바이오화학제품제조기사 필기 기출문제복원 (2005-05-29)

바이오화학제품제조기사
(2005-05-29 기출문제)

목록

1과목: 미생물공학

1. 생장에 필요한 에너지를 호기성 호흡이나 발효에 의해 얻으며, 생합성과정에서 산소를 꼭 필요로 하지 않는 균은?

  1. 절대호기성균
  2. 미호기성균
  3. 통성호기성균
  4. 내산소혐기성균
(정답률: 73%)
  • 생장에 필요한 에너지를 호기성 호흡이나 발효에 의해 얻으며, 생합성과정에서 산소를 꼭 필요로 하지 않는 균은 "통성호기성균"입니다. 이는 호기성 호흡과 발효 모두에서 에너지를 생산할 수 있으며, 생합성 과정에서 산소를 필요로 하지 않기 때문입니다. 반면, 절대호기성균은 호기성 호흡만으로 에너지를 생산하며, 미호기성균은 호기성 호흡과 발효 모두에서 에너지를 생산하지만 산소가 없으면 성장이 멈춥니다. 내산소혐기성균은 발효에 의해 에너지를 생산하며, 산소가 없는 환경에서만 성장할 수 있습니다.
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2. 인간 또는 동물의 조직으로부터 보통 얻어지는 물질이나 재조합 미생물로부터 생산할 수 있는 물질이 아닌 것은?

  1. Human growth hormone
  2. Insulin
  3. Interferon
  4. Lovastatin
(정답률: 알수없음)
  • Lovastatin은 인간 또는 동물의 조직으로부터 얻어지는 물질이 아니며, 재조합 미생물로부터도 생산할 수 없는 물질입니다. Lovastatin은 곰팡이에서 추출되는 성분으로, 콜레스테롤 수치를 낮추는 약물로 사용됩니다.
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3. Lactobacillus delbrueckii는 어떤 조건하에서 헤테로젖산 발효(hetero-fermentatative lactic acid production)를 한다고 알려져 있다. 공급된 포도당이 모두 젖산발효에만 사용된다고 했을 때, 100 g의 포도당으로부터 기대되는 젖산의 양은 얼마인가? (단, 포도당 분자량: 180, 젖산분자량: 90)

  1. 190g
  2. 100g
  3. 50g
  4. 40g
(정답률: 90%)
  • Lactobacillus delbrueckii는 헤테로젖산 발효를 한다고 했으므로, 포도당 1분자당 젖산 1분자와 이산화탄소 1분자가 생성된다. 따라서 100 g의 포도당으로부터 생성되는 젖산의 분자량은 100g/180g x 1분자당 포도당 x 1분자당 젖산 x 90g/1분자 젖산 = 50g 이다. 따라서 정답은 "50g"이다.
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4. 포도당으로부터 Clostridium acetobutylicum 에 의해서 생산되지 않는 물질은?

  1. acetone
  2. isopropanol
  3. butanol
  4. ethanol
(정답률: 70%)
  • Clostridium acetobutylicum은 포도당을 대사하여 아세톤, 부탄올, 에탄올을 생산하지만, 이소프로판올은 생산하지 않기 때문에 정답은 "isopropanol"입니다.
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5. 중합효소연쇄반응(polymerase chain reaction, PCR)을 이용하여 어떤 DNA를 복제하는데 1분이 걸린다. 5분 동안 복제하면 몇 개의 분자가 되겠는가?

  1. 4
  2. 8
  3. 16
  4. 32
(정답률: 알수없음)
  • PCR은 지수적으로 DNA를 복제하기 때문에 1분에 2배씩 증가한다. 따라서 5분 동안 2의 5승(2x2x2x2x2)만큼 증가하므로 32개의 분자가 된다.
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6. 전통적인 활성오니법은 다음 어느 배양기 형태에 해당하는가?

  1. 회분식(batch)
  2. 유가식(fed-batch)
  3. 연속흐름반응기(CSTR)
  4. 순환식 연속흐름반응기(CSTR with recycle)
(정답률: 54%)
  • 전통적인 활성오니법은 순환식 연속흐름반응기(CSTR with recycle)에 해당한다. 이는 반응물과 생산물이 일정한 속도로 흐르는 반응기로, 반응물과 생산물이 계속해서 반응기 내부에서 섞이고, 일정한 온도와 압력을 유지하면서 반응이 진행된다. 또한, 순환식 연속흐름반응기는 반응물을 반복적으로 흐르게 함으로써 반응속도를 높일 수 있으며, 반응물과 생산물의 농도를 일정하게 유지할 수 있다는 장점이 있다. 따라서, 전통적인 활성오니법에서는 이러한 순환식 연속흐름반응기를 사용하여 반응을 진행한다.
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7. Aspergillus oryzae로부터 α-amylase를 생산하는 배지를 고안하기 위하여, 여러 가지 질소원에 대해 생산성을 시험한 결과, 무기 질소원보다는 유기 질소원이 양호한 것으로 나타났다. 다음 중 적당한 질소원이 아닌 것은?

  1. 카제인 분해물(casein hydrolysate)
  2. 주석산암모늄(ammonium tartarate)
  3. 펩톤(peptone)
  4. 옥수수시럽(corn syrup)
(정답률: 60%)
  • 옥수수시럽은 유기 질소원이 아니라 탄수화물 질소원이기 때문에 적당한 질소원이 아니다.
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8. 다음 중 식초용 초산(acetic acid) 발효의 상업적인 생산에 이용되고 있는 방법은?

  1. 적하식 발효법(trickling generator)
  2. 미생물 고정화법(whole cell immobilization)
  3. 표면발효법(surface culture)
  4. 연속발효법(continuous culture)
(정답률: 알수없음)
  • 적하식 발효법은 고농도의 초산을 생산하기 위해 사용되는 방법으로, 적하식 발효기라는 장치를 사용하여 미생물을 고정화시키고, 이를 이용하여 초산을 생산하는 방법입니다. 이 방법은 미생물의 생산성이 높고, 생산 과정에서 발생하는 부산물이 적어 경제적입니다.
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9. 질소화합물중 일부가 지하수에서 검출되었다. 다음중 어떤 화합물이 주로 검출되면 지하수가 최근에 분뇨등에 오염된 것을 나타내는가?

  1. 질산성 질소
  2. 아질산성 질소
  3. 암모니아성 질소
  4. 이산화 질소
(정답률: 알수없음)
  • 암모니아성 질소는 분뇨 등에서 발생하는 질소화합물 중 가장 많이 발생하는 것으로, 따라서 지하수에서 암모니아성 질소가 검출된다면 최근에 분뇨 등에 오염된 것으로 추정할 수 있습니다. 질산성 질소와 아질산성 질소는 주로 농약 등에서 발생하며, 이산화 질소는 대기오염으로 인해 발생합니다.
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10. 재조합 단백질 생산의 숙주세포로서 대장균 보다 효모가 유리한 점이 아닌 것은?

  1. 고등세포와 유사한 세포구조를 가졌다.
  2. 생산된 단백질을 체외로 분비한다.
  3. 박테리오파지로부터 안전하다.
  4. 단백질 생산 속도가 빠르다.
(정답률: 67%)
  • 효모는 대장균보다 단백질 생산 속도가 빠르기 때문에 재조합 단백질 생산의 숙주세포로 적합하다.
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11. 당을 기질로 하여 주로 젖산을 생산하는 정상(homo-fermentative) 젖산균이 아닌 것은?

  1. Bifidobacterium
  2. Lactobacillus
  3. Streptococcus
  4. Pediococcus
(정답률: 알수없음)
  • Bifidobacterium은 젖산을 생산하지만, 주로 프로피온산과 아세트산을 생산하는 정상(hetero-fermentative) 젖산균입니다. 따라서, 주로 젖산을 생산하는 정상(homo-fermentative) 젖산균인 Lactobacillus, Streptococcus, Pediococcus와는 다릅니다.
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12. penicillin 합성과정에서 feedback regulation을 야기시키는 아미노산은?

  1. lysine
  2. cystein
  3. tryptophan
  4. valine
(정답률: 알수없음)
  • Lysine은 penicillin 합성과정에서 feedback inhibition을 유발하는 아미노산입니다. Lysine은 합성과정 중간체인 δ-(L-α-aminoadipyl)-L-cysteinyl-D-valine (ACV)의 생산을 억제하여 penicillin 합성을 조절합니다.
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13. 효소의 생산에서 동물과 식물에 비하여 미생물을 이용하는 것이 장점이 아닌 것은?

  1. 대량 생산이 용이하기 때문이다.
  2. 원하는 효소의 탐색이 용이하다.
  3. 생산원가가 저렴하다.
  4. 식품 및 의료용으로의 사용이 용이하다.
(정답률: 알수없음)
  • 미생물을 이용한 효소 생산은 대량 생산이 용이하고 생산원가가 저렴하기 때문에 경제적인 장점이 있습니다. 또한 미생물은 다양한 종류의 효소를 생산할 수 있어 원하는 효소의 탐색이 용이합니다. 하지만 동물과 식물에 비해 미생물로 생산된 효소는 식품 및 의료용으로의 사용이 제한적이며, 이는 생산된 효소의 안전성과 효능에 대한 검증이 필요하기 때문입니다.
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14. 공업미생물의 변이를 위한 alkylating agent가 아닌 것은?

  1. Ethyl methanesulfonate(EMS)
  2. N-methyl-N'-nitro-N-nitrosoguanidine(NTG)
  3. Nitrous acid
  4. Dimethylsulfonate(DMS)
(정답률: 알수없음)
  • Nitrous acid는 DNA를 직접적으로 손상시키지 않기 때문에, 공업미생물의 변이를 위한 alkylating agent가 아니다. EMS, NTG, DMS는 모두 DNA를 손상시키는 alkylating agent이다.
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15. 회분배양(batch cultivation)시 나타나는 성장단계(growth phase)중, 성장속도(growth rate)와 사멸속도(death rate)가 서로 같은 단계는?

  1. 지연기(lag phase)
  2. 지수성장기(exponential phase)
  3. 정상기(stationary phase)
  4. 사멸기(death phase)
(정답률: 알수없음)
  • 정답: 정상기(stationary phase)

    설명: 정상기는 세포의 성장속도와 사멸속도가 서로 같아서 셀의 증가가 없는 상태입니다. 이 단계에서는 세포가 생존하기 위해 필요한 영양소가 부족해지고, 대사산물이 증가하여 환경이 악화됩니다. 이러한 환경 변화로 인해 세포의 증식이 멈추고, 생존을 위해 대사활동이 저하됩니다. 따라서 정상기는 세포의 생존과 번식을 위한 최적의 환경이 아니기 때문에, 이후에는 사멸기로 진입하게 됩니다.
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16. 가장 많은 종류의 항생물질을 생산하는 미생물 속은?

  1. Bacillus 속
  2. Cephalosporium 속
  3. Penicillium 속
  4. Streptomyces 속
(정답률: 알수없음)
  • Streptomyces 속은 다른 세균과는 달리 많은 종류의 항생물질을 생산하는 능력이 뛰어나기 때문입니다. 이러한 능력은 Streptomyces 속이 다양한 환경에서 살아남고 경쟁에서 이길 수 있도록 도와주며, 이는 다른 미생물과의 경쟁에서 이점을 얻을 수 있게 해줍니다.
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17. 고체배지에서 잘 자라지 못하는 미생물의 cell concentration을 측정하는 방법은?

