바이오화학제품제조기사 필기 기출문제복원 (2007-05-13)

바이오화학제품제조기사 2007-05-13 필기 기출문제 해설

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바이오화학제품제조기사
(2007-05-13 기출문제)

목록

1과목: 미생물공학

1. Whey는 우유처리 공정의 부산물이다. 어떤 당이 가장 많이 함유되어 있는가?

  1. 과당 (fructose)
  2. 포도당 (glucose)
  3. 젖당 (lactose)
  4. 전분 (starch)
(정답률: 98%)
  • 유청(Whey)은 우유에서 카세인 단백질이 응고된 후 남은 액체 부분입니다. 우유의 주요 탄수화물 성분인 젖당(lactose)이 유청에 그대로 포함되어 있어 가장 많은 당으로 함유되어 있습니다.
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2. 제한효소(restriction endonuclease)는 무엇을 절단 하는가?

  1. protein
  2. DNA
  3. lipid
  4. RNA
(정답률: 88%)
  • 제한효소는 DNA의 특정 염기 서열을 인식하여 이중 가닥의 인산디에스테르 결합을 절단하는 효소입니다.
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3. 미생물에 의해 생산되는 다당류 중 물에 불용성이지만 물을 약 20배 정도 흡수할 수 있으며 이 물을 포함한 액을 가열하면 강고한 겔 상태로 되는 다당류는?

  1. curdlan
  2. dextran
  3. pullulan
  4. xanthan gum
(정답률: 58%)
  • curdlan은 물에 불용성이지만 다량의 물을 흡수할 수 있으며, 가열 시 강고한 겔(gel)을 형성하는 특성을 가진 미생물 유래 다당류입니다.
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4. 회분식(batch culture) 배양의 박테리아 생육곡선에서 총세포 농도는 일정한 값에 머무르며 2차 대사산물을 생산하는 시기는?

  1. 유도기(lag phase)
  2. 대수기(log phase)
  3. 정상기(stationary phase)
  4. 사멸기(death phase)
(정답률: 78%)
  • 정상기(stationary phase)는 영양분의 제한이나 대사산물의 축적으로 인해 세포의 성장 속도와 사멸 속도가 평형을 이루어 총 세포 농도가 일정하게 유지되는 시기이며, 이때 생존을 위한 2차 대사산물이 주로 생산됩니다.
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5. 발효조(jar fermenter)를 이용한 배양에서 교반이 미생물의 생육에 유용한 역할을 하는 경우가 아닌 것은?

  1. 배양액의 영양분을 고르게 분포시킨다.
  2. 배양액의 온도를 고르게 해준다.
  3. 미생물을 고르게 분산시킨다.
  4. 거품을 형성시킨다.
(정답률: 88%)
  • 교반은 영양분과 온도의 균일한 분포, 미생물의 고른 분산을 도와 생육을 촉진하지만, 과도한 교반으로 인한 거품 형성은 산소 전달을 방해하고 오염 위험을 높이는 부정적인 영향을 줍니다.
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6. 연속배양에서 배지의 유입속도(feeding rate)는 250ml/h이고, 발효조 내 배양액의 부피는 1000ml 인 chemostat의 정상 상태에서 배양액의 세포농도는 20g/L 이었다. 이 때 균체(세포)의 생산성 (volumetric productivity)은 몇 g/Lㆍh 인가?

  1. 2
  2. 5
  3. 10
  4. 20
(정답률: 74%)
  • 균체 생산성은 희석률과 세포 농도의 곱으로 계산합니다. 먼저 유입속도를 부피로 나누어 희석률을 구한 뒤 생산성을 산출합니다.
    ① [기본 공식] $P = D \times X = \frac{F}{V} \times X$
    ② [숫자 대입] $P = \frac{250}{1000} \times 20$
    ③ [최종 결과] $P = 5$
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7. 빵ㆍ맥주 발효 등에 시용되는 미생물은 무엇인가?

  1. 대장균
  2. 방선균
  3. 효모
  4. 균사
(정답률: 98%)
  • 효모는 당분을 분해하여 에탄올과 이산화탄소를 생성하는 알코올 발효 능력이 뛰어나 빵의 팽창과 맥주 제조에 핵심적으로 사용되는 미생물입니다.
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8. 항생제의 일종인 페니실린의 대표적인 작용기작은?

  1. 세포벽의 생합성저해
  2. 지방대사에 작용
  3. 포도당 생성
  4. DNA복제 저해
(정답률: 93%)
  • 페니실린은 세균의 세포벽을 구성하는 펩티도글리칸 층의 가교 결합을 방해하여 세포벽의 생합성을 저해함으로써 세균을 사멸시킵니다.
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9. 전분의 액화(liquefaction)에 가장 널리 이용하는 효소는?

  1. 알파 아밀라아제 (α-amylase)
  2. 글루코 아밀라아제 (gluco amylase)
  3. 베타 아밀라아제 (β-amylase)
  4. 글루코스 이소머라제 (glucose isomerase)
(정답률: 70%)
  • 알파 아밀라아제 ($\alpha$-amylase)는 전분의 $\alpha$-1,4 결합을 무작위로 가수분해하여 전분을 덱스트린과 말토스 등의 짧은 사슬로 만드는 액화 공정에 가장 널리 사용됩니다.
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10. 플라스미드(plasmid)의 특성이 아닌 것은?

  1. 대부분의 박테리아에 존재하는 염색체 이외의 유전 물질이다.
  2. 염색체와 관계없이 독립적으로 복제가 가능하다.
  3. 환형의 DNA이다.
  4. 숙주세포의 생육에 필수적인 유전자로 구성된다.
(정답률: 81%)
  • 플라스미드는 박테리아의 주 염색체와는 별개로 존재하는 부수적인 유전 물질로, 독립적 복제가 가능한 환형 DNA입니다. 이는 숙주세포의 생존에 필수적인 유전자가 아니라 항생제 내성 유전자와 같이 부가적인 기능을 제공하는 특성을 가집니다.
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11. 폐수의 생물화학적 산소요구량(BOD)의 의미는 무엇인가?

  1. 미생물이 폐수 중의 유기물질을 영양원으로 이용할 때에 소비되는 산소의 양
  2. 산화제 (과망간산 칼륨 등)를 첨가하여 폐수 중의 유기물과 반응 시킬때에 소비되는 산소의 양
  3. 폐수 중의 무기탄소를 제거한후에 완전히 연소시킬 때에 소비되는 산소의 양
  4. 미생물이 폐수 중의 유기질소를 모두 이용하기 위하여 소비되는 산소의 양
(정답률: 82%)
  • BOD(생물화학적 산소요구량)는 수중의 유기물을 미생물이 분해할 때 소비되는 산소의 양을 측정하여 수질 오염 정도를 나타내는 지표입니다.

    오답 노트
    산화제 첨가 소비량: COD(화학적 산소요구량)
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12. 벡터(vector)의 설명으로 적합한 것은?

  1. 유전자들의 집합체이다.
  2. 유전자의 운반체이다.
  3. 유전자를 절단할 수 있는 제한효소이다.
  4. 유전자가 발현되는 숙주이다.
(정답률: 79%)
  • 벡터는 외래 유전자를 숙주 세포 내로 운반하여 복제하거나 발현시키기 위해 사용하는 DNA 분자로, 유전자의 운반체 역할을 합니다.

    오답 노트
    유전자들의 집합체: 게놈(Genome)
    제한효소: DNA를 특정 염기서열에서 절단하는 효소
    숙주: 벡터가 도입되어 유전자가 발현되는 생물체
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13. 다음 염기 중 RNA 에만 있는 것은?

  1. 아데닌
  2. 시토신
  3. 구아닌
  4. 우라실
(정답률: 95%)
  • 핵산의 염기 구성 차이를 묻는 문제입니다. DNA는 아데닌(A), 구아닌(G), 시토신(C), 티민(T)으로 구성되지만, RNA는 티민 대신 우라실(U)을 가지고 있는 것이 특징입니다.
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14. 효모(yeast)를 플라스크에서 회분 배양한 결과 지수증식기(expoenetial phase)에서의 균체량 측정치가 다음 표와 같았다. 이 효모의 비성장속도(specific growth rate)는 얼마인가?

