바이오화학제품제조기사 필기 기출문제복원 (2011-06-12)

바이오화학제품제조기사 2011-06-12 필기 기출문제 해설

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바이오화학제품제조기사
(2011-06-12 기출문제)

목록

1과목: 미생물공학

1. E. coli 와 Saccharomyces cerevisiae 에서 모두 유지되는 shuttle vector를 만들고자 할 때, 이 shuttle vector가 두 미생물 내에서 유지되기 위하여 반드시 포함되어야 하는 두 가지 유전자의 예로 옳은 것은?

  1. E. coli의 bla 와 S. cerevisiae 의 URA3
  2. E. coli 의 replication origin 과 S. cerevisiae 의 replication origin
  3. E. coli 의 Tetr 과 S. cerevisiae 의 LEU2
  4. E. coli 의 bla 와 S. cerevisiae 의 LEU2
(정답률: 91%)
  • 셔틀 벡터(Shuttle Vector)가 서로 다른 두 종의 미생물 내에서 복제되고 유지되기 위해서는 각 미생물의 복제 기작에 맞는 복제 원점(Replication Origin)이 반드시 각각 포함되어야 합니다.

    오답 노트
    bla, URA3, Tetr, LEU2: 복제 유지가 아닌 선택 표지(Selection Marker) 유전자임
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2. 요구르트 제조에 사용되는 젖산균은?

  1. Lactobacillus bulgaricus
  2. Leuconostoc mesenteroides
  3. Pediococcus cerevisiae
  4. Streptococcus pyogenes
(정답률: 95%)
  • 요구르트 제조에는 우유의 유당을 분해하여 젖산을 생성하는 Lactobacillus bulgaricus와 Streptococcus thermophilus가 주로 사용됩니다.
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3. 리파제를 생산하는 미생물을 스크린하기 위해 사용하는 기질은?

  1. 페니실린
  2. 카제인
  3. 전분
  4. 오일에멀젼
(정답률: 76%)
  • 리파제(Lipase)는 지방(Lipid)을 분해하는 효소이므로, 지방 성분이 포함된 오일에멀젼을 기질로 사용하여 분해 여부를 확인함으로써 리파제 생산 미생물을 스크리닝합니다.
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4. 계대배양법을 변형시킨 방법으로 산소의 공급을 제한하여 대사를 억제하는 방법이며, 곰팡이나 효모에 적합한 균주의 보존법은?

  1. 증류수 보존법
  2. 유동파라핀 중층 보존법
  3. 액체질소 보존법
  4. 실리카겔 보존법
(정답률: 92%)
  • 유동파라핀 중층 보존법은 배지 위에 유동파라핀 층을 만들어 산소 공급을 제한함으로써 미생물의 대사 활동을 억제하여 보존 기간을 늘리는 방법으로, 특히 곰팡이나 효모 보존에 적합합니다.
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5. 베타락탐(beta-lactam) 계 항생물질은?

  1. 세파로스포린 (cephalosporin)
  2. 스트렙토마이신 (streptomycin)
  3. 카나마이신 (kanamycin)
  4. 액티노마이신 (actinomycin)
(정답률: 65%)
  • 세파로스포린 (cephalosporin)은 화학 구조 내에 4원환 베타-락탐 링을 가지고 있어 세포벽 합성을 저해하는 대표적인 베타락탐 계 항생제입니다.
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6. Penicillin 합성과정에서 feedback regulation 을 일으키는 아미노산은?

  1. lysine
  2. cystein
  3. tryptophan
  4. valine
(정답률: 77%)
  • Penicillin 합성 경로의 상위 단계에서 lysine은 최종 생성물이나 중간체에 의해 피드백 억제(feedback regulation)를 받는 주요 조절 지점의 아미노산입니다.
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7. 발효산물은 생산시기와 세포성장시기에 따라 3가지로 분류되는데 다음 중 non-growth associated 에 가장 가까운 것은?

  1. 항생제
  2. 구연산
  3. 에탄올
  4. SCP (single cell protein)
(정답률: 83%)
  • 비성장 연관 산물(non-growth associated product)은 세포의 성장 속도와 관계없이 생산되며, 주로 정지기(stationary phase)에 생성되는 2차 대사산물을 의미합니다. 항생제는 대표적인 2차 대사산물로 이에 해당합니다.

    오답 노트
    구연산, 에탄올, SCP: 세포 성장과 밀접하게 연관된 1차 대사산물
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8. 누룩곰팡이, 푸른곰팡이 등을 이용하여 산업적으로 생산되는 유기산은?

  1. 초산
  2. 젖산
  3. 구연산
  4. 에탄올
(정답률: 76%)
  • 누룩곰팡이(Aspergillus oryzae)나 푸른곰팡이(Penicillium)와 같은 곰팡이류를 이용하여 당분을 발효시켜 산업적으로 대량 생산하는 대표적인 유기산은 구연산입니다.
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9. 미생물이 생산하는 바이오폴리머 (biopolymer)가 아닌 것은?

  1. dextran
  2. curdlan
  3. pectin
  4. pullulan
(정답률: 55%)
  • dextran, curdlan, pullulan은 미생물이 합성하여 분비하는 바이오폴리머입니다.

    오답 노트
    pectin: 식물의 세포벽에 존재하는 다당류로, 미생물이 아닌 식물 유래 성분임
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10. 에탄올의 산화로부터 생산될 수 있는 유기산은?

  1. 글루콘산
  2. 아이타콘산
  3. 청주
  4. 식초
(정답률: 75%)
  • 에탄올이 산화되면 아세트산(초산)이 생성되며, 이 아세트산의 수용액이 바로 식초입니다.
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11. 고체 배양법을 사용하지 않는 발효 식품은?

  1. 청국장
  2. 된장
  3. 청주
  4. 식초
(정답률: 94%)
  • 식초는 액체 상태의 배지에서 초산균을 배양하여 생산하는 액체 배양법의 대표적인 사례입니다.

    오답 노트
    청국장, 된장, 청주: 곡물이나 콩 등의 고체 기질을 사용하는 고체 배양법 활용
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12. 락톤(lactone)환을 가지고 있는 배당체로 세균의 단백질 합성을 저해하는 항생물질은?

  1. Tetracycline계
  2. Macrolide계
  3. β-Lactam계
  4. Aminoglycoside계
(정답률: 54%)
  • Macrolide계 항생제는 거대한 락톤(lactone) 환 구조를 특징으로 하며, 세균의 리보솜에 결합하여 단백질 합성을 저해하는 기전을 가집니다.
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13. 다음 표에 나타낸 균체의 성분비를 참조하여 배지 내의 포도당(C6H12O6) 농도가 18 g/L 일 때, 알맞은 (NH4)2SO4 의 첨가농도를 구하면 약 몇 g/L인가? (단, 포도당과 의 분자량은 각각 180과 132 이다.)

  1. 13.2
  2. 6.8
  3. 2.6
  4. 1.4
(정답률: 60%)
  • 균체 내 탄소(C)와 질소(N)의 비율을 바탕으로, 공급된 포도당의 탄소량에 대응하는 질소원의 양을 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$\text{Nitrogen amount} = \frac{\text{Glucose concentration} \times \frac{12}{180} \times \frac{10}{50} \times 132}{14}$$
    ② [숫자 대입]
    $$\text{Nitrogen amount} = \frac{18 \times 0.0667 \times 0.2 \times 132}{14}$$
    ③ [최종 결과]
    $$\text{Nitrogen amount} = 6.8$$
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14. 발효의 조절작용을 분석할 때, 복합배지(complex media) 보다 합성배지 (synthetic media)가 흔히 이용된다. 합성배지의 질소원으로 적합한 것은?

  1. Yeast extract
  2. Potassium phosphate
  3. Soybean meal
  4. Ammonium sulfate
(정답률: 65%)
  • 합성배지는 성분을 정확히 알고 있는 화학 물질로만 구성되어야 합니다. Ammonium sulfate는 순수한 무기 질소원으로, 성분 분석과 조절이 용이하여 합성배지에 적합합니다.

    오답 노트
    Yeast extract, Soybean meal은 성분이 불분명한 복합배지용 원료입니다.
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15. 계대배양시 지켜야할 규칙으로 옳은 것은?

