수능(생명과학II) 필기 기출문제복원 (2014-04-10)

수능(생명과학II) 2014-04-10 필기 기출문제 해설

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수능(생명과학II)
(2014-04-10 기출문제)

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1과목: 과목구분없음

1. 그림 (가)는 식물 세포를 파쇄한 후 원심 분리기를 이용하여 세포 소기관을 분리하는 과정을, (나)는 DNA의 구성 물질인 티민을 방사성 동위 원소 3H로 표지하여 세포에 주입한 후 관찰한 결과를 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 원심 분리 시 회전 속도(g)가 낮을수록 크고 무거운 소기관이 먼저 침전됩니다. 핵이 $500g$에서 먼저 분리되고 미토콘드리아가 $8000g$에서 분리되므로 핵이 미토콘드리아보다 더 무겁습니다. 엽록체 역시 핵과 비슷하거나 더 무거운 소기관이므로 $1500g$ 단계의 침전물 A에 포함됩니다. (나)의 방사성 동위 원소 표지법은 특정 물질이 세포 내 어디에 분포하는지 위치를 추적하는 방법으로, DNA의 합성 장소를 확인하는 데 적합합니다.

    오답 노트
    침전 순서는 핵 $\rightarrow$ 엽록체/미토콘드리아 순이므로 미토콘드리아보다 핵이 더 무겁습니다.
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1

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2. 다음은 현미경을 이용하여 세포의 크기를 측정하는 실험이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 대물 마이크로미터 1눈금의 크기는 10㎛이다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 현미경의 배율과 접안 마이크로미터의 눈금 크기를 계산하는 문제입니다.
    먼저 (가)에서 대물 마이크로미터 4눈금이 접안 마이크로미터 10눈금과 일치하므로, 접안 마이크로미터 1눈금의 크기를 구합니다.
    $$1\text{눈금} = \frac{4 \times 10\mu\text{m}}{10} = 4\mu\text{m}$$
    (나)에서 세포의 크기는 접안 마이크로미터 10눈금에 해당하므로
    $$4\mu\text{m} \times 10 = 40\mu\text{m}$$
    따라서 ㄱ은 옳은 설명입니다.


    오답 노트
    대물렌즈의 배율만 변화시켜도 접안 마이크로미터의 1눈금 크기는 변하지 않습니다.
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1

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3. 다음은 삼투 현상을 알아보기 위한 실험이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ
  5. ㄱ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 삼투 현상에 따른 감자 조각의 무게 변화를 분석하는 문제입니다.
    감자 조각의 무게가 증가한 비커 A는 저장액, 변화가 없는 비커 B는 등장액, 무게가 감소한 비커 C와 D는 고장액임을 알 수 있습니다.


    오답 노트
    0.5M 설탕 용액은 감자 조각의 무게가 감소했으므로 고장액입니다.
    비커 D에서는 물이 빠져나가 세포의 팽압이 감소합니다.
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1

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4. 그림은 세포의 핵 구조를 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 세포 핵의 구조와 기능을 묻는 문제입니다.
    A는 유전 물질이 들어있는 염색사 영역이며, B는 핵의 중심에 위치한 인입니다. 핵공은 핵막에 뚫려 있는 구멍으로, 핵 내부와 세포질 사이에서 RNA나 단백질 같은 물질이 이동하는 통로 역할을 합니다. 따라서 제시된 모든 설명이 옳습니다.
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5. 그림은 세포 골격을 이루는 3가지 구조물을 나타낸 것이다. ㉠과 ㉡은 각각 미세 소관과 미세 섬유 중 하나이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 세포 골격의 구조적 특징과 기능을 분석하는 문제입니다.
    ㄱ. ⑦은 미세 섬유이다: 가장 가느다란 실 모양의 구조이므로 미세 섬유가 맞습니다.
    ㄴ. ㉡은 중심립을 구성한다: 굵은 관 모양의 ㉡은 미세 소관이며, 이는 중심립의 구성 성분입니다.
    ㄷ. 세포 골격은 세포의 형태를 유지하는 역할을 한다: 미세 섬유, 중간 섬유, 미세 소관 모두 세포의 형태 유지와 지지에 관여합니다.
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6. 그림 (가)는 어떤 효소의 반응을, (나)는 이 효소가 있을 때와 없을 때의 화학 반응에서 에너지 변화를 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 효소는 반응의 활성화 에너지를 낮추어 반응 속도를 빠르게 합니다.