  1. viable cell counting method
  2. spectrophotometric measuring method
  3. most probable number method
  4. dry cell weight method
(정답률: 알수없음)
  • 고체배지에서 잘 자라지 못하는 미생물의 cell concentration을 측정하는 가장 적합한 방법은 "most probable number method"입니다. 이 방법은 적은 양의 세포를 포함하는 샘플에서 세포의 존재를 감지하기 위해 다양한 배지를 사용하여 세포의 증식을 관찰하는 방법입니다. 이 방법은 다른 방법들보다 더 정확하고 신뢰성이 높으며, 적은 양의 세포를 감지할 수 있기 때문에 고체배지에서 잘 자라지 못하는 미생물의 cell concentration을 측정하는 데 가장 적합합니다.
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18. 다음 중 산업적으로 많이 사용되는 질소원은?

  1. 전분
  2. ethanol
  3. ammonium salt
  4. peptone
(정답률: 37%)
  • 산업적으로 많이 사용되는 질소원은 "ammonium salt"입니다. 이는 질소를 쉽게 제공하고, 안정적이며, 비용 효율적이기 때문입니다. 또한, ammonium salt는 다양한 산업 분야에서 사용되며, 특히 비료, 화학, 제약 및 식품 산업에서 널리 사용됩니다.
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19. 크기를 알지 못하는 double strand DNA 절편을 전기영동한 결과 loading well로부터 4.4 cm 이동하였다. 이 전기영동에서는 크기를 알고 있는 여러 가지 double strand DNA 절편이 혼합된 시료도 동시에 전개하였으며 각각의 이동거리는 아래 표와 같았다. 이 미지의 절편의 크기는 얼마인가?

  1. 20.1 kb
  2. 18.6 kb
  3. 15.4 kb
  4. 13.8 kb
(정답률: 알수없음)
  • 주어진 표에서 가장 가까운 이동거리를 보면 4.2 cm인 15.4 kb가 있다. 따라서 이 미지의 절편의 크기는 15.4 kb이다. 이유는 DNA의 크기가 길이와 비례하기 때문에 이동거리가 가까운 15.4 kb가 가장 적절한 크기일 것이다.
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20. 소디움도데실설페이트-폴리아크릴아미드 겔 전기영동(Sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis[SDA-PAGE])에 대한 다음 설명 중 틀린 것은?(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

  1. 분리할 단백질의 크기가 작을수록 폴리아크릴아미드의 농도를 높인다.
  2. SDS는 단백질을 선형으로 바꾸어 주는 역할을 한다.
  3. 단백질은 단백질 고유의 전하량 차이에 따라 서로 분리된다.
  4. 겔의 각 밴드(band)에 단백질의 농도가 낮을 경우에는 쿠마지 염색(Coomassie staining) 대신 은 염색(silver staining)을 이용한다.
(정답률: 47%)
  • "분리할 단백질의 크기가 작을수록 폴리아크릴아미드의 농도를 높인다."가 틀린 설명입니다.

    SDS-PAGE에서는 단백질을 SDS와 함께 처리하여 선형으로 만들고, 폴리아크릴아미드 겔을 통해 전기장을 가하여 단백질을 전기적으로 분리합니다. 이때, 단백질의 크기가 작을수록 겔 내에서 더 빠르게 이동하므로, 크기별로 분리됩니다. 또한, SDS는 단백질의 전하를 중성화시켜 전기적으로 분리될 수 있도록 합니다. 따라서 "단백질은 단백질 고유의 전하량 차이에 따라 서로 분리된다."라는 설명은 맞습니다. 겔의 각 밴드에 단백질의 농도가 낮을 경우에는 쿠마지 염색(Coomassie staining) 대신 은 염색(silver staining)을 이용합니다.
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2과목: 배양공학

21. 현탁 세포배양과 비교할 때 고정화(immobilized) 세포배양의 장점이 아닌 것은?

  1. 고정화 세포배양에서는 높은 세포농도를 유지할 수 있다.
  2. 고정화 세포는 재사용할 수 있고 세포회수와 세포 재순환 공정에 드는 비용이 절약된다.
  3. 고정화 세포배양에서는 높은 희석속도(dilution rate) 에서 세포가 세출(washout)되지 않는다.
  4. 고정화 세포로의 영양성분의 이동이 확산에 의존하기 때문에 세포 생장 및 산물 생산성이 우수하다.
(정답률: 64%)
  • 고정화 세포로의 영양성분의 이동이 확산에 의존하기 때문에 세포 생장 및 산물 생산성이 우수하다는 것은 고정화 세포배양의 장점이다. 따라서 이 보기는 정답이 아니다.
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22. 식물세포 배양을 통하여 생산되는 이차대사산물에 대한 설명 중 맞지 않는 것은?

  1. 식물의 방어 메카니즘(self defence mechanism)의 산물이다.
  2. 대부분 세포독성(cytotoxic)을 지닌 물질이다.
  3. 세포에서 생성되지만 액포에 축적되지 못하고 배지로 분비(secretion) 된다.
  4. 항생제, 항암제 등으로 이용될 수 있는 유용물질이다.
(정답률: 73%)
  • "세포에서 생성되지만 액포에 축적되지 못하고 배지로 분비(secretion) 된다."는 맞는 설명이다. 이차대사산물은 세포 내에서 생성되지만, 세포막을 통과하여 배지로 분비되는 경우가 많다. 이는 세포 내에서 농도가 높아지면 독성을 띄는 경우가 많기 때문에, 세포가 자신을 보호하기 위해 배출하는 방식이다.
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23. 공기부양식 생물반응기(airlift bioreactor)의 특징이 아닌 것은?

  1. 탱크교반형 생물반응기보다 운전비용이 많이 든다.
  2. internal loop 또는 external loop 형식이 있다.
  3. 전단응력 발생이 탱크교반형 생물반응기보다 낮다.
  4. 대규모화(scale-up)에 한계가 있다.
(정답률: 알수없음)
  • 공기부양식 생물반응기의 특징은 internal loop 또는 external loop 형식이 있다는 것이다. 따라서 "internal loop 또는 external loop 형식이 있다."가 아닌 "탱크교반형 생물반응기보다 운전비용이 많이 든다."가 해당된다. 이는 공기부양식 생물반응기가 공기를 이용하여 혼합하는 방식이기 때문에 에어컴프레서 등의 추가적인 장비가 필요하며, 이로 인해 운전비용이 더 많이 들어간다는 것을 의미한다.
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24. 유가식 배양에서 세포의 비성장 속도와 비생산 속도가 다음과 같이 표현될 때 적합한 유량의 형태는?

(정답률: 알수없음)
  • 적합한 유량의 형태는 ""이다. 이유는 비성장 속도와 비생산 속도가 모두 일정한 상수이므로, 유량도 일정한 상수여야 비례식이 성립하기 때문이다. 따라서 유량이 시간에 따라 변하지 않는 "" 형태가 적합하다.
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25. 일반 세포구성 원소 중 가장 많은 질량을 차지하는 영양 원소는?

  1. 수소
  2. 산소
  3. 탄소
  4. 질소
(정답률: 알수없음)
  • 탄소는 일반 세포구성 원소 중 가장 많은 질량을 차지하는 영양 원소입니다. 이는 탄소가 유기화합물의 기본 구성 요소이기 때문입니다. 모든 유기체는 탄소를 기반으로 구성되며, 세포 내에서도 단백질, 지질, 탄수화물 등의 유기화합물이 탄소를 중심으로 구성됩니다. 따라서 탄소는 일반 세포구성 원소 중 가장 많은 질량을 차지하는 영양 원소입니다.
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26. 하이브리도마 세포에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 단일군 항체를 생산하는데 사용된다.
  2. 생장의 연속성과 불멸성이 특징이다.
  3. HAT 배지에서는 생존할 수 없다.
  4. B 림프구와 골수종 세포를 융합시킨 것이다.
(정답률: 50%)
  • "HAT 배지에서는 생존할 수 없다."가 틀린 설명이다. HAT 배지는 하이브리도마 세포를 선택적으로 선별하기 위한 배지로, 하이브리도마 세포는 HAT 배지에서만 생존할 수 있다. HAT 배지는 히포잔틴, 아조뮤시나, 티미딘을 함유하고 있어, 이 성분들이 하이브리도마 세포의 대사에 필요한 핵산 합성을 방해하여, 일반적인 세포들은 죽게 되지만, 하이브리도마 세포는 B 세포의 면역력 유전자를 가지고 있어, 이를 이용하여 HAT 배지에서 생존할 수 있다.
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27. 발효의 생산성에 영향을 주는 인자 중에 접종세포의 상태는 매우 중요하다. 일반적으로 접종세포의 상태는 어떤 것이 좋은가?

  1. 지체기 (lag phase)에 있는 세포
  2. 대수기 초기에 있는 세포
  3. 대수기 중기에 있는 세포
  4. 정지기에 있는 세포
(정답률: 60%)
  • 대수기 중기에 있는 세포가 발효의 생산성에 영향을 주는 인자 중에서 좋은 상태인 이유는 이 시기에 세포가 가장 활발하게 성장하고 대사 활동이 활발하기 때문이다. 따라서 이 시기에 접종된 세포는 빠르게 증식하고 발효 과정에서 높은 생산성을 보일 수 있다. 반면, 지체기에 있는 세포는 아직 성장이 시작되지 않아 발효 과정이 느리게 진행되고, 대수기 초기에 있는 세포는 아직 성장이 덜 된 상태이기 때문에 생산성이 낮을 수 있다. 또한, 정지기에 있는 세포는 이미 성장이 멈춘 상태이므로 발효 과정에서는 전혀 기여하지 않는다.
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28. 동물세포 배양에 사용되는 배지에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 배지의 pH는 대부분 이산화탄소와 중탄산나트륨의 완충용액을 사용하여 조절한다.
  2. 배지의 질소원으로는 아미노산과 핵산이 첨가된다.
  3. 동물세포는 삼투압에 민감하므로 염의 농도 조절이 필요하고 500 mOs 정도의 삼투압을 유지한다.
  4. 비타민, 호르몬, 성장인자 등이 필수적인 성분이므로 혈청이나 각각의 성분을 첨가한다.
(정답률: 알수없음)
  • "동물세포는 삼투압에 민감하므로 염의 농도 조절이 필요하고 500 mOs 정도의 삼투압을 유지한다."가 틀린 설명입니다. 동물세포는 삼투압이 아니라 온도, 습도, pH 등의 환경 변화에 민감합니다. 따라서 배지의 염의 농도는 조절하지만, 삼투압은 직접적으로 조절하지 않습니다.
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29. 다음 중 진핵세포에만 존재하는 세포 구조는?

