바이오화학제품제조기사 필기 기출문제복원 (2004-05-23)

바이오화학제품제조기사 2004-05-23 필기 기출문제 해설

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바이오화학제품제조기사
(2004-05-23 기출문제)

목록

1과목: 미생물공학

1. 글루탐산 발효시, 사용균주가 올레산(oleic acid) 영양요구주(auxotroph)일 때, 이 발효에서 탄소원으로 사용할 수 없는 물질은?

  1. 포도당
  2. n-파라핀(paraffin)
  3. 자당(sucrose)
  4. 사탕수수 당밀액(cane molasses)
(정답률: 93%)
  • 올레산 영양요구주는 올레산을 스스로 합성하지 못해 외부에서 공급받아야 하는 균주입니다. n-파라핀(paraffin)은 탄소원으로 사용할 수 없는 물질이므로 정답입니다.
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2. 다음 중 DNA의 기본 단위인 뉴클레오티드를 구성하는 물질이 아닌 것은?

  1. 지방산
  2. 당
  3. 염기
  4. 인산
(정답률: 99%)
  • 뉴클레오티드는 당, 인산, 염기 세 가지 성분이 결합하여 구성됩니다. 지방산은 지질의 구성 성분으로 DNA 구조와는 관련이 없습니다.
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3. 시트르산 (citric acid)의 생산 공정에서 원활한 수율을 얻기 위해 가장 중요한 요건은?

  1. 산소 공급 차단
  2. 철 이온 제거
  3. 중금속이온 첨가
  4. 저온처리
(정답률: 56%)
  • 시트르산 생산 시 철 이온($Fe^{2+}$)은 시트르산 합성에 관여하는 효소인 아코니타아제(aconitase)의 활성을 억제하므로, 높은 수율을 얻기 위해서는 철 이온 제거가 필수적입니다.
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4. 포도당을 이용하여 글루콘산을 생산하고자 할 때 관련되지 않는 효소는?

  1. galactosidase
  2. catalase
  3. glucose oxidase
  4. mutarotase
(정답률: 54%)
  • 포도당을 글루콘산으로 전환하는 과정에는 glucose oxidase, catalase, mutarotase 등이 관여하지만, galactosidase는 갈락토스를 분해하는 효소이므로 관련이 없습니다.
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5. 탄소원과 에너지원으로 유기물을 사용하는 미생물은?

  1. 화학합성유기종속영양주(chemoorgano heterotroph)
  2. 화학합성유기영양주(chemoorganotroph)
  3. 종속영양주(heterotroph)
  4. 화학합성유기독립영양주(chemoorgano autotroph)
(정답률: 80%)
  • 에너지원과 탄소원 모두 유기물을 사용하는 미생물을 화학합성유기종속영양주(chemoorgano heterotroph)라고 합니다.

    오답 노트
    화학합성유기독립영양주: 에너지원은 유기물을 쓰지만 탄소원은 무기물($CO_{2}$ 등)을 사용함
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6. Alcohol 발효를 위한 비당화 발효에 사용될 수 있는 기질은?

  1. 전분(starch)
  2. cellulose
  3. 폐당밀
  4. 밀기울
(정답률: 68%)
  • 비당화 발효는 당화 과정 없이 바로 발효가 가능한 단당류나 이당류 형태의 기질을 사용하는 방식입니다. 폐당밀은 당분 함량이 높아 별도의 당화 과정 없이 바로 알코올 발효에 사용할 수 있는 최적의 기질입니다.

    오답 노트
    전분(starch), cellulose: 다당류이므로 반드시 당화 과정이 필요함
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7. β -lactam 항생물질인 penicillin에 대한 옳은 설명은?

  1. Penicillin G는 산(acid)에 불안정하다.
  2. Ampicillin은 생합성(synthetic) penicillin이다.
  3. Penicillin V는 반합성(semisynthetic) penicillin이다.
  4. 현재 임상적으로 많이 사용되는 것은 penicillin X이다.
(정답률: 85%)
  • Penicillin G는 천연 페니실린으로, 위산과 같은 산성 조건에서 쉽게 분해되어 불안정하다는 특징이 있습니다.

    오답 노트
    Ampicillin: 반합성 penicillin
    Penicillin V: 산에 강한 천연 penicillin
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8. 플라스미드를 함유한 유전자 재조합 미생물에서 각 세대별로 플라스미드 미함유세포가 생길 확률(P)은 0.01이고, 이 때 각 세포의 비성장속도비(α =μ -/μ +)는 1.2이다. 종균주는 1 mL 배양을 이용하여 여러 단계를 거쳐 배양되었으며 각 단계에서의 종균량은 1%로 하였다. 세포가 1 ton 발효조에서 완전히 성장했을 때 플라스미드의 안정성을 몇 % 인가?

  1. 80%
  2. 65%
  3. 55%
  4. 40%
(정답률: 51%)
  • 플라스미드 안정성은 세대수가 증가함에 따라 미함유 세포의 비율이 증가하며 감소합니다. 주어진 조건에서 비성장속도비 $\alpha$가 $1$보다 크므로 미함유 세포가 더 빠르게 성장하여 안정성이 급격히 떨어지는 상황입니다.
    ① [기본 공식] $S = \frac{1}{1 + P \alpha^n}$
    ② [숫자 대입] $S = \frac{1}{1 + 0.01 \times 1.2^{20}}$
    ③ [최종 결과] $S = 0.55$
    따라서 플라스미드 안정성은 $55\%$ 입니다.
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9. 미생물 배양용 한천배지를 제조할 때 통상적으로 사용하는 한천의 농도로 적당한 것은?

  1. 0.5%
  2. 1.5%
  3. 3.0%
  4. 5.0%
(정답률: 82%)
  • 미생물 배양을 위한 고체 배지를 만들 때, 적절한 강도와 투명도를 유지하며 미생물이 이용하지 않는 한천(Agar)의 일반적인 최적 농도는 $1.5\%$ 입니다.
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10. 곰팡이와 같은 균사체를 형성하는 미생물의 growth curve를 측정하는데 알맞는 방법은?

  1. 평판배양법
  2. 탁도측정법
  3. 균체중량 측정법
  4. 현미경 검경법
(정답률: 78%)
  • 곰팡이와 같은 균사체 형성 미생물은 배양 시 덩어리를 형성하여 불균일하게 분포하므로, 탁도나 현미경 관찰로는 정확한 성장을 측정할 수 없습니다. 따라서 균체를 회수하여 무게를 재는 균체중량 측정법이 가장 적절합니다.

    오답 노트
    평판배양법, 탁도측정법, 현미경 검경법: 균일하게 분산된 세포 측정에 적합함
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11. 산업적 발효배지내에 불용성 입자가 다수 포함되어 있을 경우 살균조작에 대한 설명으로 맞는 것은?

  1. 살균온도를 높이고 살균시간을 줄인다.
  2. 살균온도를 높이고 살균시간을 늘인다.
  3. 살균온도를 낮추고 살균시간을 줄인다.
  4. 살균온도를 낮추고 살균시간을 늘인다.
(정답률: 83%)
  • 배지 내에 불용성 입자가 많으면 열전달 효율이 떨어지고 입자 내부에 미생물이 보호되어 살균이 어려워집니다. 따라서 완전한 살균을 위해 살균온도를 높이고 살균시간을 늘려야 합니다.
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12. 효모를 이용하여 포도당(C6H12O6)으로부터 에탄올(C2H5OH)을 발효생산하고자 한다. 포도당이 전부 에탄올로 전환된다고 할 때 100g의 포도당으로부터 얻을 수 있는 에탄올의 양은?

  1. 100g
  2. 92g
  3. 51g
  4. 46g
(정답률: 84%)
  • 포도당 1몰이 발효되면 2몰의 에탄올과 2몰의 이산화탄소가 생성되는 화학 양론적 관계를 이용합니다.
    ① [기본 공식] $\text{Ethanol mass} = \text{Glucose mass} \times \frac{2 \times \text{MW of Ethanol}}{\text{MW of Glucose}}$
    ② [숫자 대입] $\text{Ethanol mass} = 100 \times \frac{2 \times 46.07}{180.16}$
    ③ [최종 결과] $\text{Ethanol mass} = 51.1$
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13. 다음 중 유산균 발효에 관여하지 않는 균주는?

  1. 락토바실러스 (Lactobacillus)
  2. 스트렙토코커스 (Streptococcus)
  3. 슈도모나스 (Pseudomonas)
  4. 류코노스톡 (Leuconostoc)
(정답률: 84%)
  • 유산균 발효는 락토바실러스, 스트렙토코커스, 류코노스톡과 같은 젖산균에 의해 수행됩니다. 반면 슈도모나스는 대표적인 비발효성 호기성 세균으로 유산균 발효에 관여하지 않습니다.
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14. 적어도 한 개의 프로브(probe)가 met-ala-cys의 아미노산 배열에 대한 정보를 수록한 세 개의 코돈과 일치하도록 하기 위해서는 몇 개의 다른 이종 혼합 프로브(hybridization probe)를 만들어야 하겠는가? (단, met의 코돈은 AUG, ala의 코돈은 GCU, GCC, GCA 또는 GCG, cys의 코돈은 UGU 또는 UGC이다.)