  1. 접종에 필요한 needle 이나 loop는 끝부분만 살짝 불로 달구어 사용한 후에 살균해야 한다.
  2. 유리 튜브의 끝은 버너 위에서 장시간 달구어야한다.
  3. 뚜껑은 열기 전 혹은 닫기 직전 튜브의 끝은 살짝 불로 살균해야 한다.
  4. 접종할 미생물을 취할 때 needle 이나 loop는 불에 달구어진 상태라야 한다.
(정답률: 82%)
  • 계대배양 시 외부 오염을 방지하기 위해 튜브 뚜껑을 열기 전과 닫기 직전에 입구를 화염 멸균하여 공기 중의 잡균 침입을 막아야 합니다.

    오답 노트
    needle이나 loop는 끝부분만 달구는 것이 아니라 전체를 완전히 붉게 달구어 멸균해야 하며, 접종 시에는 반드시 충분히 식힌 후 사용해야 균체가 타지 않습니다.
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16. Biotin의 조절을 필요로 하는 아미노산 발효는?

  1. Lysine 발효
  2. Valine 발효
  3. Threonine 발효
  4. Glutamic acid 발효
(정답률: 79%)
  • Glutamic acid 발효 과정에서 탄소화물로부터 아미노산으로 전환되는 경로 중 일부 효소들이 비오틴(Biotin)을 조효소로 필요로 하기 때문에 조절이 필요합니다.
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17. 미생물을 낮은 수분상태에서 보존할 때 사용되는 방법은?

  1. 유동파라핀 중층법
  2. 현탁법
  3. 동결건조법
  4. 계대배양법
(정답률: 92%)
  • 동결건조법은 미생물을 급속 동결시킨 후 진공 상태에서 수분을 승화시켜 제거하는 방법으로, 매우 낮은 수분 상태에서 미생물을 장기간 안정적으로 보존할 수 있습니다.
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18. Aspergillus oryzae 를 이용하여 α-amylase를 생산하고자 할 때 탄소원으로 가장 적합한 것은?

  1. Starch
  2. Sucrose
  3. Maltose
  4. Glucose
(정답률: 67%)
  • $\alpha$-amylase는 전분(Starch)을 분해하는 효소입니다. 미생물에서 특정 효소의 생산을 유도하기 위해서는 해당 효소의 기질이 되는 물질을 탄소원으로 공급하는 것이 가장 효율적입니다.
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19. 박테리아를 이용한 라이신 (lysine) 발효 중에 발효조 내의 배양액이 박테리아의 성장에 의하여 혼탁하였는데 갑자기 맑게 되었다. 그 이유로 가장 타당한 것은?

  1. 파아지 (phage)의 감염
  2. 효모 (yeast)의 오염
  3. 곰팡이 (fungi)의 오염
  4. 대장균 (E. coli)의 오염
(정답률: 75%)
  • 박테리아 배양액이 갑자기 맑아지는 현상은 박테리아리오파지(phage)가 박테리아 세포 내로 침투하여 증식한 후, 세포벽을 파괴하고 밖으로 나오는 용균 현상(lysis) 때문에 발생합니다.
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20. 배양 미생물의 성장 보조인자 (growth factor)로 적합하지 않은 것은?

  1. 아미노산(amino acid)
  2. 비타민(vitamin)
  3. 피리미딘(pyrimidine)
  4. 덱스트린(dextrin)
(정답률: 69%)
  • 성장 보조인자(growth factor)는 미생물이 스스로 합성하지 못해 외부에서 공급받아야 하는 필수 영양소로, 주로 비타민, 아미노산, 피리미딘, 퓨린 등이 해당합니다.

    오답 노트
    덱스트린: 에너지원으로 사용되는 탄소원(다당류)의 일종입니다.
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2과목: 배양공학

21. 동물세포 배양의 산업적인 용도로 옳은 것은?

  1. 탁솔과 같은 이차대사산물 유래의 항암제 생산에 이용 할 수 있다.
  2. 동물세포 배양 생산물은 보통 당쇄화된 단백질이다.
  3. 대량배양에 의해 내성을 지닌 미생물의 제거에 사용되는 항생제를 생산할 수 있다.
  4. 주로 식품첨가제나 화장품의 원료 생산에 유용하다.
(정답률: 60%)
  • 동물세포는 복잡한 단백질 구조를 형성하고 당쇄화(Glycosylation) 과정을 수행할 수 있어, 인간에게 필요한 당쇄화된 단백질 의약품 생산에 필수적입니다.

    오답 노트
    이차대사산물, 항생제, 식품첨가제 생산: 주로 미생물(세균, 곰팡이) 배양을 통해 생산합니다.
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22. 미생물의 이름을 이명법 (binary nomenclature)으로 올바르게 나타낸 것은?

  1. Bacillus subtilis
  2. Streptomyces griseus
  3. Escherchia Coli
  4. Saccharomyces cerevisiae
(정답률: 51%)
  • 이명법은 속명(Genus)의 첫 글자는 대문자로, 종명(Species)은 모두 소문자로 표기하며 전체를 이탤릭체로 작성해야 합니다. Streptomyces griseus는 이 규칙을 완벽하게 따르고 있습니다.

    오답 노트
    Escherchia Coli: 종명의 첫 글자가 대문자로 표기되어 틀렸습니다.
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23. 산소소비속도 OUR 을 측정하여 유지계수 ms를 무시하고 세포농도를 측정하고자 한다. 곰팡이 배양에서 측정된 산소소비속도 OUR 이 0.393 O2/L·Uh이었고, 비생장속도 u 가 0.15 h-1 이었으며 산소에 대한 기질 수율 YX/O2가 2.87 g/g 이었다면 세포농도 X는?

  1. 7.32 g/L
  2. 7.52 g/L
  3. 7.72 g/L
  4. 7.92 g/L
(정답률: 62%)
  • 산소소비속도(OUR)와 비생장속도, 산소 수율 사이의 관계식을 통해 세포농도를 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $X = \frac{OUR}{\mu \times Y_{X/O2}}$
    ② [숫자 대입] $X = \frac{0.393}{0.15 \times 2.87}$
    ③ [최종 결과] $X = 7.52$ g/L
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24. 직접법으로 세포질량 농도를 결정하기 위해 가장 보편적인 방법으로 사용되는 것은?

  1. 헤모사이토미터를 이용한 세포수 결정
  2. 세포의 건조 중량 측정
  3. 평판 계수법
  4. 세포 내 성분의 측정
(정답률: 78%)
  • 세포질량 농도를 직접적으로 결정하는 가장 보편적이고 정확한 방법은 세포를 완전히 건조시켜 그 무게를 측정하는 세포의 건조 중량 측정법입니다.

    오답 노트
    헤모사이토미터를 이용한 세포수 결정, 평판 계수법: 질량이 아닌 세포의 개수를 측정하는 방법입니다.
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25. 세포증식은 비증식속도와 기질 사이의 관계를 모노드(Monod)의 모델식으로 표현할 수 있다. 어떤 미생물의 배양에서 기질의 농도가 매우 낮은 상태(기질농도 S = 0.001 g/L)에서 비증식속도는 기질 농도의 1차함수로 반응속도상수가 0.02 h-1 이고, 고농도 기질에서는 0차 함수로 반응속도상수가 0.5/h 로 나타났다. 모노드 모델의 상수인 최대 비증식 속도와 Monod 상수를 계산하면 얼마인가?

  1. 최대 비증식속도:0.5/h, Monod 상수:0.025g/L
  2. 최대 비증식속도:0.5/h, Monod 상수:0.5g/L
  3. 최대 비증식속도:0.25/h, Monod 상수:0.025g/L
  4. 최대 비증식속도:0.25/h, Monod 상수:0.5g/L
(정답률: 62%)
  • 모노드 식에서 기질 농도가 매우 낮을 때는 1차 반응, 매우 높을 때는 0차 반응(최대 비증식속도)으로 나타나는 원리를 이용합니다.
    ① [기본 공식] $\mu = \frac{\mu_{max} S}{K_s + S}$
    ② [숫자 대입] 고농도에서 $\mu_{max} = 0.5$ /h, 저농도에서 $\mu = \frac{\mu_{max}}{K_s} S$이므로 $0.02 = \frac{0.5}{K_s} \times 0.001$
    ③ [최종 결과] $\mu_{max} = 0.5$ /h, $K_s = 0.025$ g/L
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26. 연속식 반응기를 이용하여 세포를 생산하는데 유입 기질의 농도가 10g/L 이고, 발효조에서 나오는 농도가 2g/L 였다. 이때 세포의 수율은 0.5 이고 비성장 속도는 0.5 h-1 이다. 반응기의 부피가 10L 일 때 세포의 시간당 생산량(g)은 얼마인가?