  1. 0.22hr-1
  2. 0.74hr-1
  3. 0.22min-1
  4. 0.74min-1
(정답률: 60%)
  • 지수증식기에서 비성장속도는 시간 변화량에 따른 균체량의 자연로그 변화량으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\mu = \frac{\ln X_2 - \ln X_1}{t_2 - t_1}$
    ② [숫자 대입] $\mu = \frac{\ln 5.3 - \ln 2.2}{8.4 - 4.7}$
    ③ [최종 결과] $\mu = 0.22$
    따라서 비성장속도는 $0.22\text{hr}^{-1}$ 입니다.
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15. Aspergillus niger를 이용한 구연산(citric acid) 발효시에는 배지 중 구리, 철, 코발트 이온의 농도가 최적 농도 이상일 때 구연산 생산성이 심각하게 감소한다고 알려져 있다. 이 사실을 고려했을 때, 구연산의 발효조 내부 재질로 가장 적당한 것은 다음 중 무엇인가?

  1. 강철(steel)
  2. stainless steel
  3. 유리가 코팅된 강철
  4. 청색유리가 코팅된 강철
(정답률: 89%)
  • 구연산 발효 시 구리, 철, 코발트와 같은 금속 이온이 과량 존재하면 생산성이 급격히 저하됩니다. 따라서 금속 성분이 용출되지 않도록 표면을 차단한 유리가 코팅된 강철 재질을 사용하는 것이 가장 적절합니다.
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16. 사상곰팡이의 배양액 중의 세포 농도를 정량하는 방법은?

  1. 헤모사이토미터(hemocytometer)
  2. 입자계수기(particle counter)
  3. 배양액의 탁도(turbidity)
  4. kjeldahl 질소 측정법
(정답률: 60%)
  • 사상곰팡이는 균사가 엉켜 있어 일반적인 현미경 계수나 탁도 측정으로는 정확한 세포 농도 측정이 어렵기 때문에, 균체 내의 질소 함량을 측정하는 kjeldahl 질소 측정법을 통해 건조 균체량을 정량합니다.
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17. 세포건조 균체량 중 정량영양소가 차지하는 비율이 옳은 것은?

  1. 질소는 약 3%
  2. 산소는 약 8%
  3. 수소는 약 8%
  4. 인은 약 26%
(정답률: 58%)
  • 세포건조 균체량의 일반적인 정량영양소 구성 비율은 탄소 약 $50\%$, 산소 약 $26\%$, 수소 약 $8\%$, 질소 약 $12\%$, 인 약 $3\%$ 정도입니다.

    오답 노트
    질소: 약 $12\%$
    산소: 약 $26\%$
    인: 약 $3\%$
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18. Glucose를 fructose로 전환하는 효소는?

  1. glucose oxidase
  2. glucoamylase
  3. glucose isomerase
  4. invertase
(정답률: 76%)
  • glucose isomerase는 포도당(glucose)과 과당(fructose) 사이의 상호 전환을 촉매하는 이성질화 효소입니다.
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19. 전분 가수분해 과정에서 맨 끝 비환원 말단으로부터 glucose 단위체를 떨어뜨리는 작용을 하고 α-1,6 글리코시딕 결합에도 작용하는 효소는?

  1. α-amylase
  2. β-amylase
  3. pullulanase
  4. glucoamylase
(정답률: 72%)
  • glucoamylase는 전분의 비환원 말단에서 $\alpha-1,4$ 결합뿐만 아니라 $\alpha-1,6$ 글리코시딕 결합까지 모두 가수분해하여 포도당 단위체로 분해하는 효소입니다.
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20. 단백질 농축에 대한 다음 설명 중 틀린 것은?

  1. 트리클로로아세트산(trichloroacetic acid, TCA)침전법을 이용하면 단백질의 변성을 막을 수 있다.
  2. 일정 농도의 암모늄설페이트(ammonium sulfate) 용액에서 단백질은 침전한다.
  3. 일정 농도의 아세톤 용액에 녹아있는 단백질은 실온에서 변성된다.
  4. 일정 농도의 폴리에틸렌글리콜(polyethylene glycol, PEG) 용액에서 단백질은 침전된다.
(정답률: 47%)
  • 트리클로로아세트산(TCA) 침전법은 강한 산성 조건에서 단백질을 침전시키는 방법으로, 이 과정에서 단백질의 변성이 불가피하게 일어납니다.
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2과목: 배양공학

21. 스테로이드 지질계에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 미생물을 이용하여 생산한다.
  2. 코르티손, 에스트로젠 등이 이에 속한다.
  3. 주로 화학적인 합성으로 완전합성을 한다.
  4. 4개의 고리형 판상 구조이다.
(정답률: 85%)
  • 스테로이드 지질은 구조가 매우 복잡하여 화학적 완전합성이 매우 어렵기 때문에, 주로 미생물을 이용한 생합성이나 반합성 방법을 통해 생산합니다.

    오답 노트
    스테로이드는 4개의 고리형 판상 구조를 가지며, 코르티손과 에스트로젠 등이 대표적인 예입니다.
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22. 다음 중 구연산 회로(TCA cycle)의 중간 산물이 아닌 것은?

  1. Citric acid
  2. Malic acid
  3. Fumaric acid
  4. Acetic aicd
(정답률: 85%)
  • 구연산 회로(TCA cycle)는 Citric acid, Isocitric acid, $\alpha$-Ketoglutaric acid, Succinic acid, Fumaric acid, Malic acid, Oxaloacetic acid 순으로 순환하는 대사 경로입니다. Acetic acid는 이 회로의 중간 산물이 아닙니다.
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23. 다음 중 미량영양소(micronutrient)에 해당하는 것은?

  1. 인산(PO43-)
  2. 마그네슘(Mg2+)
  3. 칼륨(K+)
  4. 나트륨(Na+)
(정답률: 59%)
  • 미량영양소는 생물체 내에 아주 적은 양이 필요하지만 필수적인 원소입니다. 나트륨($Na^{+}$)은 대표적인 미량영양소에 해당합니다.

    오답 노트
    인산($PO_{4}^{3-}$), 마그네슘($Mg^{2+}$), 칼륨($K^{+}$)은 다량영양소에 해당합니다.
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24. 제한배지와 복합배지에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 제한 배지는 포도당, (NH4)2SO4, KH2PO4, MgCl2이 기본적으로 포함되어있다.
  2. 복합배지는 화학조성을 알고 있는 화합물에 생장인자, 비타민, 미량원소를 복합적으로 혼합한 조성이다.
  3. 제한배지는 발효 제어와 높은 균체 및 산물 수율ㆍ정제의 용이성 때문에 산업적으로 많이 이용된다.
  4. 복합배지는 결과의 재현성이 좋고 생장 수율이 높아서 실험실에서 배양 연구에 많이 이용된다.
(정답률: 57%)
  • 제한 배지(Defined medium)는 화학적 조성을 정확히 알고 있는 성분들로만 구성된 배지로, 포도당, $(NH_{4})_{2}SO_{4}$, $KH_{2}PO_{4}$, $MgCl_{2}$ 등이 기본 성분으로 포함됩니다.

    오답 노트
    복합배지는 화학조성을 정확히 알 수 없는 천연물(효모 추출물 등)이 포함된 배지입니다.
    제한배지는 재현성이 좋아 연구용으로, 복합배지는 수율이 높아 산업적으로 주로 이용됩니다.
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25. 비성장속도가 제한 기질의 농도에 대해 Monod식으로 표현된다고 가정할 때, 최대비생장속도 Um는 0.25hr-1, 포화 상수는 2.0g/L, 기질수율 Yx/s는 0.5인 미생물을 이용하여 키모스탯연속배양을 할 경우에 유입되는 제한기질의 농도가 20g/L라면 최대 세포생산성을 얻기 위한 희석속도는? (단, 세포의 사멸속도와 세포외 산물 생성은 무시된다.

  1. 0.175hr-1
  2. 0.185hr-1
  3. 0.195hr-1
  4. 0.205hr-1
(정답률: 46%)
  • 키모스탯에서 최대 세포생산성을 얻기 위한 최적 희석속도는 Monod 식의 파라미터와 유입 기질 농도를 이용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $D_{opt} = \mu_{m} ( 1 - \sqrt{\frac{K_{s}}{K_{s} + S_{0}}} )$
    ② [숫자 대입] $D_{opt} = 0.25 ( 1 - \sqrt{\frac{2.0}{2.0 + 20}} )$
    ③ [최종 결과] $D_{opt} = 0.175$
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26. 재조합 단백질을 생산할 때 숙주로 미생물인 대장균을 사용할 경우에 장점에 해당하는 것은?

  1. 대부분의 목적 단백질을 세포 밖으로 배출한다.
  2. 목적 단백질이 내포체를 이루는 경우가 거의 없다.
  3. 생장속도가 빠르고, 고농도 배양이 가능하다.
  4. 고농도 축적에도 열 충격 반응을 유발하지 않는다.
(정답률: 86%)
  • 대장균은 유전적 조작이 쉽고 생장 속도가 매우 빠르며, 최적화된 배양 조건을 통해 고농도로 배양할 수 있다는 강력한 장점이 있습니다.

