방법을 사용하는군.

② 식물에서와 같이 동물에서도 불포화 지방산이 세포막에 붙어 있는 효소들의 기능을 활성화시킬 수 있겠군.

③ 저온에서도 불포화 지방산의 도움으로 심장의 세포막이 유동적인 상태를 유지함으로써 생명을 유지할 수     있겠군.

④ 식물의 경우와 같이 불포화 지방산이 세포막을 부드럽게 해 세포 내 노폐물이 잘 배출되도록 도와주는      것이겠군.

⑤ 마멋은 추위를 이기기 위해 더 많은 영양을 공급하고자 세포막의 구조 성분인 불포화 지방산을 섭취하는     것이로군.

과학	들풀에서 줍는 과학
정답과 해설

▪ 해제

이 글은 저온으로 인해 식물이 받는 스트레스에 대해 설명한 것이다. 저온은 식물의 가장 큰 스트레스인데 그 결과 식물은 일차적으로 성장과 물질대사 속도가 저하된다. 이는 급격한 저온화로 인해 세포막이 고체 상태로 바뀌게 되고 그로 인해 물질의 이동이 제한되기 때문이다. 이에 대해 식물은 불포화 지방산을 증가시킴으로써 세포막의 유동성을 유지하려하거나 세포 내부의 수분을 외부로 배출하여 세포액이 얼지 않도록 한다. 이러한 식물의 순화 과정은 생존을 위한 노력이라 할 수 있다.

▪ 주제 식물의 냉해 과정과 생존 노력

▪ 특징 ① 도전과 응전의 관점에서 식물의 냉해를 고찰함

② 질문을 통해 과학적 진행 과정에 대한 독자의 관심을 유도함

▪ 짜임

1문단	식물이 받는 스트레스의 증거에 대한 의문
↓
2~3문단	저온으로 인한 식물 스트레스의 원인
↓
4문단	식물에 나타나는 냉해와 동해
↓
5문단	식물이 저온 스트레스에 대응하는 방식
↓
6문단	식물의 생존을 결정하는 문제, 순화

정답∣ 1. ①    2. ③    3. ⑤    4. ③

1. 서술상의 특징 파악

이 글에서는 식물도 스트레스를 받고 추위에 대비하여 준비에 만전을 다한다고 하는 등 대상을 의인화 하고 있으며, ‘식물도 스트레스를 받는다는 증거를 어떻게 찾아낼 수 있을까?’와 같이 논지전개를 돕는 질문을 던지며 글을 전개하고 있다. 또 냉해를 입거나 낙엽을 떨어뜨리는 등의 모습 뒤에 숨어 있는 식물의 과학적 대응 방식을 설명하고 있으므로 ㄱ, ㄴ, ㄷ이 적절한 지적임을 알 수 있다.

오답풀이

ㄹ. 이 글에는 글의 중심 사례인 ‘식물의 동해 과정과 그에 대한 대응’에 상반되는 사례가 나타나 있지 않다. 1문단에서 스트레스에 대한 대응 방식 측면에서 동물과 식물의 차이가 드러나 있기는 하지만, 이러한 현상에 대한 근본적인 층위의 설명은 제시되어 있지 않다.

ㅁ. 추위에 대응하는 식물의 과학적 메커니즘이 변화, 발전하는 모습 혹은 그러한 순응의 원리가 다른 대상에 적용되는 사례는 나타나 있지 않다.

2. 세부 정보 확인

이 글은 열대, 온대 식물이 겪는 냉해를 기술한 것으로, 고온에서 나타나는 식물 피해 과정은 서술되어 있지 않다.

오답풀이

① 2문단에서, 저온에서 식물의 성장과 물질대사 속도가 저하되는 것이 곧 식물이 스트레스를 받는 증거라고 하였다.

② 3문단에서 급격한 추위로 인해 세포막이 결정화되고 그로 인해 물질 이동이 제한된다고 하였다.

④ 1문단에서 동물은 식물과 달리 스트레스를 받으면 그 자리를 회피하거나 식욕이 떨어지고 체중이 주는 등 그 징후를 쉽게 알아챌 수 있다고 하였다.

⑤ 식물은 세포막의 불포화 지방산의 비율을 높이거나 세포 내 수분을 배출하거나 낙엽을 일찍 떨어뜨리고 외피를 두껍게 하는 등의 방식으로 냉해를 이겨 낸다고 하였다.

3. 전제의 파악

전제는 ‘조건, 근거’의 뜻이다. ㉠과 같은 단정을 가능하게 하는 조건은 ‘식물은 시간적 여유만 있다면 스트레스 하에서도 생존할 수 있다.’와 같은 정도의 내용일 것이다.

오답풀이

① 이와 같은 내용은 ㉠과 역접 관계를 가지므로 ‘전제’가 될 수 없다.

② 오히려 ㉠이 ②의 전제 혹은 근거가 될 수 있다.

③ ‘실상을 파악하기 어렵다’고 했으므로 ㉠과 같은 단언을 뒷받침할 수 없는 내용이다.

④ ‘고온에서의 식물의 순화 과정’은‘저온에서 식물 순화 과정의 특징’을 지적한 ㉠의 뒷받침 내용이 될 수 없다.

4. 다른 자료에 적용

본문의 내용에 의하면, 불포화 지방산의 비율이 높으면 세포막의 유동성이 유지되어 저온에서 세포막의 결정화가 일어나지 않으며, 결국 냉해를 입지 않게 된다. 즉, 식물이 냉해를 입는 가장 직접적인 원인은 세포막의 결정화인데, 불포화 지방산의 비율이 높아지면 이를 막을 수 있다는 것이다. <보기>에서는 마멋이 겨울잠을 자기 전 불포화 지방산이 든 음식을 많이 먹어 둠으로써 저온에서도 심장 기능을 유지한다고 하였는데, 본문 내용으로 볼 때 이는 불포화 지방산의 비율이 높아짐으로써 세포막의 유동성이 유지되었기 때문으로 볼 수 있다. 이러한 추리에서 전제가 되는 것은 본문의 3문단으로, 여기에서는 식물과 동물의 세포막은 모두 반고체성임을 밝히고 있다.

오답풀이

① 이 글은 식물의 영양분 저장 메커니즘에 관한 것이 아니다.

② 이 글에는 세포막에 붙어 있는 효소의 기능에 관한 설명은 자세히 나타나 있지 않다.

④ 이 글은 노폐물이 아니라 영양 물질이 추위로 인하여 세포막을 통과하기 어렵게 되는 메커니즘에 관해 설명하고 있다.

⑤ 마멋이 ‘더 많은 영양을 공급하고자’ 불포화 지방산을 섭취한다고 볼 수 없다. 마멋은 에너지 소모를 최소화하기 위해 물질대사 속도를 낮추는 것일 뿐이다.