  1. 미토콘드리아
  2. 편모
  3. 포자
  4. 세포벽
(정답률: 92%)
  • 미토콘드리아는 세포 내 에너지 생산을 담당하는 세포 기관으로, 진핵세포에만 존재합니다. 다른 보기인 편모, 포자, 세포벽은 모든 세포에서 발견될 수 있습니다.
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30. 비생장 관련 산물의 생산시 유용한 생산배지를 사용하기에 적절한 배양법은?

  1. 유가식 배양
  2. 연속식 배양
  3. 회분식 배양
  4. 2단계 배양
(정답률: 37%)
  • 비생장 관련 산물은 대부분 세포 배양을 통해 생산되는데, 이때 세포의 생장과 분열을 도모하기 위해 적절한 배양법이 필요합니다. 2단계 배양은 초기 배양과 후기 배양을 분리하여 각각 최적의 배양환경을 제공하는 방법으로, 초기 배양에서는 세포의 분열을 촉진시키는 데 필요한 영양분을 공급하고, 후기 배양에서는 세포의 생장을 촉진시키는 데 필요한 호르몬 등을 공급합니다. 이러한 방법을 통해 세포의 생장과 분열을 최대한 촉진시켜 비생장 관련 산물의 생산을 높일 수 있습니다.
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31. 일반적인 박테리아를 영양소가 제한되지 않은 정상적인 조건에서 배양하였다. 1g의 질소를 소모하였을 때 예측할 수 있는 세포의 건조무게는? (단, 세포내 단백질 함량은 세포 건조무게의 70%이고, 단백질내 질소함량은 15∼17% 이다.)

  1. 2∼5g
  2. 8∼15g
  3. 20∼30g
  4. 예측할 수 없다.
(정답률: 알수없음)
  • 질소는 단백질의 구성 성분 중 하나이므로, 1g의 질소를 소모하면 1/0.15 = 6.67g의 단백질이 생산됩니다. 따라서 세포의 건조무게는 6.67g의 단백질이 생산될 때까지 증가하게 됩니다. 세포내 단백질 함량이 세포 건조무게의 70%이므로, 세포의 건조무게는 6.67g / 0.7 = 9.53g 입니다. 따라서 정답은 "8∼15g" 입니다.
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32. TCA 회로의 주요 역할이 아닌 것은?

  1. 생합성과 전자전달계에 필요한 전자(NADH)의 생성
  2. NAD와 생합성에 필요한 ATP를 재생 또는 생성
  3. 탄소계 골격물질의 공급
  4. 에너지의 발생
(정답률: 73%)
  • TCA 회로는 탄소계 골격물질의 공급이 아닌, 생합성과 전자전달계에 필요한 전자(NADH)의 생성, NAD와 생합성에 필요한 ATP를 재생 또는 생성, 에너지의 발생을 주요 역할로 수행한다. TCA 회로는 탄소계 골격물질의 분해를 통해 에너지를 생성하고, 이를 이용하여 생합성과 전자전달계에 필요한 전자와 ATP를 생성하는 과정이다. 따라서, 탄소계 골격물질의 공급은 TCA 회로의 주요 역할이 아니다.
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33. 재조합 미생물의 배양시 재조합 단백질의 발현을 유도할 수 있는 방법이 잘못 짝지어진 것은?

  1. λPL promotor - 온도 증가 (30℃ -> 42℃)
  2. tac promotor - IPTG, galactose 첨가
  3. trp promotor - 트립토판 첨가
  4. gal promotor - 갈락토즈 첨가
(정답률: 91%)
  • 트립토판은 트립토판 합성을 위한 필수 아미노산으로, 트립토판이 부족한 환경에서는 trp promotor가 활성화되어 trp operon의 유전자 발현이 증가합니다. 따라서 trp promotor에 트립토판을 첨가하면 재조합 미생물에서 재조합 단백질의 발현을 유도할 수 있습니다.
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34. 이상적인 키모스탯에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 이상적인 키모스탯은 완전히 혼합되는 연속 교반탱크 반응기(CSTR)와 같다.
  2. 반응기의 액체부피는 일정하게 유지된다.
  3. 세포는 생장속도에 비해 낮은 속도로 반응기로부터 제거되어야 한다.
  4. 희석속도가 최대 생장속도보다도 클 경우 세출(washout)현상이 일어난다.
(정답률: 알수없음)
  • "세포는 생장속도에 비해 낮은 속도로 반응기로부터 제거되어야 한다."가 틀린 설명입니다. 이상적인 키모스탯에서는 세포가 생장할 수 있는 최대 속도로 생장하면서도 반응기로부터 빠르게 제거되어야 합니다. 이는 고농도의 생장인자나 독성 물질이 농축되지 않도록 하기 위함입니다. 따라서, 세포는 생장속도에 비해 높은 속도로 반응기로부터 제거되어야 합니다.
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35. 식물세포 현탁배양시 중성수지(neutral resin)을 첨가하여 세포 산물의 생산을 증가시킬 수 있다. 이러한 현상에 대한 설명 중 옳지 않은 것은?

  1. 생산물의 제자리 제거(in situ removal) 효과이다.
  2. 중성수지의 기능성 이온단에 의한 세포의 생장 촉진 효과이다.
  3. 되먹임 저해(feedback inhibition)의 경감에 의하여 산물 생산이 증대되었다.
  4. 일명 2상배양(two-phase culture)이라고 한다.
(정답률: 알수없음)
  • 중성수지의 기능성 이온단에 의한 세포의 생장 촉진 효과는 옳은 설명이다.
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36. 효모를 재조합 단백질의 숙주세포로 사용할 경우 장점을 잘 설명한 것이 아닌 것은?

  1. 효모는 병원성이 없으므로 대량생산시 비교적 안전 하다.
  2. 발현된 단백질에 post-translation modification 과정에서 당분자를 부착시키는 기능을 가지고있다.
  3. 효모는 진핵생물이므로 진핵생물 유래의 외래단백질을 발현시키는데 유리하다.
  4. 효모는 에탄올을 생산하므로 재조합 단백질을 생산하는데 유리하다.
(정답률: 70%)
  • "효모는 에탄올을 생산하므로 재조합 단백질을 생산하는데 유리하다." 이것은 장점을 잘 설명한 것이다. 효모는 에탄올을 생산하는 능력이 있기 때문에, 단백질 발현 과정에서 에탄올을 부산물로 생산할 수 있어서, 단백질 생산량을 높일 수 있다. 이는 대량 생산에 유리하며, 비용을 절감할 수 있다.
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37. 기질 제한 생장시 세포의 비생장속도가 최대생장속도로 유지될 수 있는 조건은? (단, S는 기질농도이고, Ks는 모노드식에서의 상수이다.)

  1. S ≪ Ks
  2. S ≫ Ks
  3. S = Ks
  4. S = 0.5Ks
(정답률: 39%)
  • "S = Ks"이 성립할 때, 기질농도가 모노드식에서의 상수와 같아지므로, 세포 내부의 효소와 기질농도의 상호작용이 최대화되어 최대생장속도로 유지될 수 있습니다. "S ≪ Ks"일 경우에는 기질농도가 너무 낮아서 생장속도가 제한될 수 있고, "S ≫ Ks"일 경우에는 기질농도가 너무 높아서 독성이나 부족한 산소 등으로 인해 생장속도가 감소할 수 있습니다. "S = 0.5Ks"일 경우에는 생장속도가 최대가 되지 않을 수 있습니다.
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38. 이 생물이 monod식을 따른다고 가정할 때 여기서 - μmax=0.8hr-1, Ks=7g/L이다. - dCx/dt=(μmax·Cs·Cx)/(Ks+Cs) 정상상태 CSTR 발효조에서 도입흐름 유속과 기질 농도는 100L/hr와 70g/L이고, 유출류의 기질 농도는 10g/L이다. 발효조의 크기는 얼마인가?

  1. 213L
  2. 205L
  3. 195
  4. 183L
(정답률: 알수없음)
  • 발효조가 정상상태이므로, 유입량과 유출량이 같다고 가정할 수 있다. 따라서, 유입량의 기질 농도와 유출량의 기질 농도를 이용하여 평균 기질 농도를 구할 수 있다.

    평균 기질 농도 = (유입량의 기질 농도 + 유출량의 기질 농도) / 2
    = (70g/L + 10g/L) / 2
    = 40g/L

    이제, 부정적 증가율을 이용하여 발효조의 크기를 구할 수 있다.

    dCx/dt = 0 (정상상태)
    = μmax·Cs·Cx / (Ks+Cs)
    = μmax·Cavg·Cx / (Ks+Cavg)

    여기서, Cx는 생물의 농도이므로, Cx = X/V (X: 생물의 질량, V: 발효조의 부피)

    dCx/dt = 0 = μmax·Cavg·X/V / (Ks+Cavg)
    => V = μmax·Cavg·X / 0 = μmax·Cavg·X / dCx/dt

    생물의 질량은 입력과 출력이 같으므로, 입력량과 입력 농도를 곱한 값으로 생물의 질량을 구할 수 있다.

    생물의 질량 = 입력량·입력 농도 = 100L/hr · 70g/L = 7000g/hr

    μmax와 Ks를 이용하여 Cavg를 구할 수 있다.

    Cavg = Ks / (μmax - dCx/dt)
    = 7g/L / (0.8hr^-1 - 0)
    = 8.75g/L

    따라서, 발효조의 크기는 다음과 같다.

    V = μmax·Cavg·X / dCx/dt
    = 0.8hr^-1 · 8.75g/L · 7000g/hr / 0
    = 213L

    따라서, 정답은 "213L"이다.
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39. 산소는 호기성 배양에서 주요한 기질의 하나이다. 배양액중의 용존산소에 관한 설명 중 틀린 것은?

  1. 임계산소농도란 미생물의 호흡이 제한 받기 시작하는 농도를 의미한다.
  2. 발효액에 용존산소를 원활히 공급하기 위해 스파징(sparging) 및 교반을 한다.
  3. 포화 용존산소 농도는 가스산소분압의 제곱에 비례한다.
  4. 아황산염법에서는 용존산소농도를 측정함에 의해 산소 전달속도를 측정할 수 있다.
(정답률: 알수없음)
  • "포화 용존산소 농도는 가스산소분압의 제곱에 비례한다."라는 설명이 틀린 것은 아니다.

    이유는 가스의 용압이 높을수록 용액에 용해되는 양이 많아지기 때문이다. 따라서 가스산소분압이 높을수록 용액에 용존되는 산소의 농도도 높아진다. 이것이 포화 용존산소 농도와 가스산소분압의 제곱이 비례하는 이유이다.
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40. 다음 중 외부의 유전자를 어떤 특정한 포유동물세포에 소개하여 넣기 위해 주로 사용되는 방법이 아닌 것은?

  1. Calcium phosphate transfection
  2. DEAE-dextran transfection
  3. Liposome-mediated transfection
  4. Heat shock transfection
(정답률: 50%)
  • Heat shock transfection은 외부의 유전자를 세포 내부로 소개하는 방법이 아니라, 세포 외부에서 유전자를 처리한 후 열충격을 가해 세포막을 열어 유전자를 세포 내부로 직접 주입하는 방법이기 때문에 주로 사용되지 않는다. 따라서 정답은 Heat shock transfection이다.
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3과목: 생물반응공학

41. 다음 발효기에 관련된 내용 중 옳지 않은 것은?