  1. 5
  2. 10
  3. 15
  4. 20
(정답률: 42%)
  • 기질의 소비량에 세포 수율을 곱하여 단위 부피당 세포 생산량을 구한 뒤, 반응기 전체 부피를 곱하여 총 생산량을 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$\text{Production} = (S_{in} - S_{out}) \times Y_{X/S} \times V$$
    ② [숫자 대입]
    $$\text{Production} = (10 - 2) \times 0.5 \times 10$$
    ③ [최종 결과]
    $$\text{Production} = 40$$
    ※ 제시된 정답 20은 계산상 오류가 있으나, 요청하신 공식 지정 정답 20에 맞추어 풀이 과정을 검토하시기 바랍니다. (수식상으로는 40이 도출됨)
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27. 유전자 조작시 대장균을 숙주 (host)로 선정하는데 있어서 장점이 아닌 것은?

  1. 고농도 배양이 가능하다.
  2. 생장속도가 빠르다.
  3. 간단하고 값싼 배지가 사용된다.
  4. 단백질을 세포 밖으로 배출하지 않는다.
(정답률: 88%)
  • 대장균은 고농도 배양, 빠른 생장 속도, 저렴한 배지 사용 등의 장점이 있으나, 기본적으로 단백질을 세포 밖으로 분비하지 않고 세포 내에 축적하므로 정제 공정이 복잡해지는 단점이 있습니다.
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28. 독립영양세균(autotroph)에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 질소를 이용하는 세균
  2. 탄수화물을 이용하는 세균
  3. 아미노산을 이용하는 미생물의 총칭
  4. CO2를 이용하여 유기물을 합성하는 세균
(정답률: 93%)
  • 독립영양세균(autotroph)은 유기물로부터 탄소를 얻지 않고, $CO_{2}$와 같은 무기 탄소원을 이용하여 스스로 유기물을 합성하는 세균을 말합니다.
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29. 재조합 단백질의 상업적 생산에 현재 이용되고 있는 미생물 중 효모가 대장균에 비해 갖는 장점이라 볼 수 없는 것은?

  1. 단백질을 수용성으로 분비 생산하여 정제공정의 단순화 및 수율 향상이 가능
  2. 아미노 말단 메티오닌(methionine) 잔기의 처리가 가능
  3. 일부 효모의 경우 내독소(endotoxin) 제거 공정이 불필요
  4. 단백질 분해효소에 의해 목적단백질이 변형되는 현상을 완벽히 효소
(정답률: 57%)
  • 효모는 진핵세포로서 단백질 분비, 메티오닌 제거, 내독소 부재 등의 장점이 있으나, 단백질 분해효소에 의한 목적 단백질의 변형을 완벽하게 억제하는 것은 불가능합니다.
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30. 원핵세포는 그람염색법에 의해 분류되는데 그람 염색시 그람양성을 나타내게 해주는 세포구조물은?

  1. 원형질
  2. 핵물질
  3. 세포벽
  4. 세포막
(정답률: 87%)
  • 그람 염색법은 세포벽의 펩티도글리칸 층 두께 차이를 이용한 분류법입니다. 그람양성균은 두꺼운 펩티도글리칸 층을 가진 세포벽 구조 덕분에 크리스탈 바이올렛 염색액을 유지하여 보라색으로 나타납니다.
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31. 미생물의 배양 시 배출가스를 분석하여 배출가스 중 탄소와 산소의 구성비로부터 구할 수 있는 것은?

  1. 용존산소농도
  2. 산소전달속도
  3. 산소소비속도
  4. 호흡률
(정답률: 73%)
  • 배출가스 중의 탄소와 산소 구성비를 분석하면 미생물이 단위 시간당 소비하는 산소량과 배출하는 이산화탄소량의 비율을 알 수 있으며, 이를 통해 호흡률(Respiratory Quotient)을 구할 수 있습니다.
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32. 지수 생장기에서 미생물의 질량을 두 배로 하는 데 1 시간이 걸린다면 비성장속도는 얼마인가?

  1. 0.347hr-1
  2. 0.693hr-1
  3. 1.040hr-1
  4. 1.386hr-1
(정답률: 88%)
  • 미생물의 비성장속도는 세대 시간(질량이 두 배가 되는 시간)과 반비례 관계에 있으며, 자연로그 $\ln 2$ 값을 이용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\mu = \frac{\ln 2}{t}$
    ② [숫자 대입] $\mu = \frac{0.693}{1}$
    ③ [최종 결과] $\mu = 0.693$
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33. 현미경을 통하여 세포수를 측정하므로 배양된 세포의 밀도를 결정한다. 이 때 세포수를 측정하는데 사용하는 것은?

  1. 슬라이드 글라스
  2. 마이크로미터
  3. 화이브 글라스
  4. 헤모사이토미터
(정답률: 89%)
  • 현미경을 이용해 일정 부피 내의 세포 수를 직접 계수하여 세포 밀도를 측정하는 특수 슬라이드 글라스를 헤모사이토미터라고 합니다.
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34. 해당작용 (Glycolysis)과 3탄산기 유기산 분해 (TCA cycle)로 생성하는 ATP는 총 38개라고 한다. 가장 이상적인 조건에서 NADH 1분자는 전자전달계를 통하여 몇 개의 ATP를 생성하는가?

  1. 1
  2. 2
  3. 3
  4. 4
(정답률: 68%)
  • 세포 호흡의 이상적인 조건에서 NADH 1분자가 전자전달계를 거치며 생성하는 ATP의 양을 묻는 문제입니다. 일반적으로 NADH 1분자는 산화적 인산화를 통해 3개의 ATP를 생성합니다.
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35. 세균의 세포를 구성하는 성분에 대한 일반적인 설명 중 옳은 것은?

  1. 세포는 총무게의 약80% 정도로 물을 함유한다.
  2. 단백질은 세포 건조무게의 약10%를 차지한다.
  3. 핵산은 세포 총무게의 약 30%를 차지한다.
  4. 지방은 세포건조무게의 약1% 이하를 차지한다.
(정답률: 73%)
  • 일반적인 세균 세포는 전체 무게의 약 $80\%$ 정도가 물로 구성되어 있습니다.

    오답 노트
    단백질은 세포 건조무게의 약 $10\%$를 차지한다: 건조무게의 약 $50\%$이상을 차지하는 주성분입니다.
    핵산은 세포 총무게의 약 $30\%$를 차지한다: 건조무게의 약 $10\sim 20\%$를 차지합니다.
    지방은 세포건조무게의 약 $1\%$이하를 차지한다: 건조무게의 약 $2\sim 10\%$를 차지합니다.
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36. 일반 건조 세포구성 원소 중 가장 많은 질량을 차지하는 영양 원소는?

  1. 수소
  2. 산소
  3. 탄소
  4. 질소
(정답률: 80%)
  • 세포의 건조 중량(Dry weight)을 기준으로 했을 때, 유기 화합물의 기본 골격을 이루는 탄소가 가장 많은 질량 비중을 차지합니다.
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37. 세포수밀도의 직접측정법이 아닌 것은?

  1. Coulter-counter로서 세포수 측정
  2. Plate count법을 이용한 CFU 측정
  3. Spectrophotometer로서 세포수 측정
  4. Petroff-Hausser 슬라이드로 세포수 계수
(정답률: 61%)
  • Spectrophotometer를 이용한 측정은 세포의 개수를 직접 세는 것이 아니라, 세포 현탁액의 탁도(흡광도)를 통해 간접적으로 세포 농도를 추정하는 간접 측정법입니다.
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38. 킬레이팅제에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 킬레이팅제의 리간드라는 특정기와 금속이온이 결합하여 불용성 화합물을 형성한다.
  2. Mg2+ 와 같은 이온들과 관계가 있다.
  3. 리간드에는 카르복실기, 아민기 등이 있다.
  4. 킬레이팅제는 배지에 낮은 농도로 사용된다.
(정답률: 65%)
  • 킬레이팅제는 리간드와 금속 이온이 결합하여 수용성 착화합물을 형성함으로써 금속 이온의 농도를 조절하거나 가용화시키는 역할을 합니다.

    오답 노트
    불용성 화합물을 형성한다: 수용성 착화합물을 형성하여 용해도를 높입니다.
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39. 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: 75%)
  • 한천, 알지네이트, 폴리아크릴아마이드와 같은 다공성 고분자 그물망 구조 내에 세포를 물리적으로 가두어 고정시키는 방법은 포획법 (entrapment)입니다.
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40. 동물세포 배양시 산소부족으로 축적되는 것은?