  1. 4
  2. 6
  3. 7
  4. 8
(정답률: 65%)
  • 각 아미노산을 지정하는 코돈의 가짓수를 모두 곱하여 가능한 모든 코돈 조합의 수를 구합니다.
    ① [기본 공식] $\text{Total Probes} = \text{met} \times \text{ala} \times \text{cys}$
    ② [숫자 대입] $\text{Total Probes} = 1 \times 4 \times 2$
    ③ [최종 결과] $\text{Total Probes} = 8$
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15. 다음 유기산 중에서 에탄올로부터 생산될 수 있는 최종산물은 어느 것인가?

  1. 글루콘산
  2. 아이타콘산
  3. 젖산
  4. 초산
(정답률: 74%)
  • 에탄올은 산화 과정을 통해 아세트알데하이드를 거쳐 최종적으로 초산(acetic acid)으로 전환될 수 있습니다.
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16. 방향족 아미노산이 아닌 것은?

  1. 트립토판 (tryptophan)
  2. 타이로신 (tyrosine)
  3. 폐닐알라닌 (phenylalanine)
  4. 라이신 (lysine)
(정답률: 90%)
  • 방향족 아미노산은 벤젠 고리와 같은 방향족 고리 구조를 가진 아미노산으로 트립토판, 타이로신, 폐닐알라닌이 이에 해당합니다. 라이신은 염기성 아미노산입니다.
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17. 한 유전자의 중간에 삽입 소자(insertion element)가 첨가되어 형성된 돌연변이주를 야생형(wild type)으로 복귀시키는 2차 돌연변이는?

  1. 삭제 돌연변이(deletion mutation)
  2. 삽입 돌연변이(insertion mutation)
  3. 침묵 돌연변이(silent mutation)
  4. 무의미 돌연변이(nonsense mutation)
(정답률: 64%)
  • 유전자에 삽입 소자가 추가되어 발생한 돌연변이를 다시 야생형으로 되돌리려면, 추가된 삽입 소자 부분을 다시 제거해야 하므로 삭제 돌연변이가 일어나야 합니다.
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18. 다음 설명 중 연속 배양법의 특징으로 잘못 설명된 것은?

  1. 장기적 운용이 가능하다.
  2. 경제적이다.
  3. 변수 조절이 용이하다.
  4. 배지의 오염이나 균주 역변이에 취약하다.
(정답률: 46%)
  • 연속 배양법은 정상 상태(Steady state)를 유지하여 변수 조절이 용이하고 장기 운용이 가능하지만, 장기간 운전 시 배지의 오염 가능성이 높고 균주의 역변이가 일어날 확률이 매우 큽니다. 또한, 멸균 및 정밀한 공급 장치 유지 비용 등으로 인해 단순히 경제적이라고 단정할 수 없습니다.
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19. 활성슬러지(activated sludge)법에 의한 생활하수의 처리에 관련이 없는 미생물은?

  1. 원생동물
  2. 곰팡이
  3. 호기성 박테리아
  4. 혐기성 박테리아
(정답률: 60%)
  • 활성슬러지법은 공기(산소)를 강제로 공급하여 유기물을 분해하는 호기성 처리 공법이므로, 산소가 없는 환경에서 활동하는 혐기성 박테리아는 이 공정의 주된 처리 기작과 관련이 없습니다.
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20. 다음 중 산업효소와 대표적 생산 균주간의 조합이 맞지 않는 것은?

  1. 알파 아밀레이즈-고초균 (Bacillus subtilis)
  2. 셀룰레이즈-효모
  3. 미생물 레넷-뮤코속 진균
  4. 포도당 이성화효소-방선균
(정답률: 67%)
  • 셀룰레이즈는 주로 Trichoderma 같은 곰팡이나 특정 세균에서 생산하며, 효모는 주로 알코올 발효나 단백질 생산에 이용됩니다.
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2과목: 배양공학

21. 사상곰팡이의 무성생식의 특징이 아닌 것은?

  1. 균사(hyphae)
  2. 포자(spore)
  3. 버딩(budding)
  4. 코니디아(conidia)
(정답률: 59%)
  • 버딩(budding)은 효모와 같은 단세포 진균에서 나타나는 출아법으로, 균사나 포자, 코니디아를 형성하는 사상곰팡이의 무성생식 방식과는 다릅니다.
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22. 미생물에 대한 설명 중 맞지 않은 것은?

  1. 운동성이 있는 미생물은 운동에 필요한 flagella와 cilia를 갖는다.
  2. 많은 미생물이 세포표면에 다당류로 이루어진 capsule이나 slime을 갖고있다.
  3. 원핵세포에서는 핵, mitochondria 등 subcellular organelle이 원형질체로부터 막으로 분리되어 있다.
  4. Mycoplasma를 제외한 많은 세균의 표면에는 결정형의 단백질로 이루어진 S-layer가 있다.
(정답률: 89%)
  • 원핵세포는 핵막이 없어 유전물질이 세포질에 퍼져 있으며, 미토콘드리아와 같은 막성 세포소기관(subcellular organelle)이 존재하지 않는 것이 특징입니다.
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23. 대량으로 동물세포를 배양할 때 어려운 점이 아닌 것은?

  1. 동물세포는 미생물보다 복잡하고 크다.
  2. 동물세포는 표면에 붙어서 성장한다.
  3. 동물세포는 번역후 변형능력이(post-translational modification) 좋다.
  4. 동물세포는 섬세한 플라즈마 막이 있다.
(정답률: 73%)
  • 번역 후 변형(post-translational modification) 능력은 동물세포가 미생물보다 우수한 점이며, 이는 고부가가치 단백질 생산을 위해 동물세포를 사용하는 핵심 이유이지 배양의 어려움(단점)이 아닙니다.
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24. 배지조성은 미생물 균체의 조성에 근거하여 만들어진다. 포도당을 탄소원으로 하여 탄소(C) 함량이 50%인 균체를 30 g/L 생산하려고 하는 경우에 필요한 포도당 공급량은? (단, 균체 1g을 생합성하는데 필요한 에너지량은 2g의 포도당이 완전 산화되어 얻어지는 에너지량과 같다고 가정)

  1. 약 50 g/L
  2. 약 100 g/L
  3. 약 150 g/L
  4. 약 200 g/L
(정답률: 67%)
  • 균체 생산에 필요한 포도당은 균체 구성 성분으로 들어가는 양과 에너지원으로 소모되는 양의 합으로 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$\text{Total Glucose} = \frac{\text{Cell Mass} \times \text{C content}}{\text{Glucose C ratio}} + (\text{Cell Mass} \times \text{Energy factor})$$
    ② [숫자 대입]
    $$\text{Total Glucose} = \frac{30 \times 0.5}{0.4} + (30 \times 2)$$
    ③ [최종 결과]
    $$\text{Total Glucose} = 37.5 + 60 = 97.5 \approx 100$$
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25. 단백질의 구조에 대한 설명 중 알맞는 것은?

  1. 1차구조란 아미노산 배열이 규칙적인 나선을 이룬 것을 말한다
  2. 2차구조란 아미노산 배열이 일정한 이중나선 구조를 이룬 것을 말한다
  3. 3차구조란 펩티드 사슬이 접혀서 구형 구조를 이룬 것이다
  4. 4차구조란 3차구조에 1차 구조가 혼합된 것을 말한다.
(정답률: 67%)
  • 단백질의 3차 구조는 펩티드 사슬이 입체적으로 접혀 형성된 구형의 3차원 구조를 의미합니다.

    오답 노트
    1차 구조: 아미노산의 단순 선형 배열
    2차 구조: $\alpha$-나선이나 $\beta$-병풍 구조
    4차 구조: 여러 개의 3차 구조 폴리펩타이드가 결합한 형태
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26. 화학적 에너지원에 의존하는 미생물은?

  1. 종속영양균(heterotroph)
  2. 화학합성 미생물(chemotroph)
  3. 영양요구주(auxotroph)
  4. 광합성 미생물(phototroph)
(정답률: 79%)
  • 에너지원을 기준으로 분류할 때, 빛 에너지를 이용하면 광합성 미생물, 화학 물질의 산화 과정에서 발생하는 화학적 에너지를 이용하면 화학합성 미생물로 정의합니다.
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27. 다음은 동물세포의 배양을 위해 고려해야 할 사항들이다. 옳지 못한 것은?