    오답 노트
    ⑦은 이 효소의 반응에서 저해제로 작용한다: ⑦은 효소의 활성 부위에 결합하는 기질입니다.
    (나)에서 효소가 있을 때의 활성화 에너지는 A이다: 효소가 있을 때의 활성화 에너지는 반응물부터 낮은 정점까지의 높이인 $C$입니다. $A$는 효소 유무에 따른 활성화 에너지의 차이입니다.
    ㄷ. 이 효소 반응은 흡열 반응이다: 반응물의 에너지보다 생성물의 에너지가 더 높으므로 에너지를 흡수한 흡열 반응입니다.
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7. 표는 대장균과 식물 세포의 특징을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 대장균은 핵막이 없는 원핵 세포이며, 식물 세포는 핵막이 있는 진핵 세포입니다.

    오답 노트
    대장균은 진핵 세포이다: 핵막이 없으므로 원핵 세포입니다.
    ㄴ. 은 셀룰로스이다: 식물 세포벽의 주성분은 셀룰로스가 맞습니다.
    ㄷ. 대장균과 식물 세포는 모두 단백질을 합성할 수 있다: 단백질 합성을 담당하는 리보솜은 모든 세포에 공통적으로 존재합니다.
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8. 그림은 효소 (가)와 (나)의 작용을 각각 나타낸 것이다.

효소 (가)와 (나)의 종류로 옳은 것은? (순서대로 가, 나)

  1. 가수 분해 효소, 산화 환원 효소
  2. 산화 환원 효소, 가수 분해 효소
  3. 산화 환원 효소, 전이 효소
  4. 이성질화 효소, 가수 분해 효소
  5. 전이 효소, 이성질화 효소
(정답률: 알수없음)
  • 효소 (가)는 한 물질에서 다른 물질로 수소($H_2$)를 이동시켜 산화와 환원을 동시에 일으키므로 산화 환원 효소입니다.
    효소 (나)는 물($H_2O$)을 첨가하여 하나의 결합을 끊고 두 개의 분자로 분해하는 반응을 촉매하므로 가수 분해 효소입니다.
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9. 그림 (가)는 미토콘드리아의 구조를, (나)는 세포 호흡 과정의 일부를 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 미토콘드리아는 외막과 내막으로 이루어진 2중막 구조이므로 옳은 설명입니다.
    ㉠은 내막의 크리스테 부분으로, 여기서 전자 전달계와 ATP 합성 효소가 작동하여 산화적 인산화가 일어나므로 옳은 설명입니다.
    과정 (나)는 피루브산이 아세틸 CoA로 전환되는 피루브산 산화 과정이며, 이는 미토콘드리아 기질인 ㉡에서 일어나므로 옳은 설명입니다.
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10. 그림 (가)는 ATP가 없을 때 물질 A와 B의 세포막 통과 속도를 각 물질의 세포 안과 밖의 농도 차에 따라 나타낸 것이고, (나)는 (가)에서 A와 B 중 한 물질의 세포막 통과 방식을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 그래프 (가)에서 B는 농도 차에 비례하여 통과 속도가 일정하게 증가하므로 단순 확산이며, A는 최대 속도에 도달하는 포화 현상이 나타나므로 촉진 확산입니다. 그림 (나)는 막단백질을 이용한 통과 방식이므로 촉진 확산을 나타낸 것입니다.

    오답 노트
    $Na^{+}-K^{+}$ 펌프는 ATP를 사용하여 농도 구배에 역행하여 물질을 이동시키는 능동 수송 방식으로, 막단백질을 이용한다는 점은 같으나 에너지 사용 여부와 이동 방향이 (나)의 촉진 확산과 다릅니다.
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1

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11. 다음은 해당 과정에 대한 실험이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 실험 결과, ATP를 첨가하지 않은 시험관 I에서는 포도당 농도 변화가 없으나, ATP를 첨가한 시험관 II에서는 포도당이 소모되고 피루브산이 생성되었습니다. 이는 해당 과정의 초기 단계에서 에너지를 투자하는 ATP가 반드시 필요함을 증명합니다. 또한, 포도당 $1\text{mM}$이 소모될 때 피루브산 $2\text{mM}$이 생성된 것으로 보아 1분자의 포도당이 2분자의 피루브산으로 분해됨을 알 수 있습니다.