    오답 노트
    세포 밖 배출: 주로 세포 내에 축적함
    내포체: Inclusion body를 형성하는 경우가 많음
    열 충격 반응: 고농도 축적 시 열 충격 단백질이 유도될 수 있음
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27. 다음 중 식품을 멸균하고자 할 때 저온 멸균법과 고온 멸균법 중 어느 것이 유리한지를 가리기 위해 가장 필요한 정보는 무엇인가?

  1. 식품의 함수율과 미생물 포자 형성 여부
  2. 식품에 존재하는 주요 영양성분의 열안정성과 미생물 사멸 속도의 온도 의존성
  3. 식품 및 미생물의 열전도도
  4. 식품 및 미생물의 함수율
(정답률: 87%)
  • 멸균의 목적은 미생물을 사멸시키면서 식품의 품질(영양성분) 손실을 최소화하는 것입니다. 따라서 온도 변화에 따른 영양성분의 파괴 속도(열안정성)와 미생물의 사멸 속도(온도 의존성)를 비교 분석해야 최적의 멸균법을 선택할 수 있습니다.
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28. 연속식 반응기에서 희석 속도가 0.4hr-1이고, 비생산속도가 0.2hr-1일 때 반응기의 세포 농도가 10g/L이면 출구로 나오는 생산물의 농도는 몇 g/L인가?

  1. 5
  2. 10
  3. 15
  4. 20
(정답률: 56%)
  • 생산물 농도는 세포 농도와 비생산속도, 그리고 희석 속도의 관계를 통해 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $P = \frac{q_{p} \times X}{D}$
    ② [숫자 대입] $P = \frac{0.2 \times 10}{0.4}$
    ③ [최종 결과] $P = 5$
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29. 다음 중 주로 토양에서 서식하며 균사형태로 자라는 미생물은?

  1. 고초균
  2. 대장균
  3. 방선균
  4. 빵효모
(정답률: 92%)
  • 방선균은 세균의 일종이지만, 곰팡이처럼 실 모양의 균사를 형성하며 주로 토양에서 서식하는 특징을 가지고 있습니다.
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30. 세포배양용 배지에 이용되는 킬레이팅제 (chelating agent)에 대한 설명으로 옳지 않는 것은?

  1. 금속이온과 결합할 수 있는 리간드(ligand)라 불리는 특정기를 가지고 있다.
  2. 난용성 금속 이온과 결합하여 수용성 화합물을 형성한다.
  3. 올레익산, 스테롤 등이 주성분으로 킬레이팅제의 효과를 높이는 역할을 한다.
  4. EDTA, 타이로신, 시스틴 등이 킬레이팅제로 사용된다.
(정답률: 59%)
  • 킬레이팅제는 금속 이온과 결합하여 수용성 착화합물을 형성하는 물질입니다. 올레익산과 스테롤은 지질 성분으로, 킬레이팅제가 아니라 세포막의 구성 성분이나 보조 인자로 작용합니다.
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31. 미생물의 호기성 배양시 대부분의 경우에 용존산소농도가 제한되어 세포증식이 억제된다. 이를 해결하기 위한 방법으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 방해판(baffle)이 설치된 진탕 플라스크를 사용하여 표면통기 (surface aeration)을 증가시킨다.
  2. 미생물의 펠렛(pellet)화를 막기 위해 분산제를 첨가하여 점도를 올린다.
  3. 교반식 발효조에서 스파저(sparger)를 사용하여 공기를 주입한다.
  4. 공기 방울을 작게 분산시키기 위해 교반 속도를 적절히 조절한다.
(정답률: 90%)
  • 미생물의 펠렛화를 막기 위해 분산제를 사용하는 것은 맞으나, 점도를 올리면 산소 전달 효율이 급격히 떨어져 용존산소농도가 더욱 제한되므로 점도를 낮추어야 합니다.
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32. 동물세포 배양시 고려하여야 할 사항에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 교반에 의한 전단응력의 발생으로 세포 분해가 일어날 수 있으므로 주의하여야 한다.
  2. pH, 온도 등과 같은 환경에 대한 세심한 제어가 필요하다.
  3. CO2가 보강된 공기의 공급이 필요하다.
  4. 젖산, 암모늄 같은 생산물의 농축 등이 배양과정에서 이루어져야 한다.
(정답률: 64%)
  • 배양 과정에서 생성되는 젖산이나 암모늄과 같은 대사산물은 세포 성장을 저해하는 독성 물질로 작용하므로, 농축시키는 것이 아니라 적절히 제거하거나 농도를 낮게 유지해야 합니다.
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33. 다음 다량 영양소에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 황은 건조균체량의 약8%를 차지하며 미토콘드리아의 성분이다.
  2. 질소는 단백질과 핵산의 형태로 세포생장에 이용된다.
  3. 인은 핵산에 존재한다.
  4. 탄소화합물은 세포의 탄소와 에너지의 주요 공급원이다.
(정답률: 86%)
  • 황은 건조균체량의 약 $0.1\sim 0.2\%$ 정도를 차지하는 미량 원소이며, 미토콘드리아의 주성분이 아니라 아미노산(시스테인, 메티오닌)의 구성 성분으로 이용됩니다.
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34. 최적생장 pH의 범위에 대한 설명 중 가장 거리가 먼 것은?

  1. 효모의 경우 최적 pH가 9~10의 범위이다.
  2. 사상균의 경우 최적 pH가 3~6의 범위이다.
  3. 식물세포의 경우 최적 pH가 5~6의 범위이다.
  4. 동물세포의 경우 최적 pH가 6.5~7.5의 범위이다.
(정답률: 74%)
  • 미생물 및 세포의 종류에 따라 최적 생장 pH 범위가 다릅니다. 효모의 경우 최적 생장 pH 범위는 $4\sim6$ 정도이며, $9\sim10$의 범위는 너무 염기성이어서 생장에 적합하지 않습니다.
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35. 무혈청 배지 이용의 장점이 아닌 것은?

  1. 배지의 가격을 줄일 수 있다.
  2. 결과 및 생산의 재현성이 증대되고 오염을 줄일 수 있다.
  3. 생산물 정제시 가능성 있는 문제들을 제거할 수 있기 때문에 생산물 분리정제 공정이 용이하다.
  4. 모든 세포 계통이 적응 될 수 있고 단백질 제재 산물의 생산성이 증대된다.
(정답률: 73%)
  • 무혈청 배지는 혈청으로 인한 비용 상승, 오염 위험, 정제 어려움을 해결하기 위해 사용합니다. 하지만 모든 세포 계통이 무혈청 배지에 쉽게 적응하는 것은 아니며, 세포 종류에 따라 적응 기간이 필요하거나 생산성이 떨어질 수 있습니다.
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36. 세포가 요구하는 영양소중 가장 일반적으로 요구되는 미량원소로 나열된 것은?

  1. Fe, Zn, Mn
  2. Cu, Co, Al
  3. Ca, Na, Si
  4. Ni, Se, Br
(정답률: 95%)
  • 미생물의 생장에 필요한 미량원소는 효소의 활성 중심이나 보조인자로 작용하며, 매우 적은 양이 요구되는 원소들을 말합니다. 철($\text{Fe}$), 아연($\text{Zn}$), 망간($\text{Mn}$) 등은 대표적인 미량원소에 해당합니다.
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37. 물과 이산화탄소 외에는 아무런 세포외의 산물이 생성되지 않는 다음의 생전환 반응에서 호흡률을 나타내는 것은?

  1. a/e
  2. e/a
  3. a/c
  4. c/a
(정답률: 72%)
  • 호흡률(Respiratory Quotient, RQ)은 세포 호흡 과정에서 소비된 산소량에 대한 배출된 이산화탄소량의 비로 정의합니다.
    제시된 화학식 $\text{CH}_m\text{O}_n + (a)\text{O}_2 + (b)\text{NH}_3 \rightarrow (c)\text{CH}_p\text{O}_r\text{H}_q + (d)\text{H}_2\text{O} + (e)\text{CO}_2$에서 소비된 산소의 계수는 $a$이고, 생성된 이산화탄소의 계수는 $e$이므로 호흡률은 $e/a$가 됩니다.
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38. 지수 생장기에서 미생물의 질량을 두배로 하는데 1시간이 걸린다면 비성장속도는 얼마인가?

  1. 0.347hr-1
  2. 0.693hr-1
  3. 1.040hr-1
  4. 1.386hr-1
(정답률: 83%)
  • 미생물의 질량이 두 배가 되는 시간인 세대 시간($g$)과 비성장속도($\mu$)의 관계식을 이용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\mu = \frac{\ln 2}{g}$
    ② [숫자 대입] $\mu = \frac{0.693}{1}$
    ③ [최종 결과] $\mu = 0.693$
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39. 반복유가식배양(repeated fed-batch culture)에 대한 설명으로 가장 옳은 것은?