  1. 동물세포는 박테리아, 효모, 곰팡이등 보다 증식 속도가 휠씬 느리기 때문에 항생제 사용 뿐만 아니라 미생물의 침입을 막기위한 무균 환경을 유지해야한다.
  2. 다세포 동물 조직으로부터 떼어낸 세포는 격리된 상태로는 잘 자라지 않기 때문에 Fetal bovine serum과 같은 동물의 혈청을 50%이상 사용하는 것이 상례이다.
  3. 일반적으로 암세포를 제외한 정상적인 세포에 있어서 평판배양기를 가득 채울 정도로 증식하게 되면 증식이 억제되는 성질이 있으므로 계대배양을 해 주어야한다.
  4. 동물세포는 세포의 종류에 따라 성장 환경이 다르므로 각 세포의 배양에 적합한 배양액의 성분을 찾아내어 보충해 주어야 한다.
(정답률: 85%)
  • 동물세포 배양 시 혈청(FBS)은 세포 성장에 필요한 성장 인자와 부착 인자를 제공하지만, 일반적으로 5%에서 20% 정도의 농도로 사용하며 50% 이상 사용하는 것은 일반적이지 않습니다.
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28. 세포막의 지방산 구조에서 외부환경의 변화에 잘 견딜 수 있는 구조는?

  1. 에테르
  2. 에스테르
  3. 디글리세라이드
  4. 트리글리세라이드
(정답률: 55%)
  • 에테르 결합은 에스테르 결합에 비해 화학적 안정성이 매우 높으며, 특히 고온이나 극한의 pH 환경에서도 쉽게 가수분해되지 않아 외부 환경 변화에 강한 저항성을 가집니다.
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29. 산소소비속도(OUR)를 측정하여 유지계수(ms)를 무시하고 세포농도를 측정하고자 한다. 곰팡이 배양에서 측정된 산소소비속도가 OUR=0.393gO2/L-h이었고, 비생장속도가 μ=0.15h-1이었으며, 산소에 대한 기질수율이 YX/O2=2.87g/g이었다면, 세포농도(X)는?

  1. 7.32g/L
  2. 7.52g/L
  3. 7.72g/L
  4. 7.92g/L
(정답률: 65%)
  • 유지계수를 무시할 때, 산소소비속도(OUR)는 비생장속도와 산소에 대한 기질수율, 그리고 세포농도의 곱으로 나타낼 수 있습니다.
    ① $OUR = \mu \times X \times \frac{1}{Y_{X/O2}}$
    ② $0.393 = 0.15 \times X \times \frac{1}{2.87}$
    ③ $X = 7.52$
    따라서 세포농도는 $7.52\text{g/L}$입니다.
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30. S. cerevisiae에 의한 에탄올 발효에 있어서 이론적인 성장수율(YX/S)과 산물수율계수는?

  1. YX/S = 0.09, YP/S = 0.51
  2. YX/S = 0.12, YP/S = 0.51
  3. YX/S = 0.49, YP/S = 0.26
  4. YX/S = 0.49, YP/S = 0.51
(정답률: 68%)
  • 에탄올 발효 시 포도당 1몰당 생성되는 ATP와 에탄올의 양을 바탕으로 수율을 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $Y_{X/S} = Y_{ATP} \times Y_{ATP/S}$
    $Y_{P/S} = \frac{2 \times 46}{180}$
    ② [숫자 대입]
    $Y_{X/S} = 10.5 \times 2 = 21 \text{ (단위 환산 필요)} \rightarrow 0.12$
    $Y_{P/S} = \frac{92}{180}$
    ③ [최종 결과]
    $Y_{X/S} = 0.12, Y_{P/S} = 0.51$
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31. 현미경을 통하여 세포수를 측정하므로 배양된 세포의 밀도를 결정한다. 이 때 세포수를 측정하는데 사용하는 것은?

  1. 슬라이드 글라스
  2. 커버 글라스
  3. 화이브 글라스
  4. 헤모사이토미터
(정답률: 88%)
  • 현미경을 통해 세포 수를 직접 계수하여 세포 밀도를 측정하는 데 사용하는 특수 슬라이드 글라스는 헤모사이토미터입니다.
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32. 킬레이팅제에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. Mg2+, Fe3+, PO43-같은 불용성 이온들과 결합하여 수용성 화합물을 형성한다.
  2. -COOH, -NH2, -SH 같은 특정한 리간드를 갖고 있어서 이 부위에 금속이온들이 결합한다.
  3. 배지에 100mM이상 첨가해야 효과가 있으며, 배양 과정에서 영양원으로 쉽게 이용된다.
  4. 구연산, EDTA, EGTA, 폴리인산염, 히스티딘, 타이로신, 시스틴이 대표적인 킬레이팅제이다.
(정답률: 84%)
  • 킬레이팅제는 매우 낮은 농도에서도 금속 이온과 강하게 결합하여 효과를 나타내며, 일반적으로 미생물이 쉽게 분해하여 영양원으로 이용하기 어려운 구조를 가지고 있습니다.

    오답 노트
    Mg$^{2+}$, Fe$^{3+}$, PO$_{4}^{3-}$ 결합: 수용성 착화합물을 형성하여 침전을 방지함
    -COOH, -NH$_{2}$, -SH 리간드: 금속 이온과 배위 결합을 형성하는 작용기임
    구연산, EDTA 등: 대표적인 금속 이온 포집제임
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33. 대부분의 식물세포의 이차 대사물질이 모이는 세포내 장소는?

  1. 액포(vacuole)
  2. cell wall
  3. chloroplast
  4. mitochondria
(정답률: 83%)
  • 식물세포의 액포(vacuole)는 수분, 영양소뿐만 아니라 대사 과정에서 생성된 이차 대사물질이나 노폐물을 저장하는 주요 장소로 활용됩니다.
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34. 식품을 멸균하고자 한다. 다음중 저온 멸균법과 고온 멸균법중 어느것이 유리한지를 가리기 위해 가장 필요한 정보는 무엇인가?

  1. 식품의 함수율과 미생물 포자 형성 여부
  2. 식품에 존재하는 주요 영양성분의 열안정성과 미생물 사멸속도의 온도의존성
  3. 식품의 열전도도와 미생물의 열전도도
  4. 식품의 함수율과 미생물의 함수율
(정답률: 93%)
  • 멸균의 핵심은 미생물은 효과적으로 사멸시키면서 식품의 영양성분 파괴는 최소화하는 것입니다. 이를 위해 영양성분의 열안정성(파괴 속도)과 미생물 사멸속도의 온도 의존성(Z-value 등)을 비교 분석하여 최적의 온도와 시간을 결정해야 합니다.
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35. 해당과정(Glycolysis)과정에서 산화반응이 일어나는 곳은?

  1. Fructose-6-phosphate → Fructose-1,6-diphosphate
  2. Fructose-1,6-diphosphate → Dihydroyacetone phosphate + Glyceraldehyde-3-phosphate
  3. Glyceraldehyde-3-phosphate → 1,3-Diphosphoglycerate
  4. Phosphoenolpyruvate → Pyruvate
(정답률: 52%)
  • 해당과정 중 Glyceraldehyde-3-phosphate가 1,3-Diphosphoglycerate로 전환되는 단계에서 $NAD^{+}$가 $NADH$로 환원되며, 이와 동시에 기질의 산화반응이 일어납니다.
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36. 발효용액의 용존산소를 증가시키기 위해 취할 수 있는 방법이 아닌 것은?

  1. 발효조내 impeller 회전속도를 증가 시키다.
  2. 발효조내 걸리는 압력을 증가 시킨다.
  3. 발효조내 온도를 증가 시킨다.
  4. 발효조내 배양액의 부피를 감소 시킨다.
(정답률: 62%)
  • 기체의 용해도는 온도가 상승할수록 감소하는 성질이 있습니다. 따라서 발효조 내 온도를 증가시키면 산소의 용해도가 낮아져 용존산소가 감소하게 됩니다.
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37. 다음중 하이브리도마 세포에 의해 생산된 단일 클론 항체가 갖는 장점이 아닌 것은?

  1. 동종의 항체를 제한없이 생산할 수 있다.
  2. 항원에 대한 결합력을 선택할 수 있다.
  3. 항원에 대한 특이성이 크다.
  4. 항원의 정제도가 크게 문제되지 않는다.
(정답률: 43%)
  • 단일 클론 항체는 특정 항원 부위(epitope)에만 결합하므로 항원에 대한 특이성이 매우 큰 것이 핵심 장점입니다. 따라서 특이성이 크다는 설명은 장점이 아닌 것이 아니라, 대표적인 장점에 해당합니다.

    오답 노트
    동종 항체 무제한 생산, 결합력 선택 가능, 항원 정제도 무관: 모두 하이브리도마 기술의 장점입니다.
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38. 배지 제조 및 열멸균(autoclave) 과정에서의 배지 성분의 안전성(stability)에 대한 설명 중 맞지 않는 것은?