    오답 노트
    해당 과정은 결과적으로 ATP를 생성하는 과정이므로, 반응이 진행된 시험관 II에서는 ATP가 소모되어 ADP 농도가 시험관 I보다 높아집니다.
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1

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12. 그림 (가)와 (나)는 루벤의 실험과 힐의 실험을 각각 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 루벤의 실험 (가)를 통해 광합성 시 발생하는 $O_{2}$가 $CO_{2}$가 아닌 $H_{2}O$에서 유래함을 알 수 있으며, 이는 빛에 의해 $H_{2}O$가 분해되는 광분해가 일어나기 때문입니다. 힐의 실험 (나)에서는 엽록체와 전자 수용체인 옥살산철(III)을 함께 두었을 때 빛을 비추면 $O_{2}$가 발생하며 옥살산철(III)이 옥살산철(II)로 환원됩니다.

    오답 노트
    옥살산철(II)은 전자를 얻어 생성된 결과물이며, 전자를 받아들이는 전자 수용체 역할은 옥살산철(III)이 수행합니다.
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1

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13. 그림은 TCA 회로를 나타낸 것이다.

과정 (가)와 (나)의 공통점으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • TCA 회로에서 시트르산($C_{6}$)이 $\alpha$-케토글루타르산($C_{5}$)이 되는 과정 (가)와 $\alpha$-케토글루타르산($C_{5}$)이 석신산($C_{4}$)이 되는 과정 (나)는 모두 탄소 수가 감소하는 탈탄산 반응입니다.
    따라서 $CO_{2}$가 발생하며, 이 과정에서 수소 이온과 전자가 방출되어 $NAD^{+}$가 $NADH$로 환원되는 탈수소 효소의 작용이 공통적으로 일어납니다.

    오답 노트
    ATP가 생성되는 단계는 시트르산 $\rightarrow$ $\alpha$-케토글루타르산 과정이 아니라, $\alpha$-케토글루타르산 $\rightarrow$ 석신산 과정에서만 일어납니다.
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1

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14. 그림은 엽록체에서 일어나는 명반응 과정의 일부를 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 그림은 전자 전달계에서 전자가 다시 광계로 돌아오는 순환적 광인산화 과정을 보여줍니다.
    순환적 광인산화는 광계 I만을 이용하며, 전자가 다시 광계 I로 돌아와 $\text{H}^{+}$ 농도 기울기를 형성하고 $\text{ATP}$를 합성합니다.

    오답 노트
    광계 7: 전자가 순환하는 구조이므로 광계 I입니다.
    $\text{H}^{+}$의 이동 방식: $\text{ATP}$ 합성 효소를 통한 $\text{H}^{+}$의 이동은 고농도에서 저농도로 이동하는 촉진 확산입니다.
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1

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15. 그림 (가)와 (나)는 세포 내에서 피루브산이 젖산과 아세트산으로 되는 것을 각각 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 피루브산의 발효 과정을 나타낸 그림입니다. (가)는 젖산 발효, (나)는 알코올 발효 후 아세트산 발효 과정입니다.
    과정 ㄷ은 에탄올이 산소($\text{O}_{2}$)와 반응하여 아세트산이 되는 산화 과정으로, 이 과정에서 $\text{ATP}$가 생성됩니다.

    오답 노트
    과정 ㄱ: 젖산 발효는 미토콘드리아가 아닌 세포질에서 일어납니다.
    과정 ㄴ: $\text{NADH}$가 생성되는 것이 아니라 $\text{NAD}^{+}$로 산화되며 $\text{NADH}$가 소모됩니다.
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16. 그림은 엽록체의 구조를 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 엽록체의 구조에서 A는 스트로마, B는 그라나(틸라코이드가 쌓인 구조), C는 엽록체 외막/내막입니다.
    스트로마(A)에서는 $\text{CO}_{2}$를 이용하여 당을 합성하는 암반응이 일어나며, 그라나(B)는 빛을 흡수하는 명반응이 일어나는 장소입니다.