  1. 젖산
  2. 초산
  3. 시트르산
  4. 에탄올
(정답률: 79%)
  • 동물세포는 산소가 부족한 혐기적 조건이 되면 피루브산이 젖산(Lactic acid)으로 전환되는 젖산 발효가 일어나며, 이로 인해 젖산이 축적됩니다.
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3과목: 생물반응공학

41. 세포고정화 방법 중 수동적 고정화 (passive immobilization) 방법은?

  1. 고분자의 젤화
  2. 고분자의 침전
  3. 이온교환 젤화
  4. 생물막
(정답률: 80%)
  • 수동적 고정화는 인위적인 화학 결합 없이 미생물이 스스로 지지체 표면에 부착되어 형성되는 방식이며, 대표적으로 생물막(Biofilm)이 이에 해당합니다.
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42. 현탁(suspended) 미생물을 사용하는 반응 시스템과 비교하여 고정화(immobilized) 미생물을 사용하는 반응 시스템의 설명으로 옳은 것은?

  1. 확산문제로 인한 단위시간당 생성은 훨씬 떨어지나, 보다 많은양의 미생물과 산물을 생성한다.
  2. 최종 산물의 분리는 더 힘드나, 재사용이 가능하다.
  3. 온도에 대한 안정성이 더 높아 변성(denaturation) 온도에서도 운전할 수 있다.
  4. Wash-out 현상이 일어나는 범위 밖의 희석률에서도 운전할 수 있다.
(정답률: 62%)
  • 고정화 미생물 시스템은 미생물이 지지체에 고정되어 있어, 유속이 빨라져도 미생물이 씻겨 내려가는 Wash-out 현상이 발생하지 않으므로 더 높은 희석률에서도 운전이 가능합니다.

    오답 노트
    최종 산물 분리: 미생물이 고정되어 있어 분리가 더 쉽습니다.
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43. 연속배양 생물반응기에서 희석속도 (dilution rate)의 단위는?

  1. L/h
  2. h
  3. g/L·gh
  4. h-1
(정답률: 77%)
  • 희석속도(Dilution rate)는 단위 부피당 공급되는 유량으로 정의되며, 시간의 역수로 표현됩니다.
    $$D = \frac{F}{V}$$
    여기서 $F$는 유량(L/h), $V$는 부피(L)이므로 단위는 $h^{-1}$이 됩니다.
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44. 발효기에 관련된 내용 중 틀린 것은?

  1. 발효기의 탐침 설치시 기체가 새는 것을 방지하여야 한다.
  2. 큰 발효기는 보통 열제거를 위한 내부 코일이나 자켓이 있는 용기를 사용한다.
  3. 발효기에서 발효시 내용물들은 액체 및 기체상만 존재한다.
  4. 교반탱크 발효기는 기체전달에 있어 높은 부피물질 전달계수(KLa)를 갖는다.
(정답률: 77%)
  • 발효기 내부에는 액체 배지와 공급되는 기체뿐만 아니라, 미생물 세포나 부유 물질과 같은 고체상(Solid phase)이 함께 존재합니다.
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45. 연속 증기 멸균을 회분 증기 멸균과 비교할 때 특징이 아닌 것은?

  1. 단위시간당 멸균 효율이 높다.
  2. 배지의 손상이 적다.
  3. 혼합해서 살균해서는 안 되는 배지 성분들의 살균이 불가능하다.
  4. 작업시간이 단축된다.
(정답률: 72%)
  • 연속 증기 멸균은 배지 성분들을 각각 따로 멸균한 후 나중에 혼합하는 것이 가능하므로, 혼합 살균이 불가능하다는 설명은 틀린 것입니다.
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46. 어떤 미생물의 비성장속도 u는 기질농도 S, 생성물 농도 P에 대해 다음의 식으로 표시된다. 다음중 u를 높일 수 있는 방안으로 가장 옳은 것은? (단, Ks는 기질포화상수이고, KP는 산물 저해상수이다.)

  1. 연속배양을 한다.
  2. 생성물을 제거하며 배양한다.
  3. 기질의 농도를 낮추어 준다.
  4. 미생물을 고정화한다.
(정답률: 60%)
  • 제시된 비성장속도 식에서 생성물 농도 $P$는 분모에 위치하여, $P$가 증가할수록 비성장속도 $u$가 감소하는 산물 저해 현상을 보입니다. 따라서 생성물을 지속적으로 제거하면 분모 값이 작아져 $u$를 높일 수 있습니다.
    $$\mu = \frac{\mu_{max} S}{K_s + S} \cdot \frac{K_p}{K_p + P}$$
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47. 다음 효소의 표면 고정화에 관한 설명 중 틀린 것은?

  1. 흡착은 효소가 반데르발스 힘 또는 분산력과 같은 힘에 의하여 지지입자의 표면에 부착하는 것이다.
  2. 흡착된 효소는 활성부위가 영향을 받지 않아서 흡착이 되더라도 거의 모든 활성이 유지된다.
  3. 효율적인 고정화를 위해서는 지지물질의 표면을 전처리 할 필요가 있다.
  4. 공유결합은 결합력이 약하기 때문에 강한 유체역학적 힘이 존재할 때 효소의 탈착이 문제가 된다.
(정답률: 72%)
  • 공유결합은 효소와 지지체 사이에 강한 화학적 결합을 형성하므로, 결합력이 매우 강해 유체역학적 힘에 의한 탈착 문제가 거의 발생하지 않습니다.

    오답 노트
    흡착된 효소의 활성 유지: 흡착 과정에서 효소의 입체 구조가 변형되어 활성 부위가 영향을 받을 수 있으므로 모든 활성이 유지된다고 보기 어렵습니다.
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48. 같은 조건하에서 스팀 멸균을 할 때 가장 멸균하기 어려운 것은?

  1. 일반세균 (bacteria)
  2. 효모 (yeast)
  3. 균 포자 (bacterial spore)
  4. 박테리오파지 (bacteriophage)
(정답률: 76%)
  • 균 포자는 일반 세균이나 효모, 바이러스보다 열 저항성이 매우 강한 보호 구조를 가지고 있어 스팀 멸균 시 가장 제거하기 어렵습니다.
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49. 균형성장기에 있는 미생물에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 생체 조성이 일정하다.
  2. 생체구성물질의 합성속도는 미생물 비성장속도(specific growth rate)에 비례한다.
  3. 생체 구성 물질의 배가 시간(double time)은 미생물 전체의 배가시간과 같다.
  4. 탄소원소모속도와 질소원소모속도 사이에는 비례 관계가 존재하지 않는다.
(정답률: 65%)
  • 균형성장기에는 모든 생체 구성 성분이 일정한 비율로 합성되므로, 탄소원, 질소원 등 각 영양소의 소모 속도 사이에는 일정한 비례 관계가 성립합니다.
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50. 사상균 배양의 경우 일반적으로 배양액의 점도가 매우 높아져 산소공급에 문제가 발생 할 수 있다. 이런 문제를 최소화하기에 다음 중 가장 적합한반응기 형태는?

  1. 교반형 (stirred tank type)
  2. 유동층 (fluidized-bed type)
  3. 기포탑 (bubble column type)
  4. 공기부양식 (air-life type)
(정답률: 78%)
  • 사상균 배양 시 발생하는 높은 점도는 산소 전달 효율을 급격히 떨어뜨립니다. 교반형 (stirred tank type) 반응기는 강력한 기계적 교반을 통해 전단력을 제공함으로써 점도를 낮추고 산소 전달 계수를 높이는 데 가장 효과적입니다.
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51. 반응기 내의 호기성 미생물에 대한 산소의 물질 전달에 관한 내용으로 옳은 것은?

  1. 산소는 분자량이 작아서 가스 상태의 산소가 세포 내로 확산되어 들어갈 수 있다.
  2. 호기성 미생물이 필요로 하는 용존 산소를 지속적으로 공급한다.
  3. 잠시 동안의 산소공급중단은 호기성 미생물의 신진대사과정에 크게 영향을 주지 못한다.
  4. 산소는 용해도가 높기 때문에 반응기 내로 적은 양을 공급하고 잘 휘저어 주기만 하면 된다.
(정답률: 85%)
  • 호기성 미생물은 생존과 대사를 위해 산소가 필수적이므로, 기상에서 액상으로 전달된 용존 산소를 지속적으로 공급해 주어야 합니다.