  1. 당(sugar)은 무기염과 같이 열멸균하면 갈변화(browning)현상을 동반할 가능성이 높다.
  2. 트립토판, 글루타민 같은 아미노산은 열에 약하기때문에 여과멸균이 바람직 하다.
  3. 암모늄화합물은 열멸균 과정에서 암모니아 가스의 발생이 우려되어 배지를 알칼리성으로 유지해야 한다.
  4. 수용성 비타민 티아민(thiamine)은 열에 약해서 열멸균 과정에서 잘 분해된다.
(정답률: 69%)
  • 암모늄화합물은 열멸균 시 암모니아 가스로 분해되어 휘발될 수 있으며, 이를 방지하기 위해서는 배지를 알칼리성이 아닌 산성으로 유지해야 합니다.
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39. 미생물의 성장과 관련 있는 산물의 생산시 비생성속도와 그 예를 든 것은?

  1. qP = α μ +β , 일차대사물질, 항생물질
  2. qP = α μ +β , 이차대사물질, 아미노산류
  3. , 이차대사물질, 항생물질
  4. , 일차대사물질, 본성적 (constitutive)효소
(정답률: 56%)
  • 미생물의 성장과 밀접하게 연관되어 생산되는 일차대사물질이나 본성적 (constitutive) 효소의 경우, 비생성속도는 비성장속도 $\mu$에 비례합니다.
    $$q_{P} = \frac{1}{X} \frac{dp}{dt} = Y_{P/X} \mu$$
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40. 세포의 고정화 방법 중 한천, 알지네이트, 폴리아크릴아마이드와 같은 다공성 고분자를 이용하여 다공성 담체 안에 고정시키는 방법을 무엇이라 하는가?

  1. 포획법(entrapment)
  2. 흡착법(adsorption)
  3. 공유결합법(covalent bound)
  4. 카르보디이미드법(carbodiimide)
(정답률: 82%)
  • 한천, 알지네이트, 폴리아크릴아마이드와 같은 다공성 고분자 그물망 구조 안에 세포를 가두어 고정시키는 방법은 포획법(entrapment)입니다.
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3과목: 생물반응공학

41. 발효조를 80L에서 104L로 scale-up 시 자주 활용되는 인자는?

  1. 단위 용적당 동력 투입
  2. 총 산소 투입량
  3. 유체의 레이놀즈 수
  4. 임펠러의 회전수
(정답률: 59%)
  • 발효조의 규모를 확대하는 scale-up 과정에서는 산소 전달 효율을 유지하는 것이 핵심입니다. 이를 위해 단위 용적당 동력 투입($P/V$)을 일정하게 유지하는 기준을 가장 자주 활용합니다.
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42. 다음 중 미생물의 질량이 두배로 되는데 걸리는 시간은?

  1. 반응 시간 (reaction time)
  2. 지연 시간 (lag time)
  3. 배가 시간 (doubling time)
  4. 체류 시간 (residence time)
(정답률: 94%)
  • 미생물이 지수 성장기에 있을 때, 세포의 질량이나 수가 처음의 두 배가 되는 데 걸리는 시간을 배가 시간(doubling time)이라고 정의합니다.
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43. 비경쟁적 저해 효소반응에서 저해제의 농도가 증가함에 따라 Lineweaver-Burk도표의 기울기와 y절편은?

  1. 기울기는 증가하며 y절편도 증가한다.
  2. 기울기는 일정하며 y절편은 증가한다.
  3. 기울기는 증가하며 y절편은 일정하다.
  4. 기울기는 감소하며 y절편은 일정하다.
(정답률: 70%)
  • 비경쟁적 저해제는 효소의 활성 부위가 아닌 다른 곳에 결합하여 최대 반응 속도($V_{max}$)를 감소시킵니다. Lineweaver-Burk 도표에서 $y$절편은 $1/V_{max}$이고 기울기는 $K_{m}/V_{max}$이므로, $V_{max}$가 감소함에 따라 기울기와 $y$절편 모두 증가하게 됩니다.
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44. 공기 중의 질소는 식물에 공생하는 뿌리혹 박테리아 등에 의하여 단백질 형성에 사용된다. 단백질이 폐수처리조에 유입되면 최종 분해산물은?

  1. NH3
  2. NO3-
  3. NO2-
  4. N2
(정답률: 62%)
  • 단백질과 같은 유기 질소 화합물은 폐수처리 과정에서 암모니아화 $\rightarrow$ 질산화 $\rightarrow$ 탈질화 과정을 거칩니다. 최종적으로 탈질 박테리아에 의해 질소 가스인 $N_{2}$ 형태로 대기 중으로 방출되며 분해됩니다.
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45. 디음의 세포 고정화 방법 중 능동적 고정화가 아닌 것은?

  1. 고분자의 젤화
  2. 고분자의 침전
  3. 이온교환 젤화
  4. 생물막
(정답률: 82%)
  • 능동적 고정화는 화학적 결합이나 물리적 가둠을 통해 인위적으로 세포를 고정하는 방식입니다. 반면 생물막은 미생물이 스스로 분비하는 고분자 물질(EPS)을 통해 표면에 부착되어 형성되는 자연적인 고정화 방식이므로 능동적 고정화에 해당하지 않습니다.
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46. 멸균전 생균수가 103개 였으나, 121℃에서 2분간 멸균한 후의 생균수는 10개 이었다. 사멸속도상수 k(min-1)는?

  1. 0.02
  2. 1
  3. 1.15
  4. 2.30
(정답률: 45%)
  • 미생물의 사멸은 1차 반응을 따르며, 초기 균수와 최종 균수, 멸균 시간을 이용해 사멸속도상수를 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $\ln(\frac{N_{0}}{N}) = k \cdot t$
    ② [숫자 대입] $\ln(\frac{10^{3}}{10}) = k \cdot 2$
    ③ [최종 결과] $k = 2.30$
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47. 교반 반응기와 비교할 때 공기부상식(air-lift)반응기의 장점이 아닌 것은?

  1. 에너지 요구량이 작다.
  2. 구조가 간단하다.
  3. 물질 전달 속도를 높일 수 있다.
  4. 생성물과 미생물의 분리가 용이하다.
(정답률: 70%)
  • 공기부상식(air-lift) 반응기는 기포의 상승력을 이용하므로 기계적 교반기가 없어 에너지 요구량이 적고 구조가 간단하며 전단응력이 낮아 물질 전달에 유리합니다. 하지만 생성물과 미생물의 분리 용이성은 반응기 형태(교반 vs 부상)보다는 하류 공정(Downstream)의 문제이므로 공기부상식만의 장점이라 할 수 없습니다.
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48. 회분식 배양 중 기하성장단계(Exponential Growth Phase)에서 한시간 간격으로 측정한 미생물의 농도는 1g/L와 1.5 g/L였다. 이 때 미생물의 농도가 2배가 되는 기간은 몇 시간인가?

  1. 1.7
  2. 3
  3. 4.5
  4. 1.1
(정답률: 65%)
  • 미생물의 비성장률($\mu$)을 구한 뒤, 세대 시간(Doubling Time, $t_d$) 공식을 이용하여 농도가 2배가 되는 시간을 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\mu = \frac{\ln(X_2) - \ln(X_1)}{t_2 - t_1}, \quad t_d = \frac{\ln 2}{\mu}$
    ② [숫자 대입] $\mu = \frac{\ln 1.5 - \ln 1}{1} = 0.405, \quad t_d = \frac{0.693}{0.405}$
    ③ [최종 결과] $t_d = 1.7$
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49. 생물 반응기의 여러 가지 대규모화 방법에 있어서 일정한 P/V(단위 부피당 동력공급량)가 의미하는 것은?

  1. 일정한 전단응력
  2. 일정한 혼합시간
  3. 일정한 산소전달속도 (OTR)
  4. 기하학적으로 유사한 흐름 유형
(정답률: 67%)
  • 생물 반응기의 Scale-up 시 단위 부피당 동력공급량($P/V$)을 일정하게 유지하는 것은 산소전달계수($k_{L}a$)와 밀접한 관련이 있어, 결과적으로 일정한 산소전달속도(OTR)를 유지하기 위함입니다.
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50. 다음 중 생물분리 공정의 특성이 아닌 것은?

  1. 분리해야 할 생산물이 다양하다.
  2. 생산물은 열에 약한 특성이 있다.
  3. 생산물은 수용성 배지에서 묽은 농도로 존재한다.
  4. 생산물과 비슷한 물리/화학적 특성을 갖는 불순물은 일반화학공정에 비해 적다.
(정답률: 73%)
  • 생물분리 공정은 일반 화학 공정에 비해 생산물과 물리·화학적 특성이 매우 유사한 불순물이 많이 포함되어 있어 분리가 매우 까다롭다는 특징이 있습니다. 따라서 불순물이 적다는 설명은 생물분리 공정의 특성과 정반대되는 내용입니다.
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51. 연속교반 흐름 반응기를 이용하여 발효공정을 수행하던 중 거품이 많이 발생하는 문제가 발생되었다. 이를 해결하기 위한 방법이 아닌 것은?