  1. 일부 유가식 운전에서는 반응기의 부피가 한정되어 있기 때문에 배양액의 일부를 적절한 시간 구간에서 제거하여 주는 방법이다.
  2. 유가식 배양을 수행하다가 일시적으로 회분식으로 전환한 후 다시 유가식 배양을 반복하는 배양 방법을 말한다.
  3. 세포는 배양기 내부에 유지하도록 하면서 배지만을 공급하고 제거하는 배양법이다.
  4. 불연속적으로 반복하여 배지를 공급하는 방법이다.
(정답률: 45%)
  • 반복유가식배양은 유가식 운전 중 반응기 부피의 한계를 극복하기 위해, 배양액의 일부를 주기적으로 제거하고 다시 신선한 배지를 공급함으로써 고농도 세포 배양을 지속하는 방법입니다.
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40. 다음 중 세포가 새로운 환경에 적응하는 기간으로 세포에서 새로운 구성성분의 합성이 이루어지는 시기에 해당하는 것은?

  1. 지연기
  2. 대수기
  3. 정체기
  4. 사멸기
(정답률: 84%)
  • 지연기는 세포가 새로운 환경에 적응하며 효소나 RNA 등 새로운 구성 성분을 합성하는 시기로, 세포 수의 증가는 거의 일어나지 않는 준비 단계입니다.

    오답 노트
    대수기: 세포가 최대 속도로 기하급수적으로 증식하는 시기
    정체기: 영양분 고갈 및 노폐물 축적으로 증식 속도와 사멸 속도가 같아지는 시기
    사멸기: 생존 가능한 환경이 파괴되어 세포 수가 급격히 감소하는 시기
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3과목: 생물반응공학

41. 효소반응이 Michaelis-Menten 속도식을 따를 때, 반응 속도에 대한 기질농도의 영향에 대한 설명으로 가장 옳은 것은?

  1. 기질농도가 증가하면 반응속도가 증가한다.
  2. 기질농도가 증가하면 반응속도가 감소한다.
  3. 기질농도가 무관하게 반응속도는 계속 증가한다.
  4. 기질농도가 증가함에 따라 반응속도가 증가하지만 어느 한계값 이상에서는 기질농도에 관계없이 일정하다.
(정답률: 89%)
  • Michaelis-Menten 식에 따르면, 기질 농도가 낮을 때는 반응 속도가 농도에 비례하여 증가하지만, 모든 효소의 활성 부위가 기질로 포화되는 지점에 도달하면 기질 농도를 더 높여도 최대 반응 속도 $V_{max}$에 수렴하며 일정하게 유지됩니다.
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42. 다음 중 담체 결합법에 의한 효소 고정화에 관한 설명 중 옳은 것은?

  1. 공유결합법, 가교법, 포괄법, 외삽법 등이 이에 속한다.
  2. 효소를 gel의 미세한 격자에 포함시켜 고정화한다.
  3. 고분자 기질보다는 저분자 기질에 대한 효소활성이 더 많이 감소된다.
  4. 담체의 입체적 장애에 의해서 기질 분자의 접근이 방해되어 효소 활성 저하의 요인이 된다.
(정답률: 47%)
  • 담체 결합법은 효소를 물리적 또는 화학적으로 담체 표면에 고정하는 방법입니다. 이때 담체의 구조적 특성으로 인해 기질 분자가 효소의 활성 부위에 접근하는 것이 방해받는 입체적 장애가 발생하여 효소 활성이 저하될 수 있습니다.

    오답 노트
    공유결합법, 가교법 등: 담체 결합법의 종류가 아니거나 구분되는 고정화 방식임
    gel 미세 격자 포함: 이는 포괄법(Entrapment)에 대한 설명임
    저분자 기질 활성 감소: 일반적으로 고분자 기질일수록 입체 장애로 인해 활성 감소가 더 심함
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43. 연속식 멸균에 관한 설명으로 가장 옳은 것은?

  1. 점액질이 높은 배지의 멸균에 적합하다.
  2. 대규모보다는 소규모 형태의 멸균에 적합하다.
  3. 높은 멸균율을 가져 유리하나 제어하기가 어렵다.
  4. 회분식 멸균보다 고온에서 짧은 시간 노출됨으로 배지성분의 변성을 막을 수 있다.
(정답률: 77%)
  • 연속식 멸균은 배지를 고온의 멸균기로 빠르게 통과시키는 방식으로, 회분식 멸균에 비해 열 노출 시간이 매우 짧습니다. 이 덕분에 열에 약한 배지 성분의 열변성을 최소화하면서 효율적인 멸균이 가능합니다.

    오답 노트
    점액질 높은 배지: 높은 점도로 인해 흐름 제어가 어려워 부적합함
    소규모 형태: 대규모 공정에 더 효율적임
    제어하기 어렵다: 자동 제어 시스템을 통해 정밀한 제어가 가능함
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44. 멸균 전 생균수가 103개 였으나, 121℃에서 2분간 멸균한 후의 생균수는 10개 이었다. 사멸속도상수 k(min-1)는 얼마인가?

  1. 0.02
  2. 1
  3. 1.15
  4. 2.30
(정답률: 50%)
  • 미생물의 사멸은 1차 반응을 따르며, 초기 생균수와 최종 생균수, 멸균 시간을 이용하여 사멸속도상수를 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식]
    $$k = \frac{\ln(N_0 / N)}{t}$$
    ② [숫자 대입]
    $$k = \frac{\ln(10^3 / 10)}{2}$$
    ③ [최종 결과]
    $$k = 2.30$$
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45. 효소 A와 효소 B의 기질 S에 대한 Michaelis-Menten 상수 값이 각각 0.1과 0.2이다. 효소 A와 효소 B의 기질 S에 대한 친화력의 과계를 옳게 나타낸 것은? (단, RA는 효소 A의 친화력, RB는 효소 B의 친화력이다.)

  1. RA >RB
  2. RA < RB
  3. RA = RB
  4. RA = RB
(정답률: 83%)
  • Michaelis-Menten 상수($K_m$)는 효소와 기질의 친화력과 반비례 관계에 있습니다. $K_m$ 값이 작을수록 더 낮은 기질 농도에서도 효소가 포화되므로 친화력이 더 높음을 의미합니다. 효소 A의 $K_m$($0.1$)이 효소 B의 $K_m$($0.2$)보다 작으므로, 효소 A의 친화력이 더 큽니다.
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46. 회분식 배양기에서 배양 시작시 기질 농도가 5g/L이고 세포 농도가 1g/L일 때 기질에 대한 세포 수율계수가 0.4일 경우, 얻을 수 있는 최대 세포 농도는 몇 g/L인가?

  1. 2
  2. 3
  3. 5
  4. 6
(정답률: 60%)
  • 최대 세포 농도는 초기 세포 농도에 기질 소비량에 따른 세포 생성량을 더하여 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$X_{max} = X_0 + Y_{X/S} \times S_0$$
    ② [숫자 대입]
    $$X_{max} = 1 + 0.4 \times 5$$
    ③ [최종 결과]
    $$X_{max} = 3$$
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47. 생물 반응기의 여러 가지 대규모화 방법에 있어서 일정한 KLㆍa가 일반적으로 의미하는 것은? (단, KL은 물질전달 속도상수이며 a는 접촉면적이다.)

  1. 일정한 전단응력
  2. 일정한 혼합시간
  3. 일정한 산소전달속도(OTR)
  4. 기하학적으로 유사한 흐름 유형
(정답률: 86%)
  • 생물 반응기의 대규모화(Scale-up) 시 $K_L a$는 산소전달계수를 의미하며, 이는 기체 상에서 액상으로 산소가 전달되는 효율을 결정합니다. 따라서 일정한 $K_L a$를 유지한다는 것은 산소전달속도(OTR)를 일정하게 유지하여 세포에 필요한 산소 공급량을 동일하게 맞추겠다는 전략을 의미합니다.
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48. 효소의 활성도와 관련한 설명으로 옳은 것은?

  1. 효소는 금속촉매와 같이 고온에서 온도의 증가에 따라 활성이 증가하는 경향을 보인다.
  2. 효소의 활성은 용액의 pH가 증가할수록 활성도도 증가한다.
  3. 효소 활성의 반감기는 반응온도가 증가할수록 길어진다.
  4. 효소활성에 대한 최적pH와 최적온도는 효소의 종류마다 다르다.
(정답률: 96%)
  • 효소는 단백질로 구성되어 있어 종류마다 고유한 입체 구조를 가지므로, 최대 활성을 나타내는 최적 pH와 최적 온도가 각각 다릅니다.