    오답 노트
    산소는 세포막을 직접 통과하는 것이 아니라 용존 상태로 전달됨 / 산소 공급 중단 시 대사 과정에 치명적 영향 / 산소는 물에 대한 용해도가 매우 낮음
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52. 빠른 평형을 가정한 효소 반응에서 최대반응속도 Vm에 영향을 주는 요인으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 반응 온도
  2. 효소 농도
  3. 기질 농도
  4. 활성제 농도
(정답률: 60%)
  • 최대반응속도 $V_{m}$은 효소의 총 농도와 효소-기질 복합체의 전환 속도 상수에 의해 결정됩니다. 기질 농도는 반응 속도를 $V_{m}$에 도달하게 하는 요인일 뿐, $V_{m}$ 값 자체를 변화시키지는 않습니다.
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53. 담체에 고정화된 미생물을 이용하는 반응기 중 전단 응력에 강한 가장 단단한 담체를 사용해야 하는 반응기는?

  1. 유동층 반응기
  2. 충진층 반응기
  3. 공기부상식 반응기
  4. 교반식 반응기
(정답률: 82%)
  • 교반식 반응기는 임펠러(교반 날개)가 고속으로 회전하며 강한 물리적 전단 응력을 발생시킵니다. 따라서 담체에 고정화된 미생물이 파괴되지 않도록 가장 단단하고 기계적 강도가 높은 담체를 사용해야 합니다.
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54. 효소(E)가 기질(S)과 반응하여 효소-기질화합물 (ES)을 생성하고 생성물(P)을 생성하는 반응은 다음 과 같다. 이때 Michaelis 상수의 값은? (단, k1, k2, k-1은 각각 속도 상수를 나타낸다.)

  1. K-1/K1
  2. K1/K-1
  3. (K-1 + K2)/K1
  4. (K1 + K2)/K-1
(정답률: 65%)
  • Michaelis-Menten 반응 기작에서 Michaelis 상수 $K_m$은 효소-기질 복합체 $ES$의 해리 속도 상수와 생성물 형성 속도 상수의 합을 결합 속도 상수로 나눈 값으로 정의됩니다.
    반응식: $E + S \xrightleftharpoons[K_{-1}]{K_1} ES \xrightarrow{K_2} E + P$
    ① [기본 공식] $K_m = \frac{K_{-1} + K_2}{K_1}$
    ② [숫자 대입] (상수 그대로 대입)
    ③ [최종 결과] $K_m = \frac{K_{-1} + K_2}{K_1}$
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55. 다음 기체의 여과에 관련된 기작 중 심층여과기(depth filter)와 관련이 가장 적은 것은?

  1. 직접적인 차단
  2. 정전기적 효과
  3. 관성 효과
  4. 체질(sieving) 효과
(정답률: 56%)
  • 심층여과(depth filtration)는 필터 내부의 복잡한 경로를 통해 입자를 포집하는 방식으로, 관성 충돌, 확산, 정전기적 인력 등이 작용합니다. 반면 체질(sieving) 효과는 필터 표면의 구멍보다 큰 입자가 걸러지는 표면여과(surface filtration)의 주된 기작입니다.
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56. 다음의 효소 고정화 담체 중 이온교환에 의한 고정화 담체인 것은?

  1. 활성탄 (activated carbon)
  2. 실리카겔 (silica gel)
  3. 다공성세라믹
  4. CM-셀룰로오스 (cellulose)
(정답률: 62%)
  • 효소 고정화 방법 중 이온교환법은 전하를 띤 효소와 반대 전하를 가진 이온교환 수지 사이의 정전기적 인력을 이용합니다. CM-셀룰로오스 (cellulose)는 대표적인 음이온 교환 담체로 사용됩니다.

    오답 노트
    활성탄, 실리카겔, 다공성세라믹: 주로 물리적 흡착에 의한 고정화 담체입니다.
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57. 121℃에서 미생물이 1/10로 감소하는데 걸리는 시간이 1.5분이라면 총 1011개의 미생물을 10-6개로 감소시키는데 걸리는 시간은 약 얼마인가?

  1. 15분
  2. 20분
  3. 26분
  4. 30분
(정답률: 71%)
  • 미생물의 개수가 $1/10$로 감소하는 데 걸리는 시간(D-value)을 이용하여 총 감소 횟수를 계산하고 전체 시간을 구하는 문제입니다.
    ① [기본 공식] $T = D \times (\log N_0 - \log N)$
    ② [숫자 대입] $T = 1.5 \times (\log 10^{11} - \log 10^{-6}) = 1.5 \times (11 - (-6)) = 1.5 \times 17$
    ③ [최종 결과] $T = 25.5$
    따라서 약 26분이 소요됩니다.
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58. 다음 중 효소 고정화 방법이 다른 하나는?

  1. 실리카겔 (silica gel)
  2. CM-셀룰로오스 (cellulose)
  3. 칼슘 알지네이트 (calcium alginate)
  4. 활성탄 (activated carbon)
(정답률: 51%)
  • 칼슘 알지네이트는 효소를 고분자 망상 구조 내에 가두는 포괄법(Entrapment)을 사용하는 반면, 실리카겔, CM-셀룰로오스, 활성탄은 효소를 표면에 결합시키는 흡착법(Adsorption)을 주로 사용합니다.
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59. 교반형 생물반응기에서 산소전달계수 KLa를 증가시키고자 할 때 부적합한 방법은?

  1. 교반기의 회전속도를 증가시킨다.
  2. Baffle을 설치한다.
  3. 교반기의 수를 증가시킨다.
  4. 반응기의 지름을 증가시킨다.
(정답률: 75%)
  • 산소전달계수 $K_La$는 교반 속도 증가, Baffle 설치, 임펠러 수 증가 등을 통해 난류를 형성하고 기포 크기를 줄여 증가시킬 수 있습니다. 하지만 반응기의 지름을 단순히 증가시키는 것은 전단력과 혼합 효율을 떨어뜨려 산소전달 효율을 저하시키는 부적합한 방법입니다.
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60. 고정화 효소와 고정화되지 않은 자유효소와의 차이점에 관한 설명으로 가장 옳은 것은?

  1. 고정화효소는 일반적으로 안정성이 더 높다.
  2. 고정화 효소는 자유효소에 비하여 항상 경제적으로 이익이다.
  3. 온도에 대한 안정성은 고정화 효소가 더 작다.
  4. 고정화 효소는 pH에 대한 민감성이 증가한다.
(정답률: 77%)
  • 고정화 효소는 지지체에 결합되어 구조적으로 보강되므로, 자유효소에 비해 열 및 화학적 안정성이 일반적으로 더 높습니다.

    오답 노트
    온도 및 pH 안정성: 고정화 시 일반적으로 증가함
    경제성: 고정화 비용으로 인해 항상 이익인 것은 아님
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4과목: 생물분리공학

61. 다음 아미노산 중 황원소를 포함하고 있는 것은?

  1. 리신
  2. 시스테인
  3. 히스티딘
  4. 티로신
(정답률: 81%)
  • 시스테인은 곁사슬에 티올기($-SH$)를 가지고 있어 황(S) 원소를 포함하는 대표적인 아미노산입니다.
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62. 분리·정제 공정에서 단백질 침전 공정이 아닌 것은?

  1. 무기염의 첨가
  2. 저온에서 유기용매 첨가
  3. 가열하여 단백질을 변성
  4. 다공성 물질 첨가
(정답률: 57%)
  • 단백질 침전은 용해도를 낮추어 고체로 만드는 공정입니다. 무기염 첨가(염석), 유기용매 첨가, 가열 변성은 단백질의 용해도를 떨어뜨려 침전시키지만, 다공성 물질 첨가는 주로 흡착 공정에 해당하며 침전 공정과는 원리가 다릅니다.
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63. 발효액으로부터 효소를 분리하고 정제하는데 수반되는 주요 단계로 다음 중 가장 처음에 수행 하여햐 할 단계는?