  1. 교반속도를 증가시킨다.
  2. Head space를 증가시킨다.
  3. 소포제를 투입한다.
  4. 기계적 거품제거기를 첨가한다.
(정답률: 81%)
  • 교반속도를 증가시키면 액체 내로 유입되는 공기량이 늘어나고 난류가 심해져 오히려 거품 발생이 촉진됩니다.

    오답 노트
    Head space를 증가시킨다: 거품이 넘치는 것을 방지
    소포제를 투입한다: 화학적으로 거품 제거
    기계적 거품제거기를 첨가한다: 물리적으로 거품 파쇄
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52. 비다공성 담체의 표면에 고정화 된 효소를 이용한 반응에서, 반응속도가 담체주위의 경계층을 통한 물질확산속도에 의해서 제한을 받는다면 효소반응속도의 기질농도에 대한 반응차수는?

  1. 2 차
  2. 1 차
  3. 1/2.
  4. 0 차
(정답률: 69%)
  • 반응 속도가 효소 자체의 촉매 반응이 아닌 담체 주위 경계층을 통한 물질 확산 속도에 의해 결정되는 '확산 제한' 영역에서는, 반응 속도가 기질 농도에 비례하는 1 차 반응의 특성을 보입니다.
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53. 호기성 미생물을 배양하여 유용산물을 생산하기 위해, 대용량의 생물반응기를 건설하려고 한다. 배양액의 점도가 낮은 경우 가장 경제적인 반응기 형태는?

  1. 교반형
  2. 유동층
  3. 기포탑
  4. 고정화 미생물반응기
(정답률: 52%)
  • 기포탑(Bubble column) 반응기는 기계적 교반 장치가 없어 구조가 단순하고 유지보수 비용이 저렴하며, 특히 배양액의 점도가 낮을 때 산소 전달 효율이 좋아 가장 경제적인 선택지가 됩니다.
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54. 효소세포 고정화방법 중 가두기(entrapment)방법이 가지는 문제점이 아닌 것은?

  1. 용액으로의 효소의 유출
  2. 심각한 확산 저항
  3. 미세환경조절의 결여
  4. 효소의 활성과 안정도의 증가
(정답률: 69%)
  • 가두기(entrapment) 방법은 효소를 고분자 망상 구조 내에 가두는 방식으로, 효소의 활성과 안정도를 증가시키는 것은 문제점이 아니라 이 방법의 장점에 해당합니다.

    오답 노트
    용액으로의 효소의 유출: 망목 크기가 클 때 발생
    심각한 확산 저항: 기질과 생성물의 이동 제한
    미세환경조절의 결여: 내부 환경 제어의 어려움
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55. 다음 중 전분을 분해하는 효소는?

  1. 아밀레이즈(Amylase)
  2. 라이페이즈(Lipase)
  3. 셀룰레이즈(Cellulase)
  4. 파파인(Papain)
(정답률: 86%)
  • 아밀레이즈(Amylase)는 다당류인 전분을 가수분해하여 맥아당이나 포도당으로 분해하는 대표적인 효소입니다.

    오답 노트
    라이페이즈(Lipase): 지방 분해
    셀룰레이즈(Cellulase): 셀룰로스 분해
    파파인(Papain): 단백질 분해
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56. 동물세포 생물반응기의 설계에 관한 내용이다. 맞는 것은?

  1. 동물세포는 공기 공급시 강한 교반이 이루어지도록 설계한다.
  2. 동물세포 생물반응기의 설계에서 지지표면 대 부피의 비가 어느 경우에도 가장 중요한 설계인하이다.
  3. 잘 제어되는 외부 환경조건(온도, pH, DO 등)과 CO2가 보강된 공기의 공급이 이루어지도록 설계한다.
  4. 세포배양 과정에서 유독한 물질대사 생성물과 백신, 림포카인 같은 유용 생성물이 같이 농축될 수 있도록 설계한다.
(정답률: 88%)
  • 동물세포는 미생물과 달리 세포벽이 없어 전단 응력에 매우 취약하므로, 정밀한 온도, pH, DO 제어와 함께 $CO_{2}$가 보강된 공기를 부드럽게 공급하는 환경 설계가 필수적입니다.

    오답 노트
    강한 교반: 세포벽이 없는 동물세포는 파괴됨
    유독 물질 농축: 유독한 대사 생성물은 제거하거나 최소화해야 함
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57. 세포의 수밀도를 결정하는 방법이 아닌 것은?

  1. 헤모사이토미터(hemocytometer)를 이용한 측정방법
  2. 판계수(plate count)법
  3. 네펠로미터(nephelometer)를 이용한 측정방법
  4. 분광계(spectrometer)를 이용한 측정방법
(정답률: 80%)
  • 분광계(spectrometer)를 이용한 측정방법은 세포의 수밀도가 아니라, 빛의 흡광도를 측정하여 세포의 전체적인 양(생물량, Biomass)을 추정하는 방법입니다.

    오답 노트
    헤모사이토미터, 판계수법, 네펠로미터: 세포의 개수나 밀도를 직접적으로 측정하는 방법임
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58. Michaelis-Menten 식은 다음과 같은 반응 메커니즘을 통해 유도된다. E+S ⇄ ES → E+P 다음 중에서 Michaelis-Menten 식을 유도하는데 있어 가장 타당한 가정은?

  1. ES의 생성반응이 빠르게 평형에 도달한다.
  2. ES의 소멸속도가 다른 반응에 비해 매우 빠르다.
  3. 기질 S의 농도가 높아야 한다.
  4. 효소 E의 농도가 높아야 한다.
(정답률: 94%)
  • Michaelis-Menten 식의 유도를 위해서는 효소(E)와 기질(S)이 결합하여 효소-기질 복합체(ES)를 형성하는 생성 반응이 매우 빠르게 평형 상태에 도달한다는 가정이 필요합니다.
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59. 기체의 멸균을 위해서 균일하고 작은 구멍을 갖는 막을 사용해 체질(sieving)효과를 이용하는 멸균법은?

  1. 증기멸균
  2. 크로마토그래피 멸균
  3. 표면여과기
  4. 흡착멸균
(정답률: 97%)
  • 표면여과기는 미세한 구멍이 뚫린 막을 통해 기체나 액체를 통과시켜, 구멍보다 크기가 큰 미생물을 물리적으로 걸러내는 체질(sieving) 효과를 이용한 멸균법입니다.
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60. 다음 설명 중 맞는 것은?

  1. Michaelis 상수는 최대 반응속도의 2배에 해당되는 기질 농도로 정의된다.
  2. Michaelis 상수의 값이 크면 클수록 기질에 대한 효소의 친화력이 커진다.
  3. 일정한 효소 농도 하에서 기질의 농도를 증가시키면 반응속도는 1차 반응에서 0차 반응으로 감소한다.
  4. 효소의 농도는 반응속도에 영향을 미치지만 효소 및 기질의 구조는 반응속도에 아무런 영향도 미치지 못한다.
(정답률: 74%)
  • 미카엘리스-멘텐(Michaelis-Menten) 식에 따르면, 기질 농도가 매우 낮을 때는 반응속도가 기질 농도에 비례하는 1차 반응을 보이다가, 기질 농도가 매우 높아져 효소가 포화되면 농도와 무관한 0차 반응으로 전이됩니다.

    오답 노트
    Michaelis 상수는 최대 반응속도의 2배에 해당되는 기질 농도로 정의된다: 최대 반응속도($V_{max}$)의 절반($1/2$)일 때의 기질 농도입니다.
    Michaelis 상수의 값이 크면 클수록 기질에 대한 효소의 친화력이 커진다: $K_m$ 값이 작을수록 친화력이 큽니다.
    효소 및 기질의 구조는 반응속도에 아무런 영향도 미치지 못한다: 효소의 입체 구조는 기질 결합 및 반응 속도에 결정적인 영향을 미칩니다.
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4과목: 생물분리공학

61. 발효 생성물 정제의 주요 마무리 단계로 사용되는 결정화에 관한 설명이다. 틀린 것은?

  1. 결정화는 열에 민감한 물질의 열변성을 최소로 하는 저온에서 운전된다.
  2. 운전이 저농도에서 이루어지므로 단위비용은 높고 분리인자는 낮다.
  3. 최적 결정화 조건의 결정은 실험에 의해 경험적으로 구해진다.
  4. 결정의 특성과 크기는 원심분리와 세척속도에 영향을 미친다.
(정답률: 89%)
  • 결정화는 고순도의 생성물을 얻기 위한 정제 공정으로, 일반적으로 고농도 상태에서 과포화도를 형성시켜 결정화하므로 효율적인 분리가 가능합니다.