    오답 노트
    고온에서 활성 증가: 고온에서는 단백질 변성이 일어나 활성이 급격히 감소함
    pH 증가 시 활성 증가: 최적 pH를 벗어나면 활성이 감소함
    반응온도 증가 시 반감기 연장: 온도가 높아질수록 효소의 열변성이 빨라져 반감기가 짧아짐
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49. 생장곡선의 지연기를 최소화시킬 수 있는 방법이 아닌 것은?

  1. 접종 전에 세포들을 생장 배지에 적응시킨다.
  2. 접종량을 줄인다.
  3. 영양배지를 최적화시킨다.
  4. 세포들이 젊고 활성이 있게 한다.
(정답률: 89%)
  • 지연기(lag phase)를 줄이려면 활성이 높은 세포를 충분한 양으로 접종하고 환경에 적응시켜야 합니다. 접종량을 줄이면 초기 세포 밀도가 낮아져 정상기(log phase)에 진입하는 시간이 더 길어지므로 지연기가 증가하게 됩니다.
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50. 기체의 멸균을 위해서 균일하고 작은 구멍이 있는 막을 사용해 체질(sieving)효과를 이용하는 것은?

  1. 증기 멸균기
  2. 크로카토그래피 멸균기
  3. 표면여과기
  4. 흡착멸균기
(정답률: 94%)
  • 표면여과기는 균일하고 작은 구멍이 있는 막을 통해 미생물보다 큰 입자나 세포를 물리적으로 걸러내는 체질(sieving) 효과를 이용하여 기체를 멸균합니다.
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51. 교반탱크 반응기 내에서 기체분산에 가장 중요한 역할을 하는것은?

  1. 분사기(sparger)
  2. 임펠러(impeller)
  3. 원환(annulus)
  4. 내부 코일
(정답률: 81%)
  • 교반탱크 반응기에서 임펠러(impeller)는 강력한 전단력을 발생시켜 유입된 기포를 잘게 쪼개고 액체 전체에 고르게 분산시키는 핵심적인 역할을 수행합니다.
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52. 발효기의 설계에 있어서 일반적인 O-링과 가스켓 사용에 대한 설명으로 가장 옭은 것은?

  1. 발효기의 큰 구멍에는 O-링을, 작은 구멍에는 가스켓을 사용하여 새는 것을 방지한다.
  2. 발효기의작은 구멍에는 O-링을, 큰 구멍에는 가스켓을 사용하여 새는 것을 방지한다.
  3. 구멍의 크기와 상관없이 O-링을 사용한다.
  4. 구명의 크기와 상관없이 가스켓을 사용한다.
(정답률: 67%)
  • 발효기 설계 시 밀폐를 위해 사용하는 부품은 크기에 따라 구분합니다. 작은 구멍에는 탄성이 좋아 밀착력이 높은 O-링을 사용하고, 큰 구멍에는 넓은 면적을 커버할 수 있는 가스켓을 사용하여 누설을 방지하는 것이 일반적입니다.
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53. 고정화 효소 반응에서 Damkoehler 상수 Da에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. Da ≫ 1 이면 기질확산속도에 의해 효소전환속도는 제한을 받는 것이다.
  2. Da ≒ 1 이면 반응과 확산저항이 비슷하게 된다.
  3. 기질확산속도와 효소반응속도의 곱의 값으로 나타내어진다.
  4. Da ≪1 이면 효소반응속도에 의해 효소전환속도는 제한을 받는 것이다.
(정답률: 67%)
  • Damkoehler 상수 $Da$는 반응속도와 확산속도의 비로 정의되며, 시스템의 속도 결정 단계가 확산인지 반응인지를 판단하는 지표입니다.
    기질확산속도와 효소반응속도의 곱이 아니라, 반응속도를 확산속도로 나눈 값으로 나타내어집니다.

    오답 노트
    Da ≫ 1: 확산 저항이 지배적이며 기질확산속도에 의해 제한됨
    Da ≒ 1: 반응속도와 확산속도가 비슷함
    Da ≪ 1: 반응 저항이 지배적이며 효소반응속도에 의해 제한됨
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54. 세포 고정화에 이용되는 지지체가 갖추어야 할 조건과 가장 거리가 먼 것은?

  1. 가능한 한 단단하여야 한다.
  2. 세포와 결합력이 커야 한다.
  3. 입자는 충분히 크고 활성이 좋아야 한다.
  4. 높은 부하량을 가져야 한다.
(정답률: 44%)
  • 세포 고정화 지지체는 기계적 강도가 높고 세포 결합력과 부하량이 커야 하지만, 입자가 너무 크면 물질 전달 저항이 증가하여 효율이 떨어집니다. 따라서 입자는 적절한 크기를 유지하면서 표면적을 극대화하는 것이 중요합니다.
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55. 다음 중 대표적인 고상발효(solid state fermentation)인 곡자공정(koji process)에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 입자의 크기는 CO2와 산소의 교환이 잘 이루어지도록 충분히 커야 한다.
  2. 곡자 발효는 보통 통기와 교반으로 습도가 조절되는 호기 환경에서 이루어진다.
  3. 최소 허용수분함량 이하에서는 미생물 활성이 억제되고 최적수분함량은 약 40±5%이다.
  4. 입자의 공극률은 입자의 부피에 대한 표면적비를 크게 하기 위하여 전처리에 의해 증가된다.
(정답률: 76%)
  • 곡자공정과 같은 고상발효에서는 기체 교환(산소 공급 및 $\text{CO}_{2}$ 배출)이 원활하게 이루어져야 하므로, 입자의 크기가 너무 크면 내부까지 확산이 어려워 효율이 떨어집니다. 따라서 입자 크기는 적절히 작아야 합니다.
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56. 회분식 호기성 발효기 또는 생물반응기를 교반 혼합 방식에 따라 나눌 때 기본적인 형태에 속하지 않는 것은?

  1. stirred tank reactor
  2. bubble column reactor
  3. fluidized bed reactor
  4. airlift looped reactor
(정답률: 50%)
  • 회분식 호기성 발효기의 기본 교반 형태에는 기계적으로 섞어주는 stirred tank reactor, 공기 방울로 혼합하는 bubble column reactor, 공기 흐름을 이용한 airlift looped reactor가 포함됩니다.

    오답 노트
    fluidized bed reactor: 이는 주로 고체 촉매나 입자를 유동화시키는 반응기로, 일반적인 호기성 발효기의 기본 교반 형태와는 거리가 멉니다.
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57. 다음 중 생물반응기의 계측기구가 갖추어야 할 조건이 아닌 것은?

  1. 무균성 유지
  2. 내구성
  3. 안정성
  4. 아날로그 신호
(정답률: 81%)
  • 생물반응기의 계측기구는 외부 오염을 막기 위한 무균성 유지, 가혹한 환경을 견디는 내구성, 측정값의 일관성을 위한 안정성이 필수적입니다. 최근의 정밀 제어를 위해서는 아날로그 신호보다는 디지털 신호 처리가 훨씬 효율적이고 필수적입니다.
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58. Bacillus spore 4.2x1012개인 배지용액을 121℃에서 15분간 살균한 결과 1.3x106개의 spore가 살아남았다. 이 Bacillus 포자의 십진감소시간(decimal reduction time) 값은 약 얼마인가?

  1. 2.134min
  2. 2.304min
  3. 2.547min
  4. 2.728min
(정답률: 69%)
  • 십진감소시간($D$-value)은 미생물 수를 90% 감소(1/10로 감소)시키는 데 걸리는 시간입니다. 초기 균수와 최종 균수, 살균 시간을 이용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $D = \frac{t}{\log N_0 - \log N}$
    ② [숫자 대입] $D = \frac{15}{\log(4.2 \times 10^{12}) - \log(1.3 \times 10^6)}$
    ③ [최종 결과] $D = 2.304$
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59. Michaelis-Menten 속도식의 상수를 실험에 의하여 구하는 방법으로 이중역수(double-reciprocal) 도표를 사용할 경우 직선의 기울기와 y축 절편을 순서대로 옳게 나타낸 것은? (단, Km은 Michaelis-Menten 상수이며, Vm은 최대반응속도를 나타낸다.)

  1. Km, Vm
  2. Vm/Km, 1/Vm
  3. 1/Vm, Km
  4. Km/Vm, 1/Vm
(정답률: 44%)
  • Michaelis-Menten 식의 양변에 역수를 취한 Lineweaver-Burk 식을 이용하면 직선 방정식 형태가 됩니다. 이때 $1/V$를 $y$축, $1/[S]$를 $x$축으로 설정하면 기울기는 $K_m/V_m$이 되고, $y$절편은 $1/V_m$이 됩니다.
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60. 다음 기체의 여과에 관련된 기작 중 심층여과기(depth filter)와 관련이 가장 적은 것은?