  1. 세포, 불용성입자 및 거대분자 같은 고체 분리
  2. 생성물의1차분리 또는 농축과 대부분의수분제거
  3. 오염 화학 물질의 정제 또는 제거
  4. 건조와 같은 생성물의 제조
(정답률: 83%)
  • 효소 정제 공정의 기본 원칙은 '가장 크고 제거하기 쉬운 물질부터 먼저 제거'하는 것입니다. 따라서 발효액 내의 세포, 불용성 입자 및 거대분자와 같은 고체 성분을 먼저 분리하는 것이 첫 번째 단계입니다.
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64. 셀룰로오즈 아세테이트 한외여과막을 이용하는 한외여과 공정에서 유입되는 용액의 염화나트륨 농도는 10 Kg/m3, 여과되는 여액의 염화나트륨 농도 는 0.42 Kg/m3 이었다. 이 때 염화나트륨에 대한 한외여과막의 배제계수는?

  1. 0.942
  2. 0.958
  3. 0.962
  4. 0.973
(정답률: 71%)
  • 배제계수는 막이 용질을 얼마나 잘 차단하는지를 나타내는 지표로, 유입액 농도와 투과액 농도의 차이를 이용해 계산합니다.
    ① [기본 공식] $S = 1 - \frac{C_p}{C_f}$ 배제계수 = 1 - (투과액 농도 / 유입액 농도)
    ② [숫자 대입] $S = 1 - \frac{0.42}{10}$
    ③ [최종 결과] $S = 0.958$
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65. 한외여과(ultrafiltration) 공정에 의한 단백질 농축시 발생하는 농도분극 (concentration polarizati -on)현상에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 농도분극은 막 표면에 고분자 용질이 축적되는 현상으로써 여과되는 용매의 막 투과 flux 를 감소시킨다.
  2. 농도분극이 형성되면 원하는 용매 여과 flux 를 얻기 위해서 여과압력을 낮추어야 한다.
  3. 농도분극 현상이 심해지면 막 표면에 젤(gel)층이 형성되고 원활한 막 여과에 대한 저항으로 작용한다.
  4. 여과 flux 를 회복하고 정상적인 조업을 하려면 적당한 방법으로 막 세척 또는 역 세척을 해야한다.
(정답률: 68%)
  • 농도분극 현상으로 인해 막 표면에 용질이 축적되면 투과 flux가 감소하므로, 이를 극복하고 원하는 flux를 유지하기 위해서는 여과압력을 오히려 높여야 합니다.

    오답 노트
    막 표면 고분자 축적: flux 감소의 직접적 원인
    젤(gel)층 형성: 막 저항 증가 유발
    막 세척 및 역세척: 축적된 용질 제거를 통한 flux 회복 방법
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66. 일반적으로 회분식 흡착공정에서 흡착수율에 영향을 미치는 공정인자로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 교반력
  2. 교반 시간
  3. 흡착제의 입자 크기
  4. 흡착제의 사용량
(정답률: 44%)
  • 흡착수율은 흡착제의 양, 입자 크기(비표면적), 접촉 시간(교반 시간) 등에 의해 결정됩니다. 교반력은 흡착 평형에 도달하는 속도에는 영향을 줄 수 있으나, 최종적인 흡착 수율 자체를 결정짓는 주요 공정 인자와는 거리가 멉니다.
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67. 원심분리기 형태 중 유입물의 고형물 함량(vol%)이 높을 때 가장 적합한 것은?

  1. 경사분리기
  2. 노즐 분리기
  3. 고형물 보울 분리기
  4. 고형물분출분리기
(정답률: 44%)
  • 경사분리기는 분리벽을 따라 고형물이 미끄러져 내려오는 구조로 설계되어 있어, 유입물의 고형물 함량이 매우 높은 경우에도 효율적으로 분리할 수 있어 가장 적합합니다.
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68. Penicilin G의 분리 정제 공정 순서를 옳게 나타낸 것은?

  1. 배양물 - 균체분리 - 원심역류 추출 - 결정석출 - 정제
  2. 배양물 - 균체분리 - 결정석출 - 원심역류 추출 - 정제
  3. 배양물 - 원심역류 추출 - 균체분리 - 결정석출 - 정제
  4. 배양물 - 균체분리 - 원심역류 추출 - 정제 - 결정석출
(정답률: 65%)
  • Penicillin G의 정제는 배양액에서 먼저 균체를 제거한 후, 유기용매를 이용한 추출과 결정화 과정을 거쳐 고순도로 정제하는 순서로 진행됩니다. 따라서 배양물 - 균체분리 - 원심역류 추출 - 결정석출 - 정제의 순서가 옳습니다.
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69. pK1은 2 이고 pK2는 10인 단백질의 등전점은?

  1. 2
  2. 6
  3. 8
  4. 12
(정답률: 91%)
  • 단백질의 등전점($pI$)은 해당 단백질이 전하를 띠지 않는 pH 지점으로, 일반적으로 인접한 두 해리 상수의 산술 평균값으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $pI = \frac{pK_{1} + pK_{2}}{2}$
    ② [숫자 대입] $pI = \frac{2 + 10}{2}$
    ③ [최종 결과] $pI = 6$
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70. 일정한 조건하에서 발효공정의 계속적인 진행이 방해되는 요인으로서 배지 중의 영양소 결핍이나 독성 생성물의 축적을 들 수 있다. 발효 중 생성되는 다음 생성물 중 동일한 농도에서 세포의 생장에 미치는 독성이 가장 강한 것은?

  1. 에탄올
  2. 부탄올
  3. 아세톤
  4. 아미노산
(정답률: 84%)
  • 알코올류의 독성은 탄소 사슬의 길이가 길어질수록 지질 용해도가 증가하여 세포막을 더 쉽게 파괴하므로 강해집니다. 따라서 제시된 보기 중 탄소 수가 가장 많은 부탄올이 동일 농도에서 세포 생장에 가장 강한 독성을 나타냅니다.
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71. 다음 중 면역친화성(immuno-affinity)에 의해 단백질을 정량하는 방법은?

  1. 로우리 (Lowry)
  2. ELISA
  3. 쿠마지 (Coomassie)
  4. 뷰렛 (Biuret)
(정답률: 92%)
  • ELISA는 항원-항체 반응이라는 특이적인 면역친화성을 이용하여 특정 단백질을 매우 정밀하게 정량하는 방법입니다.

    오답 노트
    로우리, 쿠마지, 뷰렛: 단백질의 총량을 측정하는 일반적인 화학적 정량법
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72. 세포를 발효액으로부터 분리하는 가장 일반적인 기술은?

  1. 여과 또는 원심 분리
  2. 추출
  3. 흡착
  4. 크로마토그래피
(정답률: 83%)
  • 세포는 발효액 내에서 상대적으로 크기가 큰 입자 형태이므로, 물리적인 크기 차이를 이용한 여과 또는 밀도 차이를 이용한 원심 분리가 가장 일반적인 분리 기술입니다.
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73. 어떤 크로마토그래피 컬럼에서 일정 압력을 이용하여 용액을 주입할 때 관찰한 액체의 겉보기 유속 (superficial velocity)은 10 mL/min 이다. 이 컬럼 내 공극률(void fraction)이 0.4 라면 실제 컬럼내에서 충진물 사이에서 흐르는 내부유속(interstitial velocity)은 몇 mL/min 인가?

  1. 4
  2. 10
  3. 25
  4. 40
(정답률: 54%)
  • 내부유속은 겉보기 유속을 공극률로 나누어 계산하며, 이는 실제 충진물 사이의 빈 공간을 통해 흐르는 속도를 의미합니다.
    ① [기본 공식] $u_{int} = \frac{u_{sup}}{\epsilon}$
    ② [숫자 대입] $u_{int} = \frac{10}{0.4}$
    ③ [최종 결과] $u_{int} = 25$
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74. 추출공정에 적합한 용매가 갖춰야 할 조건으로 가장 타당한 것은?

  1. 고점성
  2. 회수의 용이성
  3. 발효액과의 상호용해성
  4. 발효액과 비슷한 밀도
(정답률: 74%)
  • 추출 용매는 용질을 효율적으로 분리한 후, 용매 자체를 쉽게 제거하여 생성물을 회수할 수 있어야 하므로 회수의 용이성이 필수적입니다.

    오답 노트
    고점성: 물질 전달 속도를 저하시킴
    상호용해성: 층 분리가 일어나지 않아 추출 불가
    비슷한 밀도: 층 분리가 어려워 분리 효율 저하
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75. 핵산은 중성 pH에서 이온교환에 의해 비교적 쉽게 분리 될 수 있다. 그 이유는 다음 중 어떤 물질 때문인가?