    오답 노트
    운전이 저농도에서 이루어지므로 단위비용은 높고 분리인자는 낮다: 결정화는 고농도에서 운전되어 분리 효율이 높고, 적절한 조건에서 단위 비용을 낮출 수 있는 공정입니다.
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62. 초산 발효에 의해 생성된 초산-물의 혼합액을 벤젠을 이용하여 추출하고자 한다. 추출상과 추잔상에서의 초산, 물, 벤젠의 wt%가 각각 아래와 같다. 초산에 대한 벤젠의 선택도는?

  1. 0.03
  2. 28.1
  3. 320.8
  4. 11.4
(정답률: 47%)
  • 선택도(Selectivity)는 용매가 불순물(물) 대비 목적 성분(초산)을 얼마나 더 잘 추출하는지를 나타내는 비율입니다.
    $$\text{선택도} = \frac{(\text{추출상 내 초산 농도} / \text{추잔상 내 초산 농도})}{(\text{추출상 내 물 농도} / \text{추잔상 내 물 농도})}$$
    ① [기본 공식]
    $$\text{Selectivity} = \frac{x_{A,E} / x_{A,R}}{x_{B,E} / x_{B,R}}$$
    ② [숫자 대입]
    $$\text{Selectivity} = \frac{22.8 / 64.7}{0.85 / 27.5}$$
    ③ [최종 결과]
    $$\text{Selectivity} = 11.4$$
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63. 단백질을 침전시키기 위한 염석(salting out) 조작에 대한 설명 중 옳지 않은 것은?

  1. 염(salt)의 농도가 증가하면 단백질의 용해도가 감소한다.
  2. 단백질을 침전시키기 위한 염의 음이온으로는 2가 이온보다 1가 이온이 더 효과적이다.
  3. 단백질을 침전시키기 위한 염의 양이온으로는 Na+, K+, NH4+ 등이 사용될 수 있다.
  4. 단백질의 등전점에서는 염석효과에 의한 침전이 향상된다.
(정답률: 82%)
  • 염석은 고농도의 염을 첨가하여 단백질 표면의 수화층을 제거함으로써 단백질 간의 소수성 상호작용을 유도해 침전시키는 원리입니다.

    오답 노트
    단백질을 침전시키기 위한 염의 음이온으로는 2가 이온보다 1가 이온이 더 효과적이다: 호프마이스터 계열(Hofmeister series)에 따라 전하 밀도가 높은 다가 이온(예: $\text{SO}_4^{2-}$)이 1가 이온보다 단백질 침전 효과가 훨씬 강력합니다.
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64. 발효와 분리의 동시적용에 이용될 수 있는 분리방법은?

  1. A
  2. A, B
  3. A, B, C
  4. A, B, C, D
(정답률: 64%)
  • 발효와 분리를 동시에 진행하는 공정은 생성물이 생성되는 즉시 제거하여 생성물 억제(Product Inhibition)를 방지하고 수율을 높이는 것이 핵심입니다.
    막 분리, 흡착분리, 추출분리는 연속적인 제거가 가능하여 발효와 동시에 적용할 수 있지만, HPLC분리는 분석용 또는 소량 정제용으로 사용되는 불연속적 공정이므로 동시 적용에 적합하지 않습니다.
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65. 다음 중 미생물의 존재 가능성이 가장 적은 것으로 예상 되는 곳은?

  1. 화산의 용암 속
  2. 동해안의 맑은 공기 속
  3. 폐광에서 흘러 나오는 물 속
  4. 바닷물 속
(정답률: 79%)
  • 미생물은 극한 환경에서도 생존할 수 있지만, 화산의 용암 속과 같이 초고온 상태에서는 유기물과 단백질이 완전히 파괴되므로 생명체가 존재할 가능성이 가장 낮습니다.
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66. 다음의 생물기초물질중 혈장멤브레인 등 비수용성 부위에 서 특히 많이 검출되는 것은?

  1. 지질(lipids)
  2. 탄수화물(carbohydates)
  3. 단백질(proteins)
  4. 핵산(nucleic acids)
(정답률: 74%)
  • 지질(lipids)은 소수성(hydrophobic) 성질을 가지고 있어 물에 녹지 않으며, 이러한 특성 때문에 세포막(plasma membrane)과 같은 비수용성 부위의 주성분을 이룹니다.
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67. 단백질의 이황화(disulfide)결합을 분리시킬 수 있는 물질은?

  1. 우레아(urea)
  2. 베타-머캡토에탄올(β -mercaptoethanol)
  3. 구아니딘-HCl(guanidine-HCl)
  4. SDS
(정답률: 57%)
  • 베타-머캡토에탄올($\beta$-mercaptoethanol)은 강력한 환원제로, 단백질의 3차 구조를 유지하는 시스테인 잔기 사이의 이황화 결합(S-S 결합)을 끊어 단백질을 변성시키는 역할을 합니다.
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68. 다음 설명 중에서 틀린 것은?

  1. 아미노산은 pH가 낮을 때 양으로 하전되고, pH가 높을 때는 음으로 하전된다.
  2. 등전점의 아미노산은 작용전기장의 영향으로 이동하지 않고, 용해도는 가장 적어진다.
  3. L-아미노산의 자연적 산출은 드문 일로, 미생물의 세포벽과 몇가지 항생물질에서나 볼 수 있다.
  4. 아미노산의 짧은 축합사슬은 폴리펩티드, 긴사슬은 단백질이라고 한다.
(정답률: 78%)
  • 자연계에 존재하는 거의 모든 아미노산은 L-형태이며, D-아미노산이 미생물의 세포벽이나 일부 항생물질에서 드물게 발견되는 것입니다.

    오답 노트
    아미노산은 pH에 따라 전하가 변하며, 등전점에서는 알짜 전하가 0이 되어 이동하지 않고 용해도가 최소가 됩니다. 또한, 아미노산의 중합체는 길이에 따라 폴리펩티드와 단백질로 구분합니다.
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69. 단층(Monolayer) 흡착에 근거한 흡착등온식(isotherms)은?

  1. Langmuir isotherms
  2. Freundlich isotherms
  3. BET isotherms
  4. Linear isotherms
(정답률: 72%)
  • Langmuir isotherms는 흡착제가 단층(Monolayer)으로만 흡착되며, 모든 흡착 지점이 동일한 에너지를 가진다는 가정하에 만들어진 흡착등온식입니다.
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70. 단백질은 아미노산 단위체로 이루어진 고분자이다. 흔히 관찰할 수 있는 단백질의 3차원적 모양은?

  1. 섬유형, 구형
  2. 섬유형, 평판형
  3. 구형, 평판형
  4. 구형, 나선형
(정답률: 68%)
  • 단백질의 3차원 구조는 크게 두 가지 형태로 나뉩니다. 콜라겐처럼 길쭉한 모양의 섬유형 단백질과 효소나 헤모글로빈처럼 둥글게 뭉쳐진 구형 단백질이 대표적입니다.
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71. 알코올 발효시 동시분리 기술을 이용하면 알코올의 생산성이 증가한다. 알코올이 미생물 생장에 미치는 영향이 다음식을 따른다고 할 때 알코올의 농도가 10g/L 일 때 세포생장 속도는 50g/L 일때의 세포생장 속도에 몇 배인가?

(단, μ 는 세포생장속도, μmax는 최대 생장 속도, C는 배 지내의 알코올의 농도(g/L)이다.)

  1. 0.2배
  2. 2배
  3. 3배
  4. 5배
(정답률: 60%)
  • 제시된 세포생장 속도 식을 이용하여 알코올 농도 변화에 따른 생장 속도의 비율을 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$\mu = \mu_{max} (1 - \frac{C}{60})$$
    ② [숫자 대입]
    $$\frac{\mu_{10}}{\mu_{50}} = \frac{\mu_{max} (1 - \frac{10}{60})}{\mu_{max} (1 - \frac{50}{60})}$$
    ③ [최종 결과]
    $$\frac{1 - \frac{1}{6} }{1 - \frac{5}{6} } = \frac{\frac{5}{6}}{\frac{1}{6}} = 5$$
    따라서 알코올 농도가 $10\text{g/L}$일 때의 생장 속도는 $50\text{g/L}$일 때보다 5배 빠릅니다.
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72. 항생제와 같이 고도로 정제된 생성물의 생산에 있어서 마지막 단계는 보통 무엇인가?

  1. 결정화
  2. 흡착
  3. 전기영동
  4. 추출
(정답률: 84%)
  • 항생제와 같은 고순도 정제 생성물을 얻기 위해서는 최종 단계에서 불순물을 완전히 제거하고 순수한 결정 형태로 분리하는 결정화 과정이 필수적입니다.
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73. 크린벤치의 필터와 같은 역할을 하는 것은?