  1. 직접적인 차단
  2. 정전기적 효과
  3. 관성효과
  4. 열적지연 효과
(정답률: 53%)
  • 심층여과는 필터 내부의 복잡한 경로를 통해 입자를 제거하는 방식으로, 관성 충돌, 직접 차단, 정전기적 인력 등이 주요 기작입니다. 열적지연 효과는 기체 여과 기작 중 심층여과와는 거리가 먼 개념입니다.
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4과목: 생물분리공학

61. 젤여과(gel filtration) 크로마토그래피 칼럼에 적당한 완충 용액 을 흘리면서 성분 A와 B로 구성된 혼합물을 일정량 주입하였을 경우 다음 설명 중 옳지 않는 것은? (단, 분자량과 크기는 모두 성분 A보다 성분 B가 크다.)

  1. 컬럼으로부터 A가 먼저 배출된다.
  2. 분자들의 칼럼내의 이동속도는 젤여과 매질의 세공(pore) 크기에 대한 분자크기 정도에 의존한다.
  3. A와 B의 크기 차이가 클수록 분리 해상도가 높아진다.
  4. 젤여과 매질은 분리하려는 성분들과 화학적·물리적 상호 작용이 적은 물질을 사용하는 것이 일반적이다.
(정답률: 59%)
  • 젤여과 크로마토그래피는 분자 크기가 클수록 세공에 들어가지 못하고 빠르게 통과하므로, 크기가 더 큰 성분 B가 성분 A보다 먼저 배출됩니다.
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62. 다음 중 소수성 아미노산이 아닌 것은?

  1. 페닐알라닌(phemylalanine)
  2. 트립토판(tryptophan)
  3. 루신(leucine)
  4. 라이신(lysine)
(정답률: 94%)
  • 라이신(lysine)은 곁사슬에 염기성 아미노기를 가지고 있어 물과 친한 친수성 아미노산에 해당합니다.

    오답 노트
    페닐알라닌, 트립토판, 루신: 곁사슬에 비극성 탄화수소 구조를 가진 소수성 아미노산
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63. 한 단백질의 관형 크로마토그래피 용리에 있어서 체류시간(retention time)과 피크 너비(peak width)가 각각 24분, 0.4분 일 때, 이관의 이론단수(Number of Theoretical Unit)는?

  1. 576
  2. 5760
  3. 57600
  4. 576000
(정답률: 73%)
  • 이론단수는 체류시간의 제곱을 피크 너비의 4배로 나눈 값으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $N = \frac{t_R^2}{4\sigma^2}$
    ② [숫자 대입] $N = \frac{24^2}{4 \times 0.4^2}$
    ③ [최종 결과] $N = 57600$
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64. 세포파쇄(cell disruption)에 사용되는 French Press가 하는 역할과 가장 관계가 깊은 것은?

  1. 원심분리
  2. 여과
  3. 추출
  4. 기계적 균질화
(정답률: 64%)
  • French Press는 고압을 가해 세포를 급격히 팽창시켜 파쇄하는 장치로, 물리적인 힘을 이용해 세포를 깨뜨리는 기계적 균질화의 대표적인 방법입니다.
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65. Van Deemter 식은 다음의 어느 관계를 나타내는가?

  1. 단 높이와 유속과의 관계
  2. 단의 수와 유량과의 관계
  3. 포화도와 유속과의 관계
  4. 분배계수와 포화도의 관계
(정답률: 82%)
  • Van Deemter 식은 크로마토그래피 칼럼의 효율성을 나타내는 지표인 단 높이(HETP)와 이동상의 유속(u) 사이의 상관관계를 설명하는 식입니다.
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66. 주어진 용질에 대한 막의 배제계수(rejection coefficient)가 0.75이다. 모액(feed solution) 쪽의 용질농도가 0.2M일 때, 여액(filtrate) 쪽의 용질 농도는?

  1. 0.01M
  2. 0.03M
  3. 0.05M
  4. 0.07M
(정답률: 63%)
  • 배제계수는 막이 용질을 얼마나 차단하는지를 나타내는 지표로, 배제계수가 높을수록 여액으로 빠져나가는 용질의 농도는 낮아집니다.
    ① [기본 공식] $R = 1 - \frac{C_f}{C_b}$ (여기서 $R$은 배제계수, $C_f$는 여액 농도, $C_b$는 모액 농도)
    ② [숫자 대입] $0.75 = 1 - \frac{C_f}{0.2}$
    ③ [최종 결과] $C_f = 0.05\text{M}$
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67. 황산암모늄과 같은 염을 첨가하여 단백질 수용액의 이온 세기를 증가시키는 것은 어떤 분리 기술을 이용한 것인가?

  1. 여과
  2. 전기영동
  3. 추출
  4. 침전
(정답률: 68%)
  • 황산암모늄과 같은 염을 고농도로 첨가하면 단백질 표면의 수화층이 제거되어 단백질 간의 소수성 상호작용이 증가하며, 이로 인해 단백질이 응집되어 가라앉는 염석 침전 현상이 일어납니다.
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68. 다음 생물분리공정 중 일반적으로 가장 마지막 단계에서 사용 되는 공정은?

  1. 생성물 건조
  2. 세포파쇄
  3. 가용성생성물의 분리
  4. 불용성 물질의 분리
(정답률: 83%)
  • 생물분리공정은 일반적으로 세포 파쇄 $\rightarrow$ 불용성 물질 분리 $\rightarrow$가용성 생성물 분리 $\rightarrow$ 정제 $\rightarrow$ 건조 순으로 진행됩니다. 따라서 최종 생성물을 안정적인 형태로 보관하기 위한 생성물 건조가 가장 마지막 단계에 해당합니다.
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69. 다음 중 Darcy의 법칙과 가장 관련이 깊은 것은 무엇인가?

  1. 여과
  2. 증발
  3. 추출
  4. 건조
(정답률: 58%)
  • Darcy의 법칙은 다공성 매질을 통과하는 유체의 유량과 압력 강하 사이의 관계를 설명하는 법칙으로, 액체 속의 고체 입자를 분리하는 여과 공정의 기본 원리가 됩니다.
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70. 다음 중 승화현상을 이용한 건조기는?

  1. tray dryer
  2. spray dryer
  3. freeze dryer
  4. tumble dryer
(정답률: 87%)
  • freeze dryer(동결 건조기)는 시료를 급속 동결시킨 후 진공 상태에서 얼음을 바로 기체로 변화시키는 승화 현상을 이용하여 수분을 제거하는 건조기입니다.
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71. 다음중 관형 원심분리기가 갖는 장점이 아닌 것은?

  1. 높은 원심력
  2. 우수한 수분제거 능력
  3. 큰 케이크 용량으로 효율 저하 없음
  4. 관의 분해가 용이
(정답률: 79%)
  • 관형 원심분리기는 구조적으로 케이크가 쌓일 수 있는 용량이 작아, 케이크가 축적됨에 따라 분리 효율이 저하되는 단점이 있습니다.
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72. 다음 아미노산 중 황원소를 포함하는 것은?

  1. 리신
  2. 시스테인
  3. 히스티딘
  4. 티로신
(정답률: 78%)
  • 시스테인은 곁사슬에 황(S)을 포함하는 티올기(-SH)를 가지고 있는 대표적인 황 함유 아미노산입니다.
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73. 압력의 차이를 이용해서 비등방성 구조의 막으로 분자량 약 2,000~500,000 정도의 단백질을 분리해 내는 공정은?

  1. 침전
  2. 역마이셀
  3. 한외여과
  4. 원심분리
(정답률: 78%)
  • 한외여과는 압력차를 이용하여 반투과성 막을 통해 분자량 $2,000 \sim 500,000$ 정도의 고분자 단백질이나 콜로이드를 분리하는 공정입니다.
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74. 다음 중 대장균과 같은 박테리아의 전형적인 크기에 가장 가까운 것은?

  1. 10~20nm
  2. 1~4um
  3. 50~100um
  4. 100~300um
(정답률: 70%)
  • 대장균과 같은 일반적인 박테리아의 크기는 보통 $1 \sim 4 \mu m$ 범위에 해당합니다.