  1. 발효기의 탐침 설치시 작은 구멍은 평평한 가스켓으로 새는 것을 방지하며, 큰 구멍에는 O-링을 사용 한다.
  2. 큰 발효기는 보통 열제거를 위한 내부 코일이나 자켓이 있는 용기를 사용한다.
  3. 발효기는 삼상(고체, 액체, 기체)반응과 관련있다.
  4. 교반탱크 발효기는 기체전달에 있어 높은 부피물질 전달계수(kLa)를 갖는다.
(정답률: 60%)
  • "발효기의 탐침 설치시 작은 구멍은 평평한 가스켓으로 새는 것을 방지하며, 큰 구멍에는 O-링을 사용 한다."가 옳은 내용이다. 이유는 작은 구멍은 가스켓으로 새는 것을 방지해야 하기 때문에 평평한 가스켓을 사용하고, 큰 구멍은 O-링을 사용하여 더 효과적으로 누출을 방지하기 때문이다. 다른 보기들은 모두 발효기에 관련된 옳은 내용이다.
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42. 액중발효에 대한 고상발효의 장점이 아닌 것은?

  1. 반응기의 작은 부피에서 오는 시설비의 절감
  2. 낮은 수분 함량으로 인한 낮은 오염가능성
  3. 반응기의 제어가 용이
  4. 생성물의 분리 용이
(정답률: 42%)
  • 액중발효와 고상발효는 반응기의 형태에 따라 구분되는데, 고상발효는 반응물이 고체 상태에서 반응하는 것이 특징입니다. 따라서 반응기의 부피가 크지 않아도 되고, 수분 함량이 낮아 오염 가능성이 적습니다. 또한, 생성물의 분리도 용이합니다. 하지만 반응물이 고체 상태이기 때문에 반응기의 제어가 어려울 수 있습니다.
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43. 목적 재조합 단백질 생산을 위하여 유전자의 안정성을 고려한 배양기는?

  1. 플러그 흐름 배양기
  2. 터비도스탯
  3. 유가식 배양
  4. 다단 키모스탯
(정답률: 알수없음)
  • 다단 키모스탯은 여러 개의 층으로 이루어진 배양기로, 각 층마다 온도, pH 등의 조건을 조절하여 세포의 생장과 단백질 생산을 최적화할 수 있습니다. 또한, 다단 구조로 인해 배양 시간을 단축할 수 있어 생산성을 높일 수 있습니다. 이러한 이유로 목적 재조합 단백질 생산을 위한 배양기로 많이 사용됩니다.
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44. 대부분의 효소는 불활성화 될 경우 효소구조의 풀림현상이 일어난다. 이러한 효소 불활성화 과정의 활성엔트로피값의 변화는?

  1. 변화없다.
  2. 감소한다
  3. 증가한다
  4. 불활성화 온도에 따라서 다르다.
(정답률: 37%)
  • 효소 불활성화 과정은 보통 효소의 구조가 풀리면서 분자 내부의 자유도가 증가하게 되므로, 이는 활성엔트로피값의 증가를 의미한다. 따라서 정답은 "증가한다"이다.
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45. 발효조의 대규모화(scale-up)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 단위체적당 일정한 동력을 투입하는 조건으로 대규모화 하는 경우 N3D2 값이 일정하게 유지되어야 한다. (단 N: 임펠러의 단위시간당 회전수, D: 발효조의 직경)
  2. 부피산소전달계수 kLa의 값이 일정하도록 대규모화 하면 일반적으로 발효조 단위부피당 투입되는 동력의 크기가 커져야 한다.
  3. shear rate를 일정하게 유지하도록 대규모화 하는 경우 임펠러의 tip speed의 제곱이 일정하게 되도록 하여야 한다.
  4. 순환시간이 같도록 대규모화 하는 경우 큰 탱크에서의 동력은 작은 탱크에서의 동력보다 큰 값이 소요된다.
(정답률: 46%)
  • "shear rate를 일정하게 유지하도록 대규모화 하는 경우 임펠러의 tip speed의 제곱이 일정하게 되도록 하여야 한다."가 옳지 않다. shear rate를 일정하게 유지하려면 임펠러의 회전속도를 조절해야 하며, 이에 따라 tip speed의 제곱 값도 변화하게 된다. 따라서, shear rate를 일정하게 유지하면서도 tip speed의 제곱 값이 일정하게 유지되도록 하는 것은 어렵다.
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46. 여러가지 배양 형태 중에서 세포농도를 일정하게 유지하기 위하여 희석속도를 변화시키는 조작을 통해 특정성질을 갖는 단일균주를 선별할 때 주로 쓰이는 것은?

  1. 터비도스탯(turbiostat) 배양
  2. 회분식 배양
  3. 고정화 배양
  4. 유가식(fed-batch) 배양
(정답률: 알수없음)
  • 터비도스탯 배양은 세포농도를 일정하게 유지하기 위해 희석속도를 조절하는 방식으로, 특정 성질을 갖는 단일균주를 선별하는 데에 적합합니다. 이는 세포 생장 속도와 배양 용액의 투입 속도를 조절하여 일정한 세포농도를 유지하면서 균주의 특성을 관찰할 수 있기 때문입니다. 따라서 터비도스탯 배양은 세포 생산 및 생리 연구 등에서 많이 사용됩니다.
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47. 효소의 pH-활성에 관한 설명 중 옳은 것은?

  1. 효소활성은 pH와 상관없이 일정하다.
  2. 효소의 활성은 최적 pH에서 최고를 나타내며 이에서 벗어나면 점점 줄어드는 경향을 나타낸다.
  3. 효소가 작용하는 pH의 범위는 4‾이며 이를 벗어나면 활성이 없다.
  4. 사람의 위에서 분비되는 소화효소 펩신의 적정 pH는 7 근처이다.
(정답률: 알수없음)
  • 효소는 특정한 pH에서 최적의 활성을 나타내며, 이 pH에서 벗어나면 활성이 감소하는 경향을 보입니다. 따라서 "효소의 활성은 최적 pH에서 최고를 나타내며 이에서 벗어나면 점점 줄어드는 경향을 나타낸다."가 옳은 설명입니다.
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48. 연속식발효는 회분식 발효에 비해 생산성은 높으나 최종농도는 낮다. 반면 유가배양식(fed-batch)은 높은 최종 농도를 얻을 수 있다. 다음 중 아주 높은 생산성과 상당히 높은 최종 농도를 얻을 수 있는 생물반응기는?

  1. 세포 재순환 반응기
  2. 유가배양식
  3. 회분식
  4. 연속식
(정답률: 알수없음)
  • 세포 재순환 반응기는 연속식과 유가배양식의 장점을 결합한 형태의 생물반응기이다. 이 반응기는 세포를 일정한 속도로 공급하면서 동시에 생산물을 제거하여 최종 농도를 높일 수 있다. 또한 세포가 반응기 내에서 오랫동안 머무르기 때문에 생산성도 높아진다. 따라서 세포 재순환 반응기는 아주 높은 생산성과 상당히 높은 최종 농도를 얻을 수 있는 생물반응기이다.
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49. 이중생장(diauxic growth)에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 세포가 두 가지 탄소원 존재하에서 성장할 때, 선호되는 탄소원이 먼저 소모된다.
  2. 일반적으로 이중생장을 하는 세포는 배양 중간에 정체기를 나타낸다.
  3. 이중생장은 이화억제작용과 밀접한 연관이 있다.
  4. 이중생장 현상은 회분식 배양에서는 나타나지 않는다.
(정답률: 알수없음)
  • "이중생장 현상은 회분식 배양에서는 나타나지 않는다."가 틀린 설명입니다. 이중생장은 일반적으로 배양 초기에 나타나며, 회분식 배양에서도 나타날 수 있습니다.
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50. 어떤 강물의 BOD가 6ppm 이라고 할 때 이에 대한 설명 중 가장 옳은 것은?

  1. 유기물의 양이 6mg/L 있다는 것이다.
  2. 강물 속에 녹아 있는 유기물을 5일 동안에 분해하는 데 소모되는 산소량을 나타낸다.
  3. 포화 산소량을 8mg/L 이라고 할 때 물고기가 호흡하는데 사용할 수 있는 산소량은 2mg/L 정도이다.
  4. 유기물은 강물속에서 미생물이 있어야만 분해가 가능하다. 따라서 분해되지 않고 있으므로 물고기가 생존하는데는 크게 지장이 없다.
(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "강물 속에 녹아 있는 유기물을 5일 동안에 분해하는 데 소모되는 산소량을 나타낸다." 이다. BOD는 Biochemical Oxygen Demand의 약자로, 생물학적 산소 요구량을 나타내는 지표이다. 즉, 강물 속에 녹아 있는 유기물을 미생물이 분해할 때 소모되는 산소량을 나타내는 것이다. 따라서 BOD가 높을수록 강물의 오염 정도가 높다는 것을 의미한다.
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51. 회분식 배양의 지수성장기에 있는 어떤 미생물의 비성장속도를 측정하였더니, 0.35 hr-1 로 나타났다. 이 미생물의 배가시간(doubling time)은 얼마인가? (단, ln2는 0.7로 한다.)

  1. 0.5 hr
  2. 2 hr
  3. 0.25 hr
  4. 4 hr
(정답률: 82%)
  • 배가시간은 미생물의 성장속도가 2배가 되는 시간을 말한다. 따라서, 배가시간은 ln2/비성장속도로 계산할 수 있다.

    ln2/0.35 = 2 (소수점 이하 버림)

    따라서, 이 미생물의 배가시간은 2시간이다.
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52. 다음 중 산소전달속도를 나타내는 부피전달계수(kLa)를 측정하는 방법이 아닌 것은?

  1. 정상상태법
  2. 비정상상태법
  3. 아황산염법
  4. 질산염법
(정답률: 70%)
  • 질산염법은 산소전달속도를 측정하는 방법이 아니라, 질산염의 산화에 따른 열반응을 이용하여 열량을 측정하여 연소열을 구하는 방법이기 때문에 정답입니다.
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53. 유가식 발효에 대한 내용으로 옳은 것은?

  1. 발효액의 점도가 높게 유지되므로, 혼합(mixing)을 잘해줘야 한다.
  2. 세포 성장에 대한 기질 저해가 없는 물질만을 기질로 사용하여야 한다.
  3. 오염문제, 돌연변이 문제, 플라스미드 불안정 문제 등에 있어서 연속발효에 비해 장점이 있다.
  4. 계속적으로 높은 배지 공급속도를 유지하면, 2차 대사물질(secondary metaabolite) 생산에도 사용될 수 있다.
(정답률: 50%)
  • 유가식 발효는 연속발효에 비해 오염문제, 돌연변이 문제, 플라스미드 불안정 문제 등에 있어서 장점이 있다. 이는 연속발효에서는 발효액이 계속해서 흐르기 때문에 오염이나 돌연변이가 발생할 가능성이 높아지기 때문이다. 또한, 유가식 발효에서는 발효액의 점도가 높게 유지되므로, 혼합을 잘해줘야 하며, 세포 성장에 대한 기질 저해가 없는 물질만을 기질로 사용하여야 한다. 또한, 계속적으로 높은 배지 공급속도를 유지하면, 2차 대사물질(secondary metabolite) 생산에도 사용될 수 있다.
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54. 고정화된 효소에 있어 확산저항이 효소반응속도에 미치는 영향을 대표하는 무차원 변수는?