  1. 쌀과 쌀겨를 분리하는 키
  2. 한약을 짜내는 베로 만든 포
  3. 한옥에서 사용하는 창호지
  4. 냉장고에 놓아두는 탈취제
(정답률: 61%)
  • 크린벤치의 필터(HEPA 필터)는 공기 중의 미세 입자를 걸러내어 깨끗한 공기를 공급하는 역할을 합니다. 한옥에서 사용하는 창호지는 공기는 통과시키고 먼지나 이물질은 걸러내는 여과 작용을 하므로 필터의 원리와 가장 유사합니다.
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74. pH가 단백질의 등전점 pI보다 클 때 단백질의 전하는?

  1. 양전하
  2. 음전하
  3. 0
  4. pH는 전하와 무관
(정답률: 89%)
  • 단백질의 등전점($pI$)은 순전하가 0이 되는 pH 지점입니다. 주변 환경의 $pH$가 $pI$보다 높으면(염기성), 단백질은 수소 이온($H^+$)을 잃게 되어 전체적으로 음전하를 띠게 됩니다.
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75. 소수성(Hydrophobic interaction)을 이용하는 크로마토그래피법은?

  1. 젤투과(Gel permeation) 크로마토그래피
  2. 흡착(Adsorption) 크로마토그래피
  3. 친화성(Affinity) 크로마토그래피
  4. 역상(Reverse phase) 크로마토그래피
(정답률: 62%)
  • 역상 (Reverse phase) 크로마토그래피는 비극성 고정상과 극성 이동상을 사용하여, 시료 성분과 고정상 사이의 소수성 상호작용(Hydrophobic interaction) 차이에 따라 분리하는 방법입니다.

    오답 노트
    젤투과: 분자 크기 차이 이용
    친화성: 특이적 생물학적 결합 이용
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76. 추출발효란 발효와 동시에 생성물을 제거함으로써 생성물이 세포 생장을 저해하는 것을 막아 생산성을 증가시킬 수 있는 방법이다. 부탄올 발효시 배지에는 대개 2% 이하의 부탄올이 함유되어 있다. 부탄올의 물에대한 용해도는 아주 낮다. 이 부탄올을 제거하는데 가장 효율적인 막은?

  1. 친수성 비공성막 (hydrophilic nonporous membrane)
  2. 소수성 비공성막 (hydrophobic nonporous membrane)
  3. 미세공막 (microporous membrane)
  4. 세공막 (macroporous membrane)
(정답률: 77%)
  • 부탄올은 물에 대한 용해도가 낮은 소수성 물질입니다. 따라서 소수성 물질을 선택적으로 투과시켜 제거하기 위해서는 막 자체가 물을 밀어내고 유기물을 잘 통과시키는 소수성 비공성막 (hydrophobic nonporous membrane)을 사용하는 것이 가장 효율적입니다.
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77. 한외여과에서 여액의 용질농도가 0일 때, 즉 물만 여과기를 통과할 때 배제계수(rejection coefficient)는?

  1. 0
  2. 0.5
  3. 1
  4. 100
(정답률: 82%)
  • 배제계수는 원료액 대비 여액에 포함된 용질의 농도 비율을 통해 막의 제거 효율을 나타내는 지표입니다. 여액의 용질농도가 0이라는 것은 모든 용질이 완벽하게 제거되었음을 의미하므로 배제계수는 1이 됩니다.
    $$R = 1 - \frac{C_p}{C_f}$$
    여기서 $C_p$가 0일 때 $R = 1$이 됩니다.
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78. 다음 중에서 세포수분의 제거에 이용되는 방법은?

  1. 원심분리
  2. 건조
  3. 침강
  4. 여과
(정답률: 87%)
  • 건조는 열이나 진공 등을 이용하여 물질 내에 포함된 수분을 증발시켜 제거하는 공정입니다.

    오답 노트
    원심분리, 침강, 여과: 액체와 고체 입자를 분리하는 고액 분리 공정이며, 수분 자체를 제거하는 방법은 아닙니다.
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79. 발효액 중에서 알코올을 선택적으로 제거하기 위하여 투과증발(pervaporation)법을 이용할 수 있다. 다음 중 투과 증발법에 해당하지 않는 것은?

  1. 진공식 투과증발 (vacuum pervaporation)
  2. 기체흐름식 투과증발 (sweep gas pervaporation)
  3. 가압식 투과증발 (pressurized pervaporation)
  4. 열 투과증발 (thermopervaporation)
(정답률: 48%)
  • 투과증발법은 막을 통해 성분을 선택적으로 투과시킨 후 증발시키는 공정으로, 투과측의 분압을 낮추기 위해 진공을 걸거나(진공식), 불활성 기체를 흘려보내거나(기체흐름식), 열을 가하는(열 투과증발) 방식이 사용됩니다.

    오답 노트
    가압식 투과증발: 투과측의 압력을 높이는 방식은 증발 원리에 어긋나므로 투과증발법에 해당하지 않습니다.
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80. 다음 생물분리공정 중 일반적으로 가장 마지막 단계에 사용되는 공정은?

  1. 동결건조
  2. 정제
  3. 생산물의 분리
  4. 불용성물질제거
(정답률: 73%)
  • 생물분리공정은 일반적으로 불용성 물질 제거 $\rightarrow$ 생산물 분리 $\rightarrow$ 정제 $\rightarrow$ 제형화 순으로 진행됩니다. 동결건조는 최종 생산물의 안정성을 확보하고 보관을 용이하게 하기 위한 제형화 단계에 해당하므로 가장 마지막에 수행됩니다.
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5과목: 생물공학개론

81. 다음 중 Cyanobacteria의 특성이 아닌 것은?

  1. 광합성
  2. 통성 혐기성
  3. 질소고정
  4. 원핵생물
(정답률: 54%)
  • Cyanobacteria(남세균)는 광합성을 통해 산소를 생성하는 원핵생물이며, 일부 종은 질소고정 능력을 갖추고 있습니다. 하지만 기본적으로 산소성 생물이며 통성 혐기성 특성과는 거리가 멉니다.
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82. 다음 중 유전자로부터 유전정보를 단백질 합성기구로 전달하는 RNA는?

  1. m RNA
  2. r RNA
  3. t RNA
  4. primer RNA
(정답률: 77%)
  • mRNA(전령 RNA)는 DNA의 유전정보를 복사하여 리보솜과 같은 단백질 합성기구로 전달함으로써 단백질 합성을 가능하게 하는 매개체 역할을 합니다.
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83. 다음 중 답즙(Bile)의 주요한 작용이 아닌 것은?

  1. Lipase의 활성화
  2. 단백질의 변성 및 팽화
  3. 지방산, 콜레스테롤, 지용성 비타민의 가용화
  4. 계면 활성 작용 및 지방의 유화
(정답률: 71%)
  • 답즙(Bile)은 주로 지방의 소화를 돕는 역할을 하며, 지방을 유화시켜 Lipase의 작용을 돕고 지용성 성분들을 가용화합니다. 단백질의 변성 및 팽화는 답즙의 주요 작용이 아닙니다.
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84. 역전사효소(reverse transcriptase)의 기능은?

  1. DNA로부터 RNA 합성
  2. RNA로부터 DNA 합성
  3. RNA로부터 단백질 합성
  4. DNA로부터 단백질 합성
(정답률: 90%)
  • 역전사효소(reverse transcriptase)는 일반적인 중심 원리(Central Dogma)인 DNA $\rightarrow$ RNA 흐름을 거슬러, RNA를 템플릿으로 사용하여 상보적인 DNA를 합성하는 기능을 합니다.
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85. 포도당 대사반응 중 glycolysis에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 고농도의 용존산소가 필요하다.
  2. 반응산물로서 pyruvate가 생성된다.
  3. 포도당 분자가 분해되는 반응이다.
  4. 1mol 포도당에서 2mol의 ATP가 합성된다.
(정답률: 71%)
  • Glycolysis(당분해 과정)는 세포질에서 일어나는 혐기성 대사 과정으로, 산소의 유무와 상관없이 진행되므로 고농도의 용존산소가 필요하지 않습니다.

    오답 노트
    pyruvate 생성: 당분해의 최종 산물임
    포도당 분해: 6탄당 포도당이 3탄당으로 분해됨
    2mol ATP 합성: 순수하게 2분자의 ATP가 생성됨
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86. 효소반응에서 기질(substrate)의 농도가 Km 값보다 10배이상 클 때 이 효소반응의 속도는 다음 중 어느 것에 따르겠는가?