    오답 노트
    10~20nm: 바이러스 수준의 크기
    50~300um: 진핵세포나 작은 다세포 생물 수준의 크기
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75. 페니실린 발효액으로부터 이소아밀아세테이트(isoamylacetate)를 이용하여 페니실린을 추출하려 한다. 100ml의 발효액에 10ml의 아소아밀아세테이트를 섞어 pH3에서 충분히 교반시킨 후 상분리를 거쳐 이소아밀아세테이트상과 물상내의 페니실린 농도를 측정하였더니 각각 5g/L와 0.2g/L이었다. 이 추출계에 서의 분배계수(partition coefficient)는?

  1. 1
  2. 2
  3. 10
  4. 25
(정답률: 52%)
  • 분배계수(K)는 두 섞이지 않는 용매 상 사이에서 용질의 농도 비로 정의됩니다.
    ① [기본 공식] $K = \frac{C_{org}}{C_{aq}}$
    ② [숫자 대입] $K = \frac{5}{0.2}$
    ③ [최종 결과] $K = 25$
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76. 알코올 발효시 동시분리 기술을 이용하면 알코올의 생산성이 증가한다. 알코올이 미생물 생장에 미치는 영향이 다음 식을 따른다고 하면 알코올 농도가 10g/L일 때 세포 생장 속도는 알코올 농도가 50g/L일 때 세포생장 속도의 몇 배인가? [단, μ는 세포생장속도, μmax는 최대 생장속도, C는 배지 내의 알코올의 농도(g/L)이다.]

  1. 0.2배
  2. 2배
  3. 3배
  4. 5배
(정답률: 63%)
  • 제시된 알코올 농도에 따른 세포 생장 속도 식을 이용하여, 두 농도에서의 생장 속도 비율을 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\mu = \mu_{max}(1 - \frac{C}{60})$
    ② [숫자 대입] $\frac{\mu_{10}}{\mu_{50}} = \frac{\mu_{max}(1 - \frac{10}{60})}{\mu_{max}(1 - \frac{50}{60})} = \frac{1 - \frac{1}{6}}{1 - \frac{5}{6}}$
    ③ [최종 결과] $\frac{\mu_{10}}{\mu_{50}} = \frac{\frac{5}{6}}{\frac{1}{6}} = 5$
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77. α-아미노산의 α-탄소에 일반적으로 결합되어 있는 기능기가 아닌 것은?

  1. -NH2
  2. -H
  3. -SH
  4. -COOH
(정답률: 88%)
  • 일반적인 $\alpha$-아미노산의 $\alpha$-탄소에는 아미노기($-NH_{2}$), 카복실기($-COOH$), 수소 원자($-H$), 그리고 곁사슬(R기)이 결합되어 있습니다. $-SH$기는 시스테인과 같은 특정 아미노산의 곁사슬에 존재할 수는 있으나, 모든 $\alpha$-아미노산의 $\alpha$-탄소에 공통적으로 결합된 기본 기능기는 아닙니다.
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78. 다음의 생물기초물질 중 물에 녹지 않는 소수성을 띤 생체물질로서 세포막과 같은 비수성 생체계에 특히 많이 검출되는 것은?

  1. 지질(lipids)
  2. 탄수화물(carbohydrates)
  3. 단백질(proteins)
  4. 핵산(nucleic acids)
(정답률: 94%)
  • 지질(lipids)은 물과 섞이지 않는 소수성 성질을 가지고 있어, 친수성 머리와 소수성 꼬리로 구성된 인지질 이중층 형태의 세포막을 형성하는 핵심 성분입니다.
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79. 다음 중 전분액화효소에 의해 절단되는 결합으로 포도당 분자가 아밀로오스를 이루는 결합에 해당하는 것은?

  1. α-1,4 glycosidic 결합
  2. α-1,6 glycosidic 결합
  3. β-1,4 glycosidic 결합
  4. β-1,6 glycosidic 결합
(정답률: 73%)
  • 아밀로오스는 포도당 분자들이 $\alpha-1,4$ glycosidic 결합으로 길게 연결된 선형 구조의 다당류이며, 전분액화효소는 바로 이 $\alpha-1,4$ 결합을 무작위로 절단하여 전분을 저분자 덱스트린으로 분해합니다.
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80. 발효공정과 분리공정을 결합하는 것과 같은 생물공정 결합의 장점이 아닌 것은?

  1. 생성물 저해를 감소시켜 반응속도 증가
  2. 원하는 생성물에 대한 향상된 선택성
  3. 원래 세포외 생성물을 세포내 생성물로 전환
  4. 생성물의 변성방지
(정답률: 72%)
  • 생물공정 결합은 반응과 분리를 동시에 진행하여 생성물 저해를 줄이고 선택성을 높이며 변성을 방지하는 것이 목적입니다.
    원래 세포외 생성물을 세포내 생성물로 전환하는 것은 공정 결합의 장점이 아니라 대사 경로의 변경에 해당합니다.
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5과목: 생물공학개론

81. pKa1 = 2.34, pKa2 = 9.6인 아미노산의 등전점은?

  1. 2.34
  2. 5.97
  3. 9.6
  4. 11.94
(정답률: 92%)
  • 아미노산의 등전점($pI$)은 두 해리상수($pKa$)의 산술 평균값으로 계산합니다.
    ① [등전점 공식]
    $$pI = \frac{pKa_{1} + pKa_{2}}{2}$$
    ② [숫자 대입]
    $$pI = \frac{2.34 + 9.6}{2}$$
    ③ [최종 결과]
    $$pI = 5.97$$
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82. 포도당을 이용한 알코올 발효가 다음과 같이 진행될 때 포도당 180g으로 생성되는 알코올의 양은 몇 g인가?

  1. 24
  2. 46
  3. 88
  4. 92
(정답률: 73%)
  • 화학 반응식 $\text{C}_{6}\text{H}_{12}\text{O}_{6} \rightarrow 2\text{C}_{2}\text{H}_{6}\text{O} + 2\text{CO}_{2}$에 따라 포도당 1몰이 반응하면 알코올 2몰이 생성됩니다.
    ① [생성물 질량 공식]
    $$\text{Mass} = \text{moles of glucose} \times 2 \times MW_{\text{alcohol}}$$
    ② [숫자 대입]
    $$\text{Mass} = \frac{180}{180} \times 2 \times 46$$
    ③ [최종 결과]
    $$\text{Mass} = 92\text{ g}$$
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83. 공기의 조성이 mol 퍼센트로 질소 78.2%, 산소 19.2%, 이산화탄소 2.6% 일 때 공기의 평균분자량은 약 얼마인가?

  1. 22.4
  2. 25
  3. 29
  4. 32
(정답률: 52%)
  • 혼합 기체의 평균분자량은 각 성분 기체의 분자량에 몰 분율을 곱하여 합산한 값입니다.
    질소($N_{2}$) 분자량 28, 산소($O_{2}$) 분자량 32, 이산화탄소($CO_{2}$) 분자량 44를 적용합니다.
    ① [평균분자량 공식]
    $$\text{Average MW} = \sum (MW_{i} \times x_{i})$$
    ② [숫자 대입]
    $$\text{Average MW} = (28 \times 0.782) + (32 \times 0.192) + (44 \times 0.026)$$
    ③ [최종 결과]
    $$\text{Average MW} = 28.9$$
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84. 10-2N NaOH 수용액의 pH는?

  1. 2
  2. 8
  3. 12
  4. 13
(정답률: 71%)
  • 강염기인 NaOH의 농도를 통해 pOH를 먼저 구한 뒤, pH와 pOH의 합이 14임을 이용하여 pH를 산출합니다.
    ① [기본 공식] $pH = 14 - pOH = 14 - (-\log[OH^-])$
    ② [숫자 대입] $pH = 14 - (-\log 10^{-2})$
    ③ [최종 결과] $pH = 12$
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85. 비성장속도(specific growth rate)가 1.386/day 일 때 이 세포의 배가시간(double time)은?

  1. 0.5day
  2. 1.0day
  3. 1.5day
  4. 2.0day
(정답률: 53%)
  • 세포의 수가 두 배로 증가하는 데 걸리는 배가시간은 비성장속도의 역수에 $\ln 2$를 곱하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $t_d = \frac{\ln 2}{\mu}$
    ② [숫자 대입] $t_d = \frac{0.693}{1.386}$
    ③ [최종 결과] $t_d = 0.5$
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86. 1기압 25℃에서 물에 용해되는 최고 산소량은 약 몇 mg/L 인가?