  1. 레이놀즈 수 (Reynolds number)
  2. 담콜러 수 (Damkoehler number)
  3. 페크릿 수 (Peclet number)
  4. 스트롤 수 (Strouhal number)
(정답률: 알수없음)
  • 담콜러 수는 확산과 반응속도의 비율을 나타내는 무차원 변수입니다. 즉, 고정화된 효소에서 확산이 빠르면 반응속도에 미치는 영향이 작아지고, 확산이 느리면 반응속도에 미치는 영향이 커집니다. 따라서 담콜러 수가 작을수록 확산이 빠르고 반응속도에 미치는 영향이 작아지며, 담콜러 수가 클수록 확산이 느리고 반응속도에 미치는 영향이 커집니다. 이에 반해 레이놀즈 수는 유체의 운동성을 나타내는 무차원 변수이고, 페크릿 수는 대류와 확산의 비율을 나타내는 무차원 변수입니다. 스트롤 수는 진동운동에서 나타나는 무차원 변수입니다.
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55. 발효기의 대규모화에 있어서 발효기의 높이에 대한 지름의 비가 일정하게 유지될 경우 부피에 대한 표면적의 비는 대규모화되는 동안 어떻게 변화하는가?

  1. 감소한다.
  2. 증가한다.
  3. 일정하다.
  4. 감소하다가 증가한다.
(정답률: 73%)
  • 부피가 일정하게 증가할 때, 발효기의 높이에 대한 지름의 비가 일정하게 유지된다면, 발효기의 부피는 세제곱에 비례하여 증가하고, 표면적은 제곱에 비례하여 증가한다. 따라서 부피에 대한 표면적의 비는 부피가 증가함에 따라 감소한다.
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56. Michaelis-Menten 속도식의 계수를 구하는 데 이용되는 Eadie-Hofstee도표의 x축과 y축은? (단, V는 효소반응의 산물생성속도이며 [S]는 기질의 농도 이다.)

  1. x축은 1/[S], y축은 1/V
  2. x축은 V, y축은 V/[S]
  3. x축은 [S], y축은 [S]/V
  4. x축은 V/[S], y축은 V
(정답률: 알수없음)
  • Eadie-Hofstee 도표는 Michaelis-Menten 속도식을 선형으로 나타내기 위해 사용된다. 따라서 x축과 y축은 각각 Michaelis-Menten 속도식의 계수를 나타내야 한다.

    Michaelis-Menten 속도식은 다음과 같다.

    V = (Vmax [S]) / (Km + [S])

    여기서 Vmax는 최대 속도, Km은 Michaelis-Menten 상수이다.

    Eadie-Hofstee 도표에서 x축은 V/[S]이고 y축은 V이다. 이는 다음과 같이 유도할 수 있다.

    V/[S] = (Vmax/Km) - (Vmax/[S])

    위 식에서 V/[S]는 y축에 해당하고, Vmax/Km은 x축의 기울기에 해당한다.

    또한,

    V = (Vmax [S]) / (Km + [S])

    위 식을 재배열하면,

    V/[S] = Vmax / (Km/[S] + 1)

    이므로, x축은 V/[S]이고 y축은 V가 된다.

    따라서 정답은 "x축은 V/[S], y축은 V"이다.
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57. 유기물은 혐기성 소화시 유기산을 거쳐 메탄과 탄산가스로 변한다고 한다. 초산이 분해되는 경우 메탄/탄산가스의 몰비는?

  1. 2
  2. 0.5
  3. 1
  4. 4
(정답률: 알수없음)
  • 유기산 분해식은 CH3COOH → CH4 + CO2 + H2O 이다. 이 식에서 메탄과 탄산가스의 몰비는 1:1 이다. 따라서 정답은 "1"이다.
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58. 다음 설명 중 옳지 않은 것은?

  1. 대규모화(Scale-up)은 이동현상에 관계된다.
  2. 대규모화시 기하학적 유사성이 유지되더라도 큰 발효기의 물리적 조건이 작은 발효기와 완전히 같아질 수 는 없다.
  3. 배양의 대사 반응이 규모에 따라 달라지지는 않는다.
  4. 전통적인 대규모화는 매우 경험적이다.
(정답률: 70%)
  • "배양의 대사 반응이 규모에 따라 달라지지는 않는다."는 옳은 설명이다. 이는 발효 과정에서 일어나는 화학 반응이 기하학적인 크기와는 관계없이 동일하게 일어나기 때문이다. 따라서 대규모화를 할 때는 기하학적 유사성을 유지하면서도 물리적인 조건을 조절해야 한다.
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59. 미생물은 dx/dt=μx의 식을 따라 증식한다. 20분만에 세포의 수가 2배가 되는 대장균의 비성장속도 μ는 얼마인가?

  1. 2.1 h-1
  2. 2.1 min-1
  3. 1.0 h-1
  4. 1.0 min-1
(정답률: 알수없음)
  • dx/dt=μx에서 x는 세포의 수를 나타내므로, 20분(1/3시간) 후에 세포의 수는 2배가 된다는 것은 다음과 같은 식이 성립한다는 것이다.

    x(1/3) = 2x(0)

    이를 이용하여 μ를 구해보자.

    dx/dt=μx

    dx/x=μdt

    ∫dx/x=μ∫dt

    ln|x|=μt+C

    t=0일 때 x=x(0)이므로 C=ln|x(0)|이다.

    t=1/3일 때 x=2x(0)이므로 ln|2x(0)|=μ(1/3)+ln|x(0)|이다.

    따라서,

    μ = (ln|2x(0)|-ln|x(0)|)/(1/3) = ln(2)/(1/3) = 3ln(2) ≈ 2.1 h^-1

    따라서 정답은 "2.1 h^-1"이다.
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60. 배양계의 산소수지 축차모델에서 미생물 반응계에서는 기액 계면 근방에서의 산소소비는 작기 때문에 일단 산소가 물리적으로 흡수된 후에 액 본체에서 소비된다고 했을 때 축차(순차)적인 경우 산소의 경로는?

  1. 기체본체 → 가스경막 → 액 본체→ 액 경막 → 미생물 세포외경막 → 미생물 세포내에서의 생화학 반응
  2. 기체본체 → 가스경막 → 액 경막→ 액 본체 → 미생물 세포 외경막 → 미생물 세포내에서의 생화학 반응
  3. 기체본체 → 가스경막 → 액 본체→ 액경 막 → 미생물 세포내에서의 생화학 반응 → 미생물 세포 외경막
  4. 기체본체 → 가스경막 → 액 경막→ 액 본체 → 미생물 세포내에서의 생화학 반응 → 미생물 세포 외경막
(정답률: 알수없음)
  • 미생물 반응계에서는 기액 계면 근방에서의 산소소비는 작기 때문에 일단 산소가 물리적으로 흡수된 후에 액 본체에서 소비된다고 한다. 따라서 산소는 기체본체에서 출발하여 가스경막을 통해 액 본체로 이동하고, 액 경막을 통해 미생물 세포 외경막으로 이동한 후 미생물 세포내에서의 생화학 반응에서 사용된다. 따라서 정답은 "기체본체 → 가스경막 → 액 본체→ 액 경막 → 미생물 세포 외경막 → 미생물 세포내에서의 생화학 반응"이다.
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4과목: 생물분리공학

61. 2M의 KCl 2L를 4M의 NaNO3 1L에 섞었을 때 몇 mol만큼의 KNO3가 침전될 것인가? (단, KCl의 용해도적(solubility product)은 10(mol/liter)2이고, KNO3는 1.7(mol/liter)2이며, NaNO3는 100 (mol/liter)2이다.)

  1. 0.09
  2. 0.9
  3. 1.5
  4. 1.9
(정답률: 알수없음)
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62. 세포내 용질농도 0.3 M인 세포를 삼투압 충격법을 이용하여 분쇄하려한다. 세포와 물사이의 삼투압은 몇 기압인가? (단, 온도는 12℃이고 기체상수 R= 82 cm3·atm/gmole·K이다.)

  1. 1
  2. 3
  3. 7
  4. 10
(정답률: 알수없음)
  • 삼투압 충격법에서는 세포와 물을 섞어 압력을 가해 세포를 분쇄한다. 이때 삼투압은 분쇄를 위해 필요한 압력을 의미한다. 삼투압은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    삼투압 = (용질농도 × 기체상수 × 온도) / 분자량

    여기서 용질농도는 0.3 M, 기체상수는 82 cm3·atm/gmole·K, 온도는 12℃ = 285 K이다. 세포의 분자량은 주어지지 않았으므로, 대략적으로 106 g/mol로 가정하자.

    삼투압 = (0.3 × 82 × 285) / 106 ≈ 7 atm

    따라서, 이 문제에서 정답은 "7"이다.
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63. 생물반응과 분리의 동시공정의 장점에 속하지 않는 것은?

  1. 기질저해의 제거
  2. 생성물 저해의 감소
  3. 반응수율의 증가
  4. 생성물의 변성 방지
(정답률: 알수없음)
  • 기질저해의 제거는 생물반응과 분리의 동시공정의 장점에 속하지 않는다. 이는 생물반응과 분리의 동시공정에서는 생물체가 생성한 기질저해물질을 분리과정에서 동시에 제거할 수 있기 때문이다. 따라서 기질저해물질이 제거되어 생물체의 성장과 반응수율이 증가하고, 생성물의 변성 방지와 생성물 저해의 감소가 가능해진다.
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64. 다음 중 CO2를 사용하며, 식품공업에서 활발히 사용되는 환경 친화적인 분리기술은?

  1. 이온교환 크로마토그래피
  2. 막분리
  3. 초임계 추출
  4. 액-액 추출
(정답률: 알수없음)
  • 초임계 추출은 CO2를 사용하여 분리하는 기술로, 환경 친화적이며 안전하고 효율적인 방법이다. CO2는 비극성 용매로서 다양한 물질을 용해시킬 수 있으며, 초임계 상태에서는 액체와 기체의 경계가 없어져 분리 효율이 높아진다. 이에 따라 초임계 추출은 식품공업에서 유용하게 사용되며, 예를 들어 차나 향신료 등의 향을 추출하는데에도 사용된다.
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65. 차단되는 입자의 크기가 작은 순서로 나열된 것은?

  1. 한외여과 < 미세여과 < 역삼투
  2. 역삼투 < 한외여과 < 미세여과
  3. 미세여과 < 한외여과 < 역삼투
  4. 역삼투 < 미세여과 < 한외여과
(정답률: 91%)
  • 입자의 크기가 작을수록 차단이 쉽기 때문에, 역삼투가 가장 작은 입자를 가지고 있고, 따라서 가장 쉽게 차단되므로 가장 먼저 나열된다. 한외여과와 미세여과는 역삼투보다 입자 크기가 크기 때문에 차단이 더 어렵다. 그러나 미세여과는 한외여과보다 입자 크기가 작기 때문에 차단이 상대적으로 쉽다. 따라서 "역삼투 < 한외여과 < 미세여과"가 정답이 된다.
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66. 다음중 총 단백질 정량방법이 아닌 것은?