  1. 0차 반응(zero order reaction)
  2. 1차 반응(first order reaction)
  3. 2차 반응(second order reaction)
  4. 혼합 반응 (mixed order reaction)
(정답률: 58%)
  • 미카엘리스-멘텐 식에 따라 기질 농도가 $K_m$ 값보다 매우 높으면 효소의 활성 부위가 기질로 완전히 포화됩니다. 이 상태에서는 기질 농도가 증가해도 반응 속도가 더 이상 증가하지 않는 0차 반응(zero order reaction) 특성을 보입니다.
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87. Ethylene oxide 멸균과정의 유효성을 확인하는 과정에 사용되는 미생물은?

  1. Salmonella typhimurium
  2. Bacillus subtilis var niger
  3. Escherichia coli
  4. Bacillus subtilis var globigii
(정답률: 54%)
  • Ethylene oxide(EO) 가스 멸균의 유효성을 검증하기 위해서는 저항성이 강한 포자 형성균을 사용해야 하며, 이때 표준 지표균으로 Bacillus subtilis var niger를 사용합니다.
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88. 공정 Validation의 한 단계인 변동 요인 평가 과정에서 검증 대상이라고 볼 수 없는 것은?

  1. 원재료
  2. 작업환경
  3. 방법
  4. 기계
(정답률: 61%)
  • 공정 밸리데이션의 변동 요인 평가(4M 분석)는 일반적으로 Man(작업자), Machine(기계), Material(원재료), Method(방법)를 중심으로 검증하며, 작업환경은 이 4가지 핵심 요소에 포함되지 않는 외부 요인으로 간주합니다.
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89. 금속원소의 분석에 있어서 측정대상 원소가 많고 한번의 측정으로 다원소의 정량이 가능한 분석법은?

  1. 원자흡광분석법
  2. ICP발광분석법
  3. 불꽃분석법
  4. 흡광광도법
(정답률: 81%)
  • ICP발광분석법은 고온의 플라스마를 이용하여 시료를 원자화 및 이온화시키므로, 한 번의 측정으로 여러 원소를 동시에 정량 분석할 수 있는 다원소 동시 분석 능력이 매우 뛰어납니다.
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90. 바이러스의 구조를 이루는 물질이 아닌 것은?

  1. RNA
  2. 단백질
  3. 지질단백질
  4. 인지질
(정답률: 66%)
  • 바이러스는 유전물질(DNA 또는 RNA)과 이를 둘러싼 단백질 껍질(캡시드), 그리고 일부의 경우 지질단백질 외피로 구성되지만, 세포막의 기본 구조인 인지질 이중층 형태의 독립된 구조를 가지지는 않습니다.
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91. 다음 중 진핵세포의 세포벽에서 발견되는 물질이 아닌 것은?

  1. 셀롤로오스(cellulose)
  2. 실리카(silica)
  3. 스테롤(sterol)
  4. 키틴(chitin)
(정답률: 57%)
  • 스테롤은 세포벽 성분이 아니라 세포막의 유동성을 조절하는 세포막 구성 성분입니다.

    오답 노트
    셀롤로오스: 식물 세포벽 성분
    실리카: 규조류 세포벽 성분
    키틴: 곰팡이(균류) 세포벽 성분
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92. 효모에 의한 포도당으로부터의 에탄올 생성은 다음의 반응식으로 나타내진다.

이 때 에탄올의 이론 수율은?

  1. 1.02 g-에탄올/g-포도당
  2. 2.0 g-에탄올/g-포도당
  3. 0.49 g-에탄올/g-포도당
  4. 0.51 g-에탄올/g-포도당
(정답률: 68%)
  • 포도당 1몰이 분해되어 에탄올 2몰이 생성되는 화학 양론적 질량비를 계산하여 이론 수율을 구합니다.
    반응식: $C_{6}H_{12}O_{6} \rightarrow 2C_{2}H_{5}OH + 2CO_{2}$
    ① [기본 공식] $\text{수율} = \frac{2 \times \text{에탄올 분자량}}{\text{포도당 분자량}}$
    ② [숫자 대입] $\text{수율} = \frac{2 \times 46}{180}$
    ③ [최종 결과] $\text{수율} = 0.51$
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93. GMP의 4대 지표에 해당되는 것이 아닌 것은?

  1. 의약품 특성의 유지
  2. 의약품 품질의 보장
  3. 지속적인 신약 개발
  4. 소비자의 신뢰성 확보
(정답률: 90%)
  • GMP(우수 의약품 제조 및 품질관리 기준)는 제조 공정의 표준화를 통해 의약품 특성 유지, 품질 보장, 소비자 신뢰 확보를 목적으로 합니다. 지속적인 신약 개발은 R&D(연구개발) 영역이며 GMP의 직접적인 4대 지표는 아닙니다.
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94. 다음 중 DNA를 구성하는 구성요소가 아닌 것은?

  1. 인산
  2. 디옥시리보오스
  3. 염기(A,T,G,C)
  4. 리보오스
(정답률: 86%)
  • DNA(디옥시리보핵산)는 인산, 디옥시리보오스, 염기(A, T, G, C)로 구성됩니다. 리보오스는 DNA가 아닌 RNA(리보핵산)를 구성하는 당입니다.
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95. 다음 리보솜에 관련된 내용 중 틀린 것은?

  1. 새로 첨가될 아미노산을 운반하는 tRNA분자의 안티코돈이 리보솜의 P자리에 있는 mRNA코돈과 결합한다.
  2. 해독과정이 종결코돈에 의해 종료될 때까지 아미노산이 폴리펩티드 사슬에 계속 첨가된다.
  3. 폴리펩티드가 완성되면 tRNA가 리보솜으로부터 떨어져 나오고 리보솜은 2개의 소단위로 분리된다.
  4. 해독과정의 개시과정은 리보솜의 작은 소단위에서 일어난다.
(정답률: 53%)
  • 새로 첨가될 아미노산을 운반하는 tRNA의 안티코돈은 리보솜의 P자리가 아니라 A자리에 있는 mRNA 코돈과 결합하여 진입합니다.

    오답 노트
    해독과정의 개시: 리보솜 소단위에서 시작됨
    종결: 종결코돈 도달 시 종료
    완성 후: tRNA 이탈 및 리보솜 소단위 분리
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96. 다음 중 고박테리아(archaebacteria)와 진정세균(eubacteria)의 차이점이 아닌 것은?

  1. 단백질 생합성 과정
  2. 세포막의 지질 조성
  3. 리보슴 RNA의 염기서열
  4. 세포벽의 구성 성분
(정답률: 77%)
  • 고박테리아와 진정세균은 세포벽 성분(펩티도글리칸 유무), 세포막 지질 조성, rRNA 염기서열 등에서 뚜렷한 차이를 보이지만, 단백질 생합성 과정이라는 기본적인 생명 활동 메커니즘은 공통적으로 수행합니다.
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97. 세포 내외부의 농도차이를 거슬러서 물질이 이동되는 현상을 무엇이라 부르는가?

  1. passive dibbusion
  2. active transport
  3. facilitated transport
  4. proton motive force
(정답률: 66%)
  • 농도 구배를 거슬러(저농도에서 고농도로) 물질을 이동시키기 위해서는 에너지가 소모되는 능동 수송(active transport) 과정이 필요합니다.
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98. 생합성을 통해 세포내의 주요 거대분자를 만드는데 이용되는 분자가 아닌 것은?

  1. 지방산
  2. 에탄올
  3. 아미노산
  4. 뉴클레오타이드
(정답률: 88%)
  • 세포의 주요 거대분자인 단백질, 핵산, 지질을 합성하기 위해서는 아미노산, 뉴클레오타이드, 지방산과 같은 전구체가 필요합니다. 에탄올은 대사 과정의 최종 산물 중 하나이며 거대분자 합성을 위한 기본 단위 분자가 아닙니다.
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99. 다음 중 KGMP 기준서 가운데 제조관리기준서에 포함된 사 항이 아닌 것은?

  1. 제조위생관리에 관한 사항
  2. 제조공정관리에 관한 사항
  3. 시설 및 기구관리에 관한 사항
  4. 원료관리에 관한 사항
(정답률: 57%)
  • 제조관리기준서에는 원료관리, 제조공정관리, 시설 및 기구관리 등이 포함됩니다. 제조위생관리에 관한 사항은 제조관리기준서가 아닌 위생관리기준서에서 다루는 내용입니다.
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100. 변성된 DNA로부터 재원형화(renaturation)시키는 방법이 아닌 것은?

  1. DNA의 수소결합을 해체시킨다.
  2. 온도를 낮춘다.
  3. pH를 중성으로 맞춘다.
  4. 변성제를 묽혀준다.
(정답률: 72%)
  • 재원형화(renaturation)는 변성된 DNA의 단일 가닥들이 다시 수소결합을 통해 이중 가닥으로 결합하는 과정입니다. 따라서 DNA의 수소결합을 해체시키는 것은 재원형화가 아니라 변성(denaturation)을 촉진하는 방법입니다.
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