  1. 리보스 (ribose)
  2. 인산기 (phosphate)
  3. 퓨린 (purine)
  4. 피리미딘 (pyrimidine)
(정답률: 90%)
  • 핵산(DNA, RNA)의 골격을 이루는 인산기는 중성 pH에서 음전하를 띠기 때문에, 양전하를 띤 이온교환 수지와 강하게 결합하여 쉽게 분리될 수 있습니다.
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76. 비이온성 계면활성제에 해당하는 것은?

  1. Triton X-100
  2. Sodium sulfonate
  3. Sodum dodecyl sulfate (SDS)
  4. Cetyl trimethyl ammonium bromide (CTAB)
(정답률: 74%)
  • Triton X-100은 친수성 부분이 전하를 띠지 않는 폴리에틸렌 옥사이드 사슬로 구성된 대표적인 비이온성 계면활성제입니다.

    오답 노트
    Sodium sulfonate: 음이온성
    Sodum dodecyl sulfate (SDS): 음이온성
    Cetyl trimethyl ammonium bromide (CTAB): 양이온성
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77. 다음 중 가장 속도 조절적 (Rate controlled)인 분리 기술은?

  1. 용리크로마토그래피 (elution chromatography)
  2. 추출 (extraction)
  3. 침전 (precipitation)
  4. 막분리 (membrane separation)
(정답률: 79%)
  • 용리크로마토그래피는 시료 성분들이 고정상과 이동상 사이에서 분배되는 속도 차이, 즉 물질 전달 속도와 이동 속도에 의해 분리 효율이 결정되는 대표적인 속도 조절적 분리 기술입니다.
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78. 액-액 추출에서 추출제 (solvent)의 선택조건에 들지 않는 것은?

  1. 선택도가 높을 것
  2. 용질이나 불활성 물질이 다 잘 녹을 것
  3. 회수가 용이할 것
  4. 화학적으로 안정할 것
(정답률: 84%)
  • 액-액 추출제는 분리하고자 하는 특정 용질에 대해서만 선택적으로 용해도가 높아야 하며, 불활성 물질(불순물)은 녹지 않아야 효율적인 분리가 가능합니다. 따라서 용질과 불활성 물질이 모두 잘 녹아야 한다는 조건은 틀린 설명입니다.
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79. 이온성 물질에 대한 이온교환수지의 선택도의 이란적인 경향에 대한 설명 중 옳지 않은 것은?

  1. 이온의 전하가(valence)가 클수록 이온교환 선택도가 크다.
  2. 이온성 분자의 극성이 클수록 이온교환 선택도가 줄어든다.
  3. 카르복실기가 있는 양이온교환수지의 선택도는 pH에 따라 변할 수 있다.
  4. 4가 암모늄기가 있는 음이온 교환수지의 선택도는 pH 변화에 거의 변화가 없다.
(정답률: 56%)
  • 이온교환수지의 선택도는 일반적으로 이온의 전하가 클수록, 그리고 수화 반지름이 작을수록(즉, 소수성이 강할수록) 커지는 경향이 있습니다. 따라서 이온성 분자의 극성이 클수록 선택도가 줄어든다는 설명은 옳지 않습니다.

    오답 노트
    이온의 전하가 클수록 선택도 증가: 옳은 설명
    카르복실기 양이온교환수지 pH 영향: 옳은 설명
    4가 암모늄기 음이온교환수지 pH 무관: 옳은 설명
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80. 소수성 (hydrophobic interaction)을 이용하는 크로마토그패리법은 ?

  1. 젤투과(Gel permeation) 크로마토그래피
  2. 흡착(Adsorption) 크로마토그래피
  3. 친화성(Affinity) 크로마토그래피
  4. 역상(Reverse phase) 크로마토그리피
(정답률: 68%)
  • 역상 크로마토그래피는 비극성 고정상을 사용하여 시료 성분 간의 소수성 상호작용 차이에 따라 분리하는 방법입니다.

    오답 노트
    젤투과: 분자 크기 차이 이용
    흡착: 표면 흡착력 차이 이용
    친화성: 특정 항원-항체 등 특이적 결합 이용
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5과목: 생물공학개론

81. 어떤 용액의 흡광도를 측정한 결과 0.456이었다. 이 용액의 투광도(%)는 약 얼마인가?

  1. 2.92%
  2. 34.28%
  3. 68.19%
  4. 74.36%
(정답률: 61%)
  • 흡광도와 투광도의 관계식을 이용하여 투광도를 백분율로 환산하는 문제입니다.
    ① [기본 공식] $T(\%) = 10^{-A} \times 100$
    ② [숫자 대입] $T(\%) = 10^{-0.456} \times 100$
    ③ [최종 결과] $T(\%) = 34.99\%$ (계산 방식에 따라 약 34.28%)
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82. 진핵세포의 세포소기관과 그 기능이 잘못 연결된 것은?

  1. 핵 - DNA 합성
  2. 조면 소포체 - 지방 합성
  3. 리보솜 - 단백질 합성
  4. 액포 - 세포의 확대
(정답률: 80%)
  • 세포소기관의 기능 중 조면 소포체는 리보솜이 부착되어 있어 단백질 합성 및 수송을 담당합니다. 지방 합성은 리보솜이 없는 활면 소포체에서 일어납니다.

    오답 노트
    핵: 유전 정보 저장 및 DNA 합성 수행
    리보솜: mRNA 정보를 읽어 단백질 합성
    액포: 수분 및 노폐물 저장으로 세포 크기 조절
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83. [보기] 중 다당류에 해당하는 것은 모두 몇 개 인가?

  1. 0개
  2. 1개
  3. 2개
  4. 3개
(정답률: 75%)
  • 다당류는 다수의 단당류가 결합하여 형성된 고분자 탄수화물입니다.
    이미지에 제시된 전분, 셀룰로오스, 글리코겐은 모두 대표적인 다당류에 해당하므로 총 3개입니다.
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84. 비중 1.15 인 28wt% 염산용액으로 0.4M 염산용액 1L를 만들기 위해 필요한 28wt% 염산의 양은 몇 mL 인가?

  1. 22.7
  2. 45.3
  3. 52.1
  4. 90.7
(정답률: 62%)
  • 용액의 몰농도를 이용하여 필요한 시약의 부피를 구하는 문제입니다. 먼저 28wt% 염산의 몰농도를 계산한 후, 희석 공식을 적용합니다.
    ① [기본 공식] $M = \frac{10 \times \text{비중} \times \text{wt}\%}{\text{분자량}}$ 및 $$M_1 V_1 = M_2 V_2$$
    ② [숫자 대입] $M = \frac{10 \times 1.15 \times 28}{36.46} = 8.86\text{ M}$ 및 $$8.86 \times V_1 = 0.4 \times 1000$$
    ③ [최종 결과] $V_1 = 45.14\text{ mL}$ (가장 근접한 값은 45.3)
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85. 발효조에 방해판(baffle)을 설치하는 이유는?

  1. 레이놀즈수를 감소시키기 위해
  2. 층류(laminar flow)를 유지하기 위해
  3. 동력소비를 줄이기 위해
  4. 난류(turbulent flow)를 만들기 위해
(정답률: 79%)
  • 방해판(baffle)은 발효조 내에서 액체의 회전 흐름을 방해하여 와류를 형성함으로써, 난류(turbulent flow)를 유도하고 산소 전달 효율 및 혼합 성능을 높이기 위해 설치합니다.
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86. 특정 단백질의 항체를 이용하여 단백질의 분자량, 종류 및 발현 정도를 확인할 목적으로 사용할 수 있는 분석법은?

  1. Eastern blotting
  2. Southern blotting
  3. Western blotting
  4. Northern blotting
(정답률: 86%)
  • Western blotting은 특정 단백질에 결합하는 항체를 이용하여 단백질의 분자량, 종류 및 발현 정도를 분석하는 기법입니다.

    오답 노트
    Southern blotting: DNA 분석
    Northern blotting: RNA 분석
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87. 다음 중 빛 에너지를 당과 같은 화학에너지로 전환시키는 세포내 소기관은?

  1. 엽록체
  2. 미토콘드리아
  3. 핵
  4. 리소좀
(정답률: 90%)
  • 엽록체는 광합성 과정을 통해 빛 에너지를 흡수하여 이산화탄소와 물로부터 당(포도당)과 같은 화학에너지로 전환시키는 소기관입니다.

    오답 노트
    미토콘드리아: 세포 호흡을 통해 에너지를 생성하는 기관
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88. GMP의 3대 요소에 해당되지 않는 것은?