  1. HPLC
  2. Lowry
  3. Biuret
  4. UV
(정답률: 알수없음)
  • HPLC는 총 단백질 정량방법이 아닙니다. HPLC는 고성능 액체 크로마토그래피로, 단백질의 분리 및 정량에 사용되는 기술입니다. 다른 세 가지 방법인 Lowry, Biuret, UV는 모두 총 단백질 정량방법으로, 단백질의 양을 정량하는 데 사용됩니다.
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67. 동시생물반응과 일반적인 회수기술에 속하지 않는 것은?

  1. 진공 발효법
  2. 젤(gel)여과 크로마토그래피법
  3. 고체흡착제 첨가법
  4. 액체추출제 첨가법
(정답률: 59%)
  • 젤(gel)여과 크로마토그래피법은 일반적인 회수기술에 속하는 것이 아니라 분리기술에 속합니다. 이 기술은 샘플을 분리하기 위해 적용되며, 샘플을 분리하는데 사용되는 젤(gel)은 일종의 고체입니다. 따라서 이 기술은 분리기술 중 하나이며, 동시생물반응과 고체흡착제 첨가법, 액체추출제 첨가법과는 구분됩니다.
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68. 원심분리공정에서 침강 속도를 설명한 것은 다음 중 어느 것인가?

  1. 입자 직경에 비례한다.
  2. 점도에 비례한다.
  3. 원심력에 비례한다.
  4. 입자 직경의 자승에 반비례한다.
(정답률: 82%)
  • 정답은 "원심력에 비례한다." 입니다.

    원심분리공정에서 침강 속도는 원심력에 의해 결정됩니다. 원심력은 회전하는 중심축 주변에서 작용하는 힘으로, 입자의 질량과 회전 반경에 비례합니다. 따라서 원심력이 증가하면 침강 속도도 증가하게 됩니다. 입자의 직경이나 점도와는 직접적인 관련이 없습니다. 입자 직경의 자승에 반비례하는 것은 스토크스 법칙에서 나오는 개념으로, 원심분리공정에서는 적용되지 않습니다.
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69. 분리공정을 평형공정(equilibrium process)과 속도공정 (rate-controlled process)으로 분류할 때 다음 중 평형 공정에 속하는 것은?

  1. 전기영동
  2. 한외여과
  3. 젤여과 크로마토그래피
  4. 침전
(정답률: 50%)
  • 침전은 평형 공정에 속합니다. 이는 용액 속에 용질이 포함되어 있을 때, 농도가 포화되어 용질이 과잉으로 존재하게 되면 침전이 발생하는데, 이는 용질의 농도가 일정한 상태로 유지되는 평형 상태에서 일어나기 때문입니다. 따라서 침전은 평형 공정에 속하게 됩니다.
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70. 다음 중 지방질(lipid)의 일반적 분자구조로서 옳은 것은?

  1. (CH2O)n
  2. CH3-(CH2)n-OH
  3. CH3-(CHOCH)n-COOH
  4. CH3-(CH2)n-COOH
(정답률: 알수없음)
  • 지방질은 지방산과 글리세롤로 이루어진 분자이다. 지방산은 일반적으로 CH3-(CH2)n-COOH의 구조를 가지며, 이는 탄소 사슬이 일정한 길이로 반복되는 형태를 띠고 있다. 따라서 "CH3-(CH2)n-COOH"가 지방질의 일반적 분자구조로 옳다.
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71. 다음중 가장 낮은 회전속도에서 원심분리할 수 있는 것은?

  1. DNA
  2. E. coli
  3. 바이러스
  4. S. cerevisiae
(정답률: 91%)
  • S. cerevisiae가 다른 보기들보다 더 큰 크기와 질량을 가지기 때문에, 회전속도가 낮아도 충분한 원심력을 발생시켜 원심분리가 가능합니다. 반면, 다른 보기들은 더 작은 크기와 질량을 가지기 때문에 높은 회전속도가 필요합니다.
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72. 생물 물질의 특성 설명 중 틀린 것은?

  1. 생산물은 수용성 배지에서 묽은 농도로 존재한다.
  2. 생산물은 열에 강하다.
  3. 분리해야 될 생산물이 다양하다.
  4. 생산물과 비슷한 물리, 화학적 특성을 갖는 불순물이 포함되어 있다.
(정답률: 84%)
  • 정답은 "생산물은 열에 강하다." 이다. 생산물은 오히려 열에 민감하며, 고온이나 긴 시간에 노출되면 분해될 수 있다. 이는 생산물이 단백질, 합성 RNA, 합성 DNA 등의 민감한 생물학적 분자로 이루어져 있기 때문이다.
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73. E. coli 현탁액을 농축시키기 위해 bowl 원심분리기가 사용된다. bowl의 내경이 10cm이고 길이가 50cm 이며 각속도 는 1000 rad/sec 이다. 처리유량이 500cm3/sec 일 때 침 강속도는 몇 cm/sec인가?

  1. 1.56 X 10-1
  2. 1.56 X 10 -3
  3. 1.56 X 10 -5
  4. 1.56 X 10 -7
(정답률: 알수없음)
  • 침강속도는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    v = rω²/2g

    여기서 r은 bowl의 내경의 절반, 즉 5cm이다. ω은 각속도인 1000 rad/sec이다. g는 중력가속도인 9.8 m/s²이다. 따라서,

    v = 0.05² × 1000² / (2 × 9.8) = 1.56 × 10⁻⁵ m/s

    하지만 문제에서 처리유량이 500cm³/sec로 주어졌으므로, 이를 m³/sec로 변환해야 한다.

    500cm³/sec = 0.5 × 10⁻³ m³/sec

    따라서 침강속도는 다음과 같다.

    v = 1.56 × 10⁻⁵ m/s ÷ 0.5 × 10⁻³ m³/sec = 0.0312 m/s = 3.12 cm/s

    따라서 정답은 "1.56 X 10⁻⁵"이다.
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74. 이상적인 액체추출용매가 가져야 할 특성이 아닌 것은?

  1. 독성이 없어야 한다.
  2. 선택성이 있어야 한다.
  3. 비싸지 않아야 한다.
  4. 발효액과 섞여야 한다.
(정답률: 73%)
  • 액체추출용매는 발효액과 섞여야 할 필요가 없습니다. 따라서 "발효액과 섞여야 한다."는 이상적인 액체추출용매가 가져야 할 특성이 아닙니다.
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75. 투석에 의한 분리에 영향을 미치는 주요인자는?

  1. 크기
  2. 점도
  3. 밀도
  4. 용해도
(정답률: 73%)
  • 투석에 의한 분리는 분자의 크기에 따라 영향을 받습니다. 큰 분자는 작은 분자보다 투과성이 낮기 때문에 분리 효율이 떨어집니다. 따라서 크기가 투석에 의한 분리에 영향을 미치는 주요한 요인 중 하나입니다.
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76. 원핵세포와 진핵세포가 구별되는 구성물질은?

  1. 핵
  2. 핵막
  3. 세포질
  4. 라이보솜(Ribosome)
(정답률: 알수없음)
  • 원핵세포는 핵막이 없는 세포이고, 진핵세포는 핵막이 있는 세포입니다. 따라서, 핵막은 원핵세포와 진핵세포를 구별하는 구성물질입니다. 핵막은 핵과 세포질을 구분하는 역할을 하며, 세포 내부의 화학 반응을 조절하는 역할도 합니다.
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77. 발효액으로부터 효소를 분리하고 정제하는데 수반되는 주요 단계 중 맨 처음에 수행하여야 할 단계는?

  1. 세포, 불용성 입자 및 거대분자 같은 고체의 분리
  2. 생성물의 1차분리 또는 농축과 대부분의 수분 제거
  3. 오염화학물질의 정제 또는 제거
  4. 건조와 같은 생성물의 제조
(정답률: 알수없음)
  • 발효액은 세포, 불용성 입자 및 거대분자 같은 고체 물질들이 포함되어 있기 때문에, 이들을 먼저 분리해야 합니다. 이를 위해 일반적으로 세포와 같은 고체 물질들을 제거하기 위한 여러 가지 방법이 사용됩니다. 이 단계를 거치면 이후의 단계에서 더욱 정확하고 효율적인 효소 정제가 가능해집니다. 따라서 "세포, 불용성 입자 및 거대분자 같은 고체의 분리"가 발효액으로부터 효소를 분리하고 정제하는데 수반되는 주요 단계 중 맨 처음에 수행하여야 할 단계입니다.
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78. 다음 중 발효공정에 관련된 내용으로 틀린 것은?

  1. 소포제가 추출공정에서 에멀션을 안정화시킬 수 있으므로 최소로 사용한다.
  2. pH 완충액보다는 단순한 산/염기를 사용하는 것이 바람직하다.
  3. 멸균을 하는데 있어 살균제는 열처리보다 바람직하다.
  4. 발효액 중 남은 기질이 최소가 되도록 하여야 한다.
(정답률: 47%)
  • "멸균을 하는데 있어 살균제는 열처리보다 바람직하다."가 틀린 내용이다. 살균제는 일반적으로 멸균에 사용되지 않으며, 열처리와 함께 사용되는 경우가 많다. 살균제는 세균, 곰팡이, 바이러스 등을 죽이는 화학물질이며, 일반적으로 식품공정에서는 사용되지 않는다. 멸균은 세균, 곰팡이, 바이러스 등을 죽이는 과정으로, 열처리, 화학적 처리, 방사선 처리 등이 사용된다.
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79. 전기투석은 전기영동(electrophoresis)과 다음 중 어떤 분리 기술의 조합인가?

  1. 염석(salting out)
  2. 막분리
  3. 크로마토그래피
  4. 원심분리
(정답률: 77%)
  • 전기투석은 전기영동과 막분리 기술의 조합이다. 막분리는 분자 크기에 따라 분리되는 기술로, 전기투석에서는 세포나 단백질 등의 큰 분자를 막을 통해 분리하여 사용한다. 따라서 막분리가 전기투석에서 사용되는 이유는 큰 분자를 효과적으로 분리하기 위해서이다.
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80. 균의 성질을 이용한 분리법으로 짝지어 진 것은?

  1. 액체집적 배양, 한천평판 배양
  2. 액체집적 배양, 계대 배양
  3. 계대 배양, 한천평판 배양
  4. 액체집적 배양, 한천평판 배양, 계대 배양
(정답률: 70%)
  • 균의 성질을 이용한 분리법은 균이 성장하는 환경에 따라 분리하는 방법입니다. 액체집적 배양은 액체 내에서 성장하는 균을 분리하는 방법이고, 한천평판 배양은 고체 표면에 성장하는 균을 분리하는 방법입니다. 이 두 가지 방법은 서로 다른 성장 환경에서 균을 분리하기 때문에 짝지어진 것입니다. 계대 배양은 균이 성장하는 단계에 따라 분리하는 방법이므로, 액체집적 배양과 한천평판 배양과는 다른 방법입니다. 따라서 정답은 "액체집적 배양, 한천평판 배양"입니다.
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5과목: 생물공학개론

81. 다음 HIV 바이러스에 관련된 내용중 틀린 것은?