    오답 노트
    C에는 광합성 색소가 없음: 광합성 색소는 틸라코이드 막(B)에 존재합니다.
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17. 그림은 영양소 (가)~(다)가 세포 호흡에 이용되는 과정의 일부를 나타낸 것이다. (가)~(다)는 포도당, 아미노산, 지방산을 순서없이 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ
  5. ㄱ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 영양소의 세포 호흡 경로를 분석하면 (가)는 아미노기 제거 과정이 있으므로 아미노산, (나)는 피루브산과 아세틸 CoA로 모두 전환될 수 있는 포도당, (다)는 아세틸 CoA로 직접 전환되는 지방산입니다.
    아미노산은 탈아미노 반응을 통해 탄소 골격이 피루브산이나 아세틸 CoA가 되어 세포 호흡에 이용됩니다.

    오답 노트
    포도당은 해당 과정을 통해 분해되지만, (나)가 포도당이므로 설명은 맞으나 정답 조합에서 제외됨 (문제의 정답은 ㄱ만 해당).
    지방산은 (다)이므로 설명은 맞으나 정답 조합에서 제외됨.
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1

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18. 그림 (가)와 (나)는 어떤 녹색 식물의 광합성에서 빛의 파장이 450nm일 때와 550nm일 때 발생하는 산소의 양을 측정하는 장치를 각각 나타낸 것이고, (다)는 이 녹색 식물의 작용 스펙트럼과 엽록소 a와 b의 흡수 스펙트럼을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, (가)와 (나)에서 빛의 파장 이외의 조건은 동일하다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 작용 스펙트럼은 광합성 속도를 나타내며, 엽록소 a와 b의 흡수 스펙트럼과 유사한 경향을 보입니다.
    단위 시간당 잉크 방울의 이동 거리는 발생한 산소의 양, 즉 광합성 속도에 비례합니다. (다) 그래프에서 $450\text{nm}$일 때의 광합성 속도가 $550\text{nm}$일 때보다 훨씬 크므로, (가)에서의 이동 거리가 (나)보다 큽니다.

    오답 노트
    엽록소 b는 반응 중심 색소가 아님: 반응 중심 색소는 엽록소 a입니다.
    빛의 파장이 $480\text{nm}$일 때: 그래프에서 엽록소 b의 흡수량이 엽록소 a보다 많습니다.
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19. 그림은 미토콘드리아에서 일어나는 반응과 물질 X와 Y의 작용 부위를, 표는 물질 X와 Y의 작용을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 미토콘드리아의 전자 전달계와 화학 삼투를 묻는 문제입니다.
    물질 X는 전자 전달을 차단하여 수소 이온($\text{H}^{+}$)의 펌핑을 막으므로, 막 사이 공간의 $\text{H}^{+}$ 농도가 낮아져 $\text{pH}$가 증가합니다. 또한 전자 전달이 막히면 $\text{NADH}$가 축적되어 $\text{NAD}^{+}$가 부족해지므로 $\text{NAD}^{+}$를 필요로 하는 $\text{TCA}$ 회로의 탈탄산 반응은 감소합니다.
    물질 Y는 $\text{ATP}$ 합성 효소를 통한 $\text{H}^{+}$의 이동을 차단하므로 $\text{ATP}$ 생성이 직접적으로 감소합니다.
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20. 그림 (가)는 어떤 식물에서 빛과 CO2의 조건을 달리하면서 시간에 따른 광합성 속도를 측정한 결과를, (나)는 광합성의 암반응 과정을 나타낸 것이다. ㉠과 ㉡은 각각 NADPH와 ATP 중 하나이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 광합성의 명반응과 암반응(켈빈 회로)의 관계를 묻는 문제입니다.
    그림 (나)에서 3PG가 G3P로 환원될 때 $\text{ATP}$와 $\text{NADPH}$가 소모됩니다. 따라서 $\text{ATP}$가 소모되는 과정이 $\text{ㄱ}$이고, $\text{NADPH}$가 소모되는 과정이 $\text{ㄴ}$입니다.
    구간 I은 빛은 있으나 $\text{CO}_{2}$가 없어 암반응이 중단된 상태이므로, 명반응 산물인 $\text{ATP}$와 $\text{NADPH}$가 축적됩니다. 구간 II는 $\text{CO}_{2}$가 공급되면서 축적되었던 에너지를 이용해 암반응(나)이 급격히 일어나는 구간입니다.
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