  1. 0.0814
  2. 0.814
  3. 8.14
  4. 81.4
(정답률: 56%)
  • 헨리의 법칙에 따라 온도와 압력이 일정할 때 기체의 용해도는 일정합니다. 25℃, 1기압 조건에서 물의 포화 용존 산소량(DO)은 약 8.14 mg/L입니다.
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87. 절대압에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 게이지로 측정한 압력
  2. 게이지압과 대기압의 차
  3. 게이지압과 대기압의 합
  4. 절대 온도와 압력과의 합
(정답률: 62%)
  • 절대압은 완전 진공 상태를 기준으로 측정한 압력으로, 실제 측정기기로 측정하는 게이지압에 기준이 되는 대기압을 더한 값입니다.
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88. 자연대류가 있는 경우의 Nusselt 수에 대한 영향이 큰 무차원수에 해당 하는것은?

  1. Peclet 수
  2. Graetz 수
  3. Prandtl 수
  4. Grashof 수
(정답률: 58%)
  • Grashof 수는 부력과 점성력의 비를 나타내며, 이 값이 클수록 부력 효과가 커져 자연대류가 강해지므로 Nusselt 수에 결정적인 영향을 미칩니다.

    오답 노트
    Peclet 수: 대류와 확산의 비율
    Graetz 수: 관 내 유동의 열전달 발달 정도
    Prandtl 수: 운동량 확산과 열 확산의 비율
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89. 순수한 에탄올의 밀도는 0.789g/ml 일 때 순수한 에탄올의 몰농도는 약 얼마인가?

  1. 17.2M
  2. 27.2M
  3. 37.3M
  4. 47. 4M
(정답률: 54%)
  • 몰농도는 용액 1L에 녹아있는 용질의 몰수(mol)를 구하여 계산합니다. 에탄올의 분자량은 $46\text{g/mol}$입니다.
    ① [기본 공식] $M = \frac{\rho \times 1000}{MW}$
    ② [숫자 대입] $M = \frac{0.789 \times 1000}{46}$
    ③ [최종 결과] $M = 17.15$
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90. 압력강하를 일정하게 유지하는데 필요한 유로의 면적 변화를 측정하여 유량을 구하는 기구는?

  1. 벤튜리미터
  2. 오리피스미터
  3. 로터미터
  4. 피토관
(정답률: 63%)
  • 로터미터는 가변 면적 유량계로, 유체 흐름에 의해 부표가 상승하며 압력강하를 일정하게 유지하는 유로의 면적 변화를 통해 유량을 측정하는 장치입니다.
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91. 다음과 같이 성장이 기질 저해를 받는 미생물이 보일 수 있는 비성장속도의 최대값은? [단, μ는 비성장속도(hr-1), [S]는 기질농도(g/L)이다.]

  1. 0.1hr-1
  2. 0.15hr-1
  3. 0.2hr-1
  4. 0.3hr-1
(정답률: 40%)
  • 비성장속도 $\mu$가 최대가 되는 지점은 $\mu$를 기질농도 $[S]$로 미분하여 0이 되는 지점입니다.
    주어진 식은 $\mu = \frac{0.3[S]}{2 + [S] + 0.5[S]^2}$ 입니다.
    ① [기본 공식] $\frac{d\mu}{d[S]} = 0$
    ② [숫자 대입] $\frac{0.3(2 + [S] + 0.5[S]^2) - 0.3[S](1 + [S])}{(2 + [S] + 0.5[S]^2)^2} = 0 \rightarrow 0.6 - 0.15[S]^2 = 0 \rightarrow [S] = 2$
    ③ [최종 결과] $\mu = \frac{0.3 \times 2}{2 + 2 + 0.5 \times 2^2} = \frac{0.6}{4} = 0.15$
    단, 정답이 $0.1\text{hr}^{-1}$로 지정되어 있으나 계산상 $0.15\text{hr}^{-1}$가 도출됩니다. 공식 지정 정답에 따라 $0.1\text{hr}^{-1}$로 처리합니다.
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92. 멸균공정에 있어서 주어진 온도에서 살아있는 세포나 포자의 수를 원래 숫자의 10%로 줄이는데 필요한 시간을 나타내는 것은?

  1. L value
  2. Z value
  3. F0 Value
  4. D value
(정답률: 89%)
  • D value(Decimal reduction time)는 특정 온도에서 미생물이나 포자의 수를 90% 감소시켜 원래 수의 10%로 줄이는 데 걸리는 시간을 의미합니다.
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93. 약사법에 의하면 제조관리 부서 책임자가 관리해야 할 사항이 아닌 것은?

  1. 제품 시험 분석에 관한 시험지시서 작성 및 시험 진행 상황 점검·확인
  2. 제품표준서, 제조관기기준서 및 제조위생관리기준서 비치·운영
  3. 제조지시서 작성 및 작업 진행 점검·확인
  4. 원료·자재 및 완제품의 보관관리 담당자 지정
(정답률: 61%)
  • 제품 시험 분석에 관한 시험지시서 작성 및 시험 진행 상황 점검·확인은 제조관리 부서가 아닌 품질관리 부서 책임자의 업무 영역입니다.
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94. 약사법에 의하면 관계법령에 규정된 것을 제외하고는 모든 업무처리에 관한 기록을 유효기한 또는 사용기한 만료 후 몇 년간 보관해야 하는가?

  1. 1년
  2. 2년
  3. 3년
  4. 5년
(정답률: 35%)
  • 약사법령에 따라 관계법령에 별도로 규정된 경우를 제외하고, 모든 업무처리에 관한 기록은 유효기한 또는 사용기한 만료 후 1년간 보관해야 합니다.
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95. 다음 중 비어(Beer)의 법칙은? (단, A는 흡광도, ɛ는 몰흡광계수, c는 용액의 농도, L은 셀의 길이, T는 투과도를 나타낸다.)

  1. T = ɛx c x L
  2. A = ɛx c x L
  3. A = ɛx L / c
  4. T = ɛx L / c
(정답률: 61%)
  • 비어(Beer)의 법칙은 시료의 흡광도가 용액의 농도와 빛이 통과하는 길이에 비례한다는 원리입니다.
    $$A = \epsilon \times c \times L$$
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96. 다음 중 유전자로부터 유전정보를 단백질 합성기구로 전달하는 RNA는?

  1. mRNA
  2. rRNA
  3. tRNA
  4. primer RNA
(정답률: 88%)
  • mRNA(전령 RNA)는 DNA의 유전 정보를 복사하여 리보솜(단백질 합성기구)으로 전달하는 역할을 수행합니다.

    오답 노트
    rRNA: 리보솜의 구조를 형성함
    tRNA: 아미노산을 운반함
    primer RNA: DNA 복제 시작을 위한 짧은 서열
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97. 다음 중 DNA를 구성하는 구성요소가 아닌 것은?

  1. 인산
  2. 디옥시리보오스
  3. 염기
  4. 리보오스
(정답률: 86%)
  • DNA는 인산, 디옥시리보오스(당), 그리고 염기로 구성된 뉴클레오타이드의 중합체입니다.

    오답 노트
    리보오스: RNA를 구성하는 당 성분입니다.
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98. 다음 중 GC(Gas Chromatography)의 장치에서 검출기에 해당 하지 않는 것은?

  1. TCD(Thermal Conductivity Detector)
  2. RID(Refractive Index Detector)
  3. ECD(Elcetron Capture Detector)
  4. FID(Flame Ionization Detector)
(정답률: 57%)
  • GC(Gas Chromatography)의 검출기는 기체 상태의 성분을 분석하며 TCD, ECD, FID 등이 대표적입니다.

    오답 노트
    RID(Refractive Index Detector): 굴절률 차이를 이용하는 검출기로, 주로 액체 크로마토그래피(HPLC)에서 사용됩니다.
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99. 분열시 모든 세포가 20개의 플라스미드를 가지고 있는 경우, 플라스미드 불포함세포가 발생할 확률은 약 얼마인가? (단, 세포분열시 플라스미드가 무작위로 분배된다고 가정한다.)

  1. 9.5 x 10-7
  2. 1.9 x 10-6
  3. 5.28 x 105
  4. 1.1 x 106
(정답률: 68%)
  • 세포 분열 시 플라스미드가 무작위로 분배될 때, 한쪽 세포에 모든 플라스미드가 몰리고 다른 쪽에는 하나도 없을 확률을 계산합니다.
    ① [기본 공식] $P = (\frac{1}{2})^{n-1}$
    ② [숫자 대입] $P = (\frac{1}{2})^{20-1} = 2^{-19}$
    ③ [최종 결과] $P = 1.9 \times 10^{-6}$
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100. 벨리데이션(Validation)의 대상 중 4M에 해당하지 않는 것은?

  1. Man
  2. Market
  3. Materials
  4. Method
(정답률: 74%)
  • 벨리데이션의 4M은 제조 공정에 영향을 주는 4가지 핵심 요소인 Man(사람), Machine(기계), Materials(원료), Method(방법)를 의미합니다. 따라서 Market은 4M 구성 요소에 해당하지 않습니다.
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