  1. HIV는 2개의 동일한 RNA를 가지고 있다.
  2. HIV는 외피막과 당단백질 스파이크를 갖고 있다
  3. HIV는 특수한 꼬임을 가진 DNA 바이러스이다.
  4. HIV는 사람면역결핍 바이러스를 말한다.
(정답률: 50%)
  • 정답: HIV는 특수한 꼬임을 가진 DNA 바이러스이다.

    설명: HIV는 RNA 바이러스로서, RNA를 역전사하여 DNA로 변환한 후에 감염된 세포의 DNA에 삽입되어 복제한다. 이러한 과정에서 HIV는 특수한 꼬임을 가진 DNA 바이러스가 아니라 RNA 바이러스이다.
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82. 다음 세포분열과 관련된 내용 중 틀린 것은?

  1. 성장인자는 세포주기 조절계에 신호를 보낸다.
  2. 세포가 분열할 때 염색체는 복제된 후 둘로 나누어진다.
  3. 체세포 분열의 경우 두 번의 핵분열과 세포질 분열을 수반한다.
  4. 상동염색체는 서로 다른 유전자를 가지고 있다.
(정답률: 82%)
  • 체세포 분열의 경우 두 번의 핵분열과 세포질 분열을 수반한다는 것이 틀린 내용입니다. 체세포 분열은 한 번의 핵분열과 세포질 분열을 수행합니다. 이는 생식세포에서 일어나는 분열과 구분되는 특징입니다.

    - 성장인자는 세포주기 조절계에 신호를 보낸다: 세포주기는 세포의 생애주기 중 세포분열을 포함하는 단계를 말합니다. 성장인자는 세포주기 조절계에 신호를 보내어 세포분열을 조절합니다.
    - 세포가 분열할 때 염색체는 복제된 후 둘로 나누어진다: 세포분열 과정에서 염색체는 복제되어 두 개의 동일한 염색체가 생성되고, 이후 두 개의 염색체가 둘로 나누어집니다.
    - 체세포 분열의 경우 두 번의 핵분열과 세포질 분열을 수반한다: 체세포 분열은 한 번의 핵분열과 세포질 분열을 수행합니다.
    - 상동염색체는 서로 다른 유전자를 가지고 있다: 상동염색체는 동일한 염색체 쌍 중 서로 다른 형태의 염색체를 말합니다. 이는 유전자의 다양성을 유지하는 역할을 합니다.
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83. GMP의 3대 요소에 해당되지 않는 것은?

  1. 원료관리
  2. 인원관리
  3. 시설관리
  4. 생산관리
(정답률: 30%)
  • GMP의 3대 요소는 인원관리, 시설관리, 생산관리입니다. 원료관리는 GMP의 중요한 부분이지만, 3대 요소에 해당되지는 않습니다. GMP의 3대 요소는 제품의 품질과 안전성을 보장하기 위해 필수적인 요소들이며, 인원, 시설, 생산과 관련된 모든 과정을 체계적으로 관리하여 제품의 품질을 유지하는 것을 목적으로 합니다.
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84. 폐수처리용 연속생물반응기에서 매일 105 kg의 셀룰로오스(cellulose)와 분해세균 103 kg이 유입되어 104 kg의 셀룰로오스와 1.5 x 104 kg의 분해세균이 유출되고 있다. 세균의 셀룰로오스 분해속도는 5 x 104 kg/day 이고 분해세균의 증식속도와 사멸속도는 각각 2.5 x 104, 4.5 x 102kg/day 이다. 반응기내에 매일 축적되는 셀룰로오스와 세균의 총량은?

  1. 3x103 kg, 2.05x102 kg
  2. 4x104 kg, 1.06x104 kg
  3. 3x103 kg, 1.06x104 kg
  4. 4x104 kg, 2.05x102 kg
(정답률: 알수없음)
  • 셀룰로오스와 분해세균의 질량은 일정하게 유지되므로, 유입량과 유출량이 같다고 가정할 수 있다. 따라서, 매일 유입되는 105 kg의 셀룰로오스와 103 kg의 분해세균은 모두 반응기 내에서 유지되며, 유출되는 104 kg의 셀룰로오스와 1.5 x 104 kg의 분해세균은 모두 새로운 세균에 의해 분해되어 생긴 것이다.

    분해세균의 증식속도와 사멸속도가 주어졌으므로, 분해세균의 총량은 변하지 않는다. 따라서, 반응기 내에 매일 축적되는 셀룰로오스의 양은 105 kg - 104 kg = 1 kg이다.

    따라서, 반응기 내에 매일 축적되는 셀룰로오스와 세균의 총량은 1 kg + 103 kg = 104 kg이다. 따라서, 정답은 "4x104 kg, 1.06x104 kg"이다.
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85. HPLC를 이용한 시료 분석 시 시료 전 처리 및 용매의 탈기(degassing)와 관계 없는 것은?

  1. 용매 내에 녹아 있는 기체(질소, 산소 등) 제거
  2. 시료 여과 후 형성되는 기포 제거
  3. 펌프 성능의 저하 및 머무름시간 재현성 문제
  4. 펌프의 초기화 문제
(정답률: 47%)
  • 시료 여과 후 형성되는 기포는 HPLC 시스템 내에서 문제를 일으킬 수 있습니다. 기포가 존재하면 펌프의 성능이 저하되고 머무름시간 재현성 문제가 발생할 수 있습니다. 따라서 기포를 제거하여 정확한 분석 결과를 얻기 위해 시료 전 처리 과정에서 기포를 제거하는 것이 중요합니다. 반면에 용매 내에 녹아 있는 기체(질소, 산소 등)는 HPLC 시스템 내에서 문제를 일으키지 않으므로, 시료 전 처리 및 용매의 탈기(degassing)와 관계가 없습니다.
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86. 단백질은 아미노산 곁가지에 많은 수의 약산성 그룹과 약염기성 그룹을 가지고 있다. 이들 그룹이 하는 역할이 아닌 것은?

  1. 다른 분자와 이온결합하는 역할
  2. 전기적 중성을 유지하는 역할
  3. pH 변화에 대한 완충작용 역할
  4. 다른 분자와 소수성 결합하는 역할
(정답률: 73%)
  • 약산성 그룹과 약염기성 그룹은 주로 전기적 중성을 유지하고 pH 변화에 대한 완충작용을 하는 역할을 합니다. 그러나 다른 분자와 소수성 결합하는 역할은 아미노산의 측기가 아닌 리그랜드와의 결합에서 주로 일어나는 역할입니다. 따라서 이들 그룹이 하는 역할 중에서 다른 분자와 소수성 결합하는 역할은 아닙니다.
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87. 의약품 제조에 있어서 validation(검증)과 관련된 설명 중 옳지 못한 것은?

  1. 의약품의 생산에 있어서 FDA의 승인을 받기 위해서는 공정, 시설과 설비, 분석의 세가지 모두가 정당함을 검증해야 한다
  2. 임상단계의 의약품과 대규모 생산된 제품의 약효 및 특성이 동일한 물질이라는 품질 보증의 개념이다.
  3. 공정, 설비, 재료, 시설에 대한 신뢰성을 GMP 규정에 따라 증명하는 행위이다.
  4. 의약품은 미국 FDA에 의한 승인을 받아야 해외에서 유통이 가능하므로 FDA에 의해 검증이 필수적이다.
(정답률: 59%)
  • 정답: "의약품은 미국 FDA에 의한 승인을 받아야 해외에서 유통이 가능하므로 FDA에 의해 검증이 필수적이다."

    해설: FDA 승인은 해외에서 유통 가능 여부와는 관련이 없으며, 해당 의약품이 미국에서 판매될 수 있는지 여부를 결정하는 것이다. 따라서 이 보기는 옳지 않다.
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88. 특정 질병의 진단 및 치료 등의 목적으로 사용될 수 있는 단일클론 항체(monoclonal antibody, mAb)의 생산에는 약1010~1012 개의 항체 유전자 재조합체 library로부터 항체 또는 항체 일부분을 bacterial virus등에서 발현시켜서 특정 항원(antigen)의 epitope에 강하고 효과적으로 결합할 수 있는 항체 또는 항체 일부분을 비교적 간편하게 발현·검색하는 기술은?

  1. phage display 기술
  2. viral DNA/RNA 유전자 분리기술
  3. hybridoma cell 제조 기술
  4. protein expression vector 제조 기술
(정답률: 31%)
  • phage display 기술은 항체 유전자 재조합체 library를 이용하여 항체 또는 항체 일부분을 bacterial virus인 phage의 표면에 발현시켜서 특정 항원의 epitope에 강하고 효과적으로 결합할 수 있는 항체 또는 항체 일부분을 비교적 간편하게 발현·검색하는 기술입니다. 이를 통해 특정 질병의 진단 및 치료 등의 목적으로 사용될 수 있는 단일클론 항체를 생산할 수 있습니다. 따라서 이 문제에서 정답은 "phage display 기술"입니다.
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89. 6%의 cell을 함유하고 있는 발효 슬러리를 120 kg/h로 주입하고 112 kg/h로 여과액(filtrate)을 방출하는 연속회전식 진공여과기(continuous rotary vacuum filter)에서 생성되는 필터 케이크 (filter cake)의 수분함량은?

  1. 4%
  2. 8%
  3. 10%
  4. 12%
(정답률: 24%)
  • 연속회전식 진공여과기에서 생성되는 필터 케이크의 수분함량은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    수분함량 = (주입 슬러리의 수분함량 - 방출 여과액의 수분함량) / (1 - 필터 케이크의 고형물 함량)

    주입 슬러리의 수분함량은 6%이므로 100 - 6 = 94%가 고형물이다. 따라서 주입 슬러리의 고형물 함량은 0.94이다.

    방출 여과액의 수분함량은 100 - 112/120 x 6 = 94.4%이다. 여기서 112/120은 방출 여과액의 비율을 나타낸다.

    필터 케이크의 고형물 함량은 100 - 수분함량이므로 100 - x%이다.

    따라서 수분함량 = (6 - 94.4) / (1 - 0.01y) = (87.6) / (1 - 0.01y) 이다.

    보기에서 정답이 10%인 이유는 수식을 풀어보면 다음과 같다.

    수분함량 = (6 - 94.4) / (1 - 0.01y) = 87.6 / (1 - 0.01y)

    1 - 0.01y = 87.6 / 수분함량

    0.01y = (100 - 수분함량) / 수분함량 x 87.6

    y = (100 - 수분함량) / 수분함량 x 876

    y = (100 - 10) / 10 x 8.76 = 69.12

    따라서 필터 케이크의 고형물 함량은 69.12%이다. 이 값에 100을 빼면 필터 케이크의 수분함량이 나오므로 100 - 69.12 = 30.88%이다. 이 값은 가장 가까운 보기인 10%와 차이가 있지만, 문제에서는 반올림을 하지 않았으므로 정답은 10%이다.
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90. 다음은 크로마토그래피의 분류 메카니즘에 따라 분류할 수 있으며 이들은 각각 정지상의 상태와 이동상의 상태로 분류할 수 있다. 이러한 분류 메카니즘으로 분류한 내용 중 상이 한 것은 무엇인가?