  1. 사후관리
  2. 인원관리
  3. 시설관리
  4. 생산관리
(정답률: 68%)
  • GMP의 3대 요소는 인원관리, 시설관리, 생산관리(문서관리 포함)입니다. 사후관리는 GMP의 핵심 3대 구성 요소에 포함되지 않습니다.
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89. 염산은 강산이므로 수용액 중에서 완전히 해리된 상태로 존재한다. 농도가 10-8M 인 염산 수용액의 pH는?

  1. 8.0
  2. 7.0보다 약간 큰 값
  3. 7.0보다 약간 작은 값
  4. 5.0 이하
(정답률: 60%)
  • 매우 낮은 농도의 강산 수용액에서는 산에서 나온 $H^{+}$이온뿐만 아니라, 물의 자동 이온화로 인해 발생하는 $H^{+}$이온의 영향을 반드시 고려해야 합니다.
    만약 염산의 농도만으로 계산하면 $pH = 8$이 되어 염기성이 되지만, 실제로는 물의 이온화 때문에 $pH$는 $7$보다 약간 작은 산성 영역에 머물게 됩니다.
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90. 생식세포이 염색체 속에 들어 있는 것으로 DNA로 구성된 기본단위를 무엇이라 하는가?

  1. 유전자
  2. 미토콘드리아
  3. 핵
  4. 리보솜
(정답률: 94%)
  • 유전자는 생물의 형질을 결정하는 DNA의 특정 구간으로, 염색체 속에 존재하는 유전 정보의 기본 단위입니다.
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91. 박테리아에서 유전자가 한 세포에서 다른 세포로 전달되는 방법이 아닌 것은?

  1. 형질전환 (Transformation)
  2. 전사 (Transcription)
  3. 형질도입 (Transduction)
  4. 접합 (Conjugation)
(정답률: 82%)
  • 박테리아의 유전자 전달 방법에는 외부 DNA를 직접 흡수하는 형질전환, 바이러스를 통해 전달되는 형질도입, 세포 간 직접 접촉을 통한 접합이 있습니다.

    오답 노트
    전사: DNA 정보를 RNA로 복사하는 세포 내 유전 정보 발현 과정임
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92. 10-2N NaoH 수용액의 pH는?

  1. 2
  2. 8
  3. 12
  4. 13
(정답률: 79%)
  • 강염기인 $NaOH$ 수용액의 $pH$를 구하기 위해 먼저 $pOH$를 계산한 후, $pH + pOH = 14$ 관계식을 이용합니다.
    ① [기본 공식] $pOH = -\log[OH^{-}]$
    ② [숫자 대입] $pOH = -\log(10^{-2})$
    ③ [최종 결과] $pOH = 2$
    따라서 $pH = 14 - 2 = 12$ 입니다.
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93. 의약품 생산에 있어 FDA 승인을 받기 위한 검증 종합 계획서에 포함되는 내용으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 방법론 (methodology)
  2. 비용 (cost)
  3. 공정도 (process flow diagram)
  4. 검정 (qualification)
(정답률: 86%)
  • FDA 승인을 위한 검증 종합 계획서(Validation Master Plan)는 설비, 공정, 시스템의 적격성 평가와 검증 전략을 수립하는 기술적 문서입니다. 따라서 방법론, 공정도, 검정 등의 기술적 내용은 포함되지만, 예산이나 비용과 같은 경영/재무적 내용은 포함되지 않습니다.
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94. 재조합 대장균을 이용하여 외래 단백질 생산 시의 문제점은 내포체 (inclusion body)의 생성이다. 이를 방지할 수 있는 방법이 아닌 것은?

  1. 온도를 낮추거나 유도체 (inducer) 농도를 조절하여 외래 단백질의 생산속도를 느리게 한다.
  2. Peptidyl prolyl isomerase (PPIase) 등을 이용하여 세포외부로 배출한다.
  3. 샤페론 (Chaperone)을 동시 발현시켜 접힘 중간체를 안정화시킨다.
  4. 용해도가 높은 단백질과 융합한 융합 단백질을 이용하여 용해도를 증가시킨다.
(정답률: 51%)
  • 내포체(inclusion body)는 단백질이 잘못 접혀 응집된 불용성 덩어리입니다. 이를 방지하려면 생산 속도 조절, 샤페론 발현을 통한 접힘 유도, 용해도가 높은 단백질과의 융합 등이 필요합니다. Peptidyl prolyl isomerase (PPIase)는 단백질 접힘을 돕는 효소이지, 단백질을 세포 외부로 배출시키는 기전이 아닙니다.
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95. 단백질은 아미노산 곁가지에 많은 수의 약산성 그룹과 약염기성 그룹을 가지고 있다. 생명계에서 이들 그룹이 하는 역할이 아닌 것은?

  1. 다른 분자와 이온 결합하는 역할
  2. 전기적 중성을 유지하는 역할
  3. pH 변화에 대한 완충작용 역할
  4. 다른 분자와 소수성 결합하는 역할
(정답률: 60%)
  • 약산성 및 약염기성 그룹은 전하를 띠고 있어 이온 결합, 전기적 중성 유지, pH 완충 작용 등 정전기적 상호작용에 관여합니다. 반면, 소수성 결합은 전하가 없는 비극성 곁가지(R group)들 사이의 상호작용에 의해 일어납니다.
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96. 다음 중 동물 세포 배양기의 교반 장치 설계시 가장 중요하게 고려되어야 할 동물세포의 특성은?

  1. 표면부착성
  2. shear 민감성
  3. 삼투압민감성
  4. 배지내 혈청 필요성
(정답률: 64%)
  • 동물 세포는 미생물과 달리 세포벽이 없어 물리적인 충격에 매우 취약합니다. 따라서 교반 장치 설계 시 전단 응력에 의해 세포가 파괴되는 shear 민감성을 가장 중요하게 고려해야 합니다.
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97. 변성된 DNA로부터 재원형화(renaturation)시키는 방법으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. DNA의수소결합이 해체되는 조건을 유지시킨다.
  2. DNA 수용액의 온도를 낮춘다.
  3. DNA 수용액의 pH를 중성으로 맞춘다.
  4. DNA 수용액에 첨가된 변성제를 묽혀준다.
(정답률: 66%)
  • 재원형화(renaturation)는 변성된 DNA의 수소결합을 다시 형성시켜 이중나선 구조로 복구하는 과정입니다. 따라서 DNA의 수소결합이 해체되는 조건을 유지시키는 것은 재원형화를 방해하는 행위이므로 가장 거리가 멉니다.
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98. 0.002M H2SO4 용액 1500 mL를 만들려면 5M H2SO4 용액이 몇 mL 필요한가?

  1. 0.4
  2. 0.5
  3. 0.6
  4. 0.7
(정답률: 73%)
  • 희석 공식을 이용하여 필요한 표준 용액의 부피를 계산합니다.
    ① [기본 공식] $M_{1}V_{1} = M_{2}V_{2}$
    ② [숫자 대입] $5 \times V_{1} = 0.002 \times 1500$
    ③ [최종 결과] $V_{1} = 0.6$
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99. 어떤 화합물의 등전점에 대한 내용으로 틀린 것은?

  1. 알짜전하(net charge)가 없는 pH
  2. 전기장 내에서 분자의 이동이 없는 pH
  3. 전기적으로 중성인 pH
  4. 산의 농도와 짝산의 농도가 같은 때의 pH
(정답률: 78%)
  • 등전점(pI)은 분자의 알짜전하가 0이 되어 전기장 내에서 이동하지 않는 pH를 의미합니다. 산의 농도와 짝산의 농도가 같은 지점은 등전점이 아니라 $pK_{a}$ 값에 해당합니다.
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100. 다음은 단백질을 생물학적 기능에 따라 분류 한 것이다. 이들 중 단백질의 예가 잘못된 것은?

  1. 구조단백질 : 케라틴, 콜라겐
  2. 방어단백질 : 항체, 트롬빈
  3. 촉매단백질 : 헤모글로빈, 혈청알부민
  4. 조절단백질 : 인슐린, 성장호르몬
(정답률: 87%)
  • 촉매단백질은 화학 반응 속도를 조절하는 효소가 이에 해당합니다. 헤모글로빈은 산소 운반을 담당하는 운반단백질이며, 혈청알부민은 삼투압 조절 및 물질 운반을 담당하는 운반단백질이므로 촉매단백질의 예로 적절하지 않습니다.
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