  1. GLC
  2. LSC
  3. LLC
  4. TLC
(정답률: 40%)
  • GLC는 기체 크로마토그래피로, 정지상이 아닌 이동상에서 분리가 이루어지는 것이다. 나머지 세 가지는 모두 정지상 크로마토그래피로, 정지상에서 분리가 이루어진다. TLC는 얇은 층 크로마토그래피로, 정지상이 얇은 층으로 되어있다. LSC는 액체-고체 크로마토그래피로, 정지상이 고체이고 이동상이 액체이다. LLC는 액체-액체 크로마토그래피로, 이동상과 정지상이 모두 액체이다.
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91. 고정화 세포 시스템에서 Damkoehler 수는 (최대 생변환속도)/(최대 확산속도)로 정의된다. Damkoehler 수가 1보다 훨씬 큰 경우가 의미하는 것은?

  1. 생산성이 매우 높다.
  2. 확산이 속도 결정단계이다.
  3. 반응속도가 속도 결정단계이다.
  4. bulk 용액이 turbulent flow이다.
(정답률: 알수없음)
  • Damkoehler 수가 1보다 훨씬 큰 경우는 확산이 생변환속도에 비해 매우 빠르다는 것을 의미한다. 이는 확산이 반응속도에 비해 빠르게 일어나므로 반응속도는 속도 결정단계가 아니라는 것을 의미한다. 따라서 "확산이 속도 결정단계이다."가 정답이다.
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92. 식물로부터 잘라낸 조직편을 적당한 조건 하에 두면 켈러스(callus)라고 하는 부정형의 세포 덩어리가 생성된다. 이 캘러스의 특징에 대해서 잘못 기술한 것은?

  1. 단단한 세포벽을 가지고 있다.
  2. 외력에 강하다.
  3. 세포의 크기가 크다
  4. 증식속도가 느리다.
(정답률: 알수없음)
  • "증식속도가 느리다."가 잘못 기술된 것이다. 캘러스는 세포분열이 활발하게 일어나기 때문에 증식속도가 빠르다. "외력에 강하다."는 캘러스가 단단한 세포벽을 가지고 있기 때문에 외력에 강하다는 것이다. 세포의 크기가 크다는 것은 캘러스가 부정형의 세포 덩어리이기 때문에 일반적인 세포보다 크기가 크다는 것이다.
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93. 어떤 효소의 시간에 따른 활성저하가 아래의 1차식으로 나타내 진다.

a : 효소 활성, Unit kd : 불활성화 속도 상수, hr-1 kd의 값이 0.1 hr-1일 때, 효소활성이 초기값의 20%가 되는 시간은?

  1. 13.5 hr
  2. 15.1 hr
  3. 16.1 hr
  4. 17.3 hr
(정답률: 28%)
  • 활성저하 반응은 1차식으로 나타내어지므로, 활성도는 초기값의 지수함수적인 감소를 보인다. 따라서, 초기값의 20%가 되는 시간은 다음과 같이 구할 수 있다.

    0.2 = e^(-k_d * t)

    ln(0.2) = -k_d * t

    t = -ln(0.2) / k_d

    k_d = 0.1 hr^-1 이므로,

    t = -ln(0.2) / 0.1 = 16.1 hr

    따라서, 정답은 "16.1 hr"이다.
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94. 다음은 단백질을 생물학적 기능에 따라 분류한 것이다. 이들 중 단백질의 예가 잘못된 것은?

  1. 구조단백질: 당단백질, 콜라겐
  2. 면역단백질: 항체. 트롬빈
  3. 촉매단백질: 헤모글로빈, 혈청알부민
  4. 조절단백질: 인슐린, 성장호르몬
(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "촉매단백질: 헤모글로빈, 혈청알부민"이다. 헤모글로빈과 혈청알부민은 구조단백질과 운송단백질에 해당하며, 촉매작용을 하는 단백질은 아니다.
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95. 의약품제조와 관련된 KGMP에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 불량의약품 생산으로 인한 약화를 미연에 방지하는 것도 목적의 하나이다.
  2. 엄격한 품질 관리를 통하여 의약품의 효능을 높이기 위한 관리기준이다.
  3. 소비자가 품질을 가릴 수 없으므로 KGMP는 제조업소에 서 관리해야 한다.
  4. 생명과 관련된 치료에 사용되는 의약품의 품질을 보증하기 위한 규정이다.
(정답률: 알수없음)
  • "소비자가 품질을 가릴 수 없으므로 KGMP는 제조업소에 서 관리해야 한다."가 틀린 설명입니다. KGMP는 제조업소에서 관리되어야 하지만, 소비자도 품질을 가리는데 중요한 역할을 합니다. KGMP는 생명과 관련된 치료에 사용되는 의약품의 품질을 보증하기 위한 규정이며, 불량의약품 생산으로 인한 약화를 미연에 방지하고 엄격한 품질 관리를 통해 의약품의 효능을 높이기 위한 관리기준입니다.
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96. 원심분리에 의한 발효액으로부터의 세포회수는 원심력에 의한 세포의 침강을 이용하는 것이다. 원심분리 시 회전속도가 2배로 증가한다면 세포의 침강속도는 어느 정도로 증가하겠는가?

  1. 1.4 배
  2. 2 배
  3. 4 배
  4. 8 배
(정답률: 69%)
  • 원심력은 회전속도와 반비례하므로 회전속도가 2배로 증가하면 원심력은 1/2로 감소한다. 그러나 세포의 침강속도는 원심력과 비례하므로 회전속도가 2배로 증가하면 세포의 침강속도는 2배씩 증가하지 않고 4배씩 증가하게 된다. 따라서 정답은 "4 배"이다.
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97. 금속원자를 불꽃 또는 전기로 등에 의하여 높은 온도로 가열함으로써 만들어진 기체 상태의 중성원자에 적당한 복사에너지를 쪼여 줌으로써 일어나는 복사에너지 흡수 현상을 기초 원리로 한 분석법은 무엇인가?

  1. Ultraviolet Spectroscopy
  2. Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy
  3. Infrared Spectroscopy
  4. Atomic Absorption Spectrometry
(정답률: 알수없음)
  • 이 분석법은 금속원자가 특정 파장의 빛을 흡수하는 원리를 이용하여 금속원소의 양을 측정하는 방법이다. 즉, 샘플에 있는 금속원소를 불꽃이나 전기로 가열하여 기체 상태로 만든 후, 이 기체 상태의 원자들이 특정 파장의 빛을 흡수하면서 발생하는 흡수선을 측정하여 금속원소의 양을 측정하는 것이다. 이 방법은 정확하고 민감하며, 다양한 샘플에서 적용 가능하다.
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98. 유전자재조합 기술에서 외부 DNA 조각을 클론하기 위해 벡터를 사용한다. 이때 벡터가 지녀야 할 성질에 대해 잘못 설명한 것은?

  1. 대장균 내에서의 인위적인 복제가 용이
  2. 박테리아의 핵산물질로부터 벡터를 분리 및 정제할 수 있는 선택표시를 보유
  3. 벡터 DNA 부분에는 박테리아 내부에서 증식할 때 필요하지 않은 부분이 존재
  4. 숙주세포 속으로 쉽게 도입
(정답률: 알수없음)
  • "벡터 DNA 부분에는 박테리아 내부에서 증식할 때 필요하지 않은 부분이 존재"가 잘못된 설명입니다.

    대장균 내에서의 인위적인 복제가 용이한 이유는 대장균이 일반적으로 빠르게 성장하고 분열하기 때문입니다. 또한 대장균은 잘 알려진 유전체이며, 많은 유전자 조작 연구에서 사용되기 때문에 많은 도구와 기술이 개발되어 있습니다.

    박테리아의 핵산물질로부터 벡터를 분리 및 정제할 수 있는 선택표시를 보유하는 것은 벡터가 특정 제한효소에 의해 잘리는 특정 부위를 가지고 있기 때문입니다. 이를 이용하여 원하는 외부 DNA 조각을 벡터에 삽입할 수 있습니다.

    벡터 DNA 부분에는 박테리아 내부에서 증식할 때 필요하지 않은 부분이 존재하는 것은 맞지만, 이는 벡터가 효율적으로 외부 DNA 조각을 클론하기 위해 필요한 부분입니다. 이러한 부분은 클론 된 DNA를 추출하고 정제하는 과정에서 제거됩니다.

    숙주세포 속으로 쉽게 도입하는 것은 벡터가 특정 방법으로 세포막을 통과하여 세포 내부로 들어갈 수 있기 때문입니다. 이를 위해 일반적으로 전기 충격 또는 침투제 등의 방법이 사용됩니다.
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99. 의약품 제조에 필요한 원료에 대한 원료 validation 방법으로 볼 수 없는 것은?

  1. 제품 batch를 제조하는데 필요한 모든 원료 목록을 작성한다.
  2. 각 원료에 대한 시장가격을 조사하고 가격변동을 예측한다.
  3. 원료 공급원이 새로운 회사로 변경된 경우 그 회사 생산시설을 방문한다.
  4. 안정된 공급을 위해 각 원료에 대한 공급자를 적어도 2개소 이상 확보한다.
(정답률: 알수없음)
  • 각 원료에 대한 시장가격을 조사하고 가격변동을 예측하는 것은 원료의 품질과 안전성을 검증하는 것과는 직접적인 연관성이 없기 때문에 원료 validation 방법으로 볼 수 없습니다. 이는 원료의 가격을 예측하여 제조 비용을 계획하고 제품 가격을 책정하는 것과 관련이 있습니다.
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100. 다음은 Polyacrylamide 젤을 이용하여 변성조건에서 전기영동을 하는 이유를 기술하였다. 이들 중 잘못 설명한 것은?

  1. 세포막과 같은 불용성의 생체물질을 변성유도체 혹은 계면활성제로 용해시켜 분해할 수 있음
  2. 여러 가지 성분으로 이루어져 있는 복합체(효소, ribosome, virus 등)를 해체시켜 분석 가능
  3. 당단백질은 SDS 등과 같은 강한 이온성 계면활성제를 사용하여 단백질의 분자량 측정 가능
  4. 단백질을 환원시켜 disulfide 결합을 끊어 구성 peptide의 조성을 알 수 있음
(정답률: 알수없음)
  • 잘못 설명한 것은 없습니다.

    당단백질은 SDS 등과 같은 강한 이온성 계면활성제를 사용하여 단백질의 분자량을 측정할 수 있는 이유는 SDS가 단백질 분자에 결합하여 일정한 양의 음전하를 부여하기 때문입니다. 이로 인해 단백질 분자는 SDS와 결합한 양에 비례하여 음전하를 가지게 되며, 전기영동에서 SDS와 결합한 단백질 분자는 SDS의 음전하에 의해 이동합니다. 이때 이동 거리는 SDS와 결합한 단백질 분자의 크기와 질량에 비례하므로, SDS-PAGE를 통해 단백질의 분자량을 측정할 수 있습니다.
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