2022학년도 대학수학능력시험 15번 문제 68.5%가 오답(오답률 2위) ‘고등학교에서 이런 문제가 필요한가?’라는 물음표를 던져봅니다. 실제로 이러한 내용은 대학의 실험과정 프로토콜에 알려져 있었던 것으로 기억하고 있습니다. 주어진 샘플의 염기서열을 알고 있고 제한효소의 절단 부위를 알고 있기 때문에 어느 정도 크기의 DNA 단편을 얻는다는 것은 실험 전에 알 수 있는 내용입니다.하지만 생I로 다루고 있기 때문에 쉽지 않은 내용인 것 같습니다. 또 수험생 입장에서는 문제 분석 시간에 촌각을 다루지만 정확한 답안을 도출하기는 어려웠을 것으로 보입니다.
문제를 한 번 볼게요.
2022학년도 대학수학능력시험 수험생 II 오답률 68.5%로 2위를 기록한 15번 문제
표를 보시면 시험관Ⅰ~⑤에 제한효소를 넣어서 효소반응을 시키면 생성된 DNA 단편수가 나옵니다. 최소 2에서 최대 4개까지.DNA 단편이 2개가 나온다는 것은 전체 염기쌍에서 1개만 인식한다는 것이고 3개가 나온다는 것은 인식 부위가 2개 있다는 것입니다.
- 시험관Ⅲ의 RsaI의 경우는 평활 말단에서 절단하여 2조각으로 생성된 각 DNA조각의 염기수는 34,46염기입니다. 17염기쌍과 23염기쌍으로 나뉜다는 거죠. 그럼 끊어지는 부위의 염기서열은 자료에서 가르쳐 주었기 때문에 염기서열을 알 수 있습니다. 앞에서 잘릴 수도 있고 뒤에서 잘릴 수도 있어요. 먼저뒤부터풀어볼게요. 보라색으로 표시한 부분(RsaI)입니다.
2. 시험관 を 볼까요? XhoIXhoI는 인식 부위가 1군이기 때문에 2조각의 DNA를 얻었습니다. 점착성 말단에서 끊어져 36,44개의 염기수를 가진 DNA 단편입니다. 빨간색으로 표시한 부분입니다.
3. 시험관 II와 V(Pvu I와 Xho I)를 보시면 공통분모의 숫자를 찾을 수 있습니다. 14와 26입니다. PvuI가 앞뒤에 위치하고 중앙에 40이 위치하면 전체 DNA 염기서열이 맞습니다.XhoI는 36,44인데 PvuI와 XhoI를 같이 처리했을 때 40과 18,22가 적용됩니다. 따라서 x1의 DNA 염기서열을 봉합하면 아래 그림과 같이 됩니다.
4. 시험관 I의 EcoRI를 처리했을 때를 생각해 봅시다. EcoRI를 처리하면 DNA 단편은 16, 26, 38의 3조각을 얻었습니다. DNA 염기서열에 표시하면 아래 그림과 같습니다. 조각의 염기수는 앞쪽에서 26개, 뒤쪽에서 16개, 그리고 중간에 38개의 조각을 얻습니다. 브라운색으로 봐주세요.
5. 마지막 시험관 を을 확인해 볼까요? EcoRI, Rsa I 처리했을 때입니다.DNA 조각 수는 4개입니다. 아래 그림을 보면 쉽게 조각의 염기수를 찾을 수 있습니다.
<뷰 분석> a.x1에는 염기서열이 5′-GTACG-3’인 부위가 있다.
☞II에서 생성된 각 DNA 피스의 염기수가 14, 26, 40이기 때문에 x에서 PvuI가 인식하는 염기서열은 2개소가 있고 x1의 3’측에 PvuI에 의해 절단되어 생기는 DNA 조각의 염기수는 26이어야 한다. IV에서 생성된 각 DNA 조각의 염기수가 14, 18, 22, 26이므로 x에서 PvuI, XhoI, RsaI의 절단 위치를 나타내면 그림과 같다.(그림에서 나타내는 숫자는 각 DNA 단편의 염기수이다.) I에서 생성된 각 DNA 조각의 염기수가 16, 26, 38이고 IV에서 생성된 각 DNA 조각의 염기수가 36, 44이므로 x에 EcoRI, PvuI, RsaI, XhoI의 절단 위치를 나타내면 다음과 같다.따라서 x1에는 염기서열이 5′-GTACG-3’인 부위가 있다. ☞ 올바른 선택
b.Ⅱ에서 생성된 DNA 단편 중 염기 개수가 26개인 조각이고 아데닌(A) 개수는 10개다.☞염기수가 26개인 뒷면의 DNA 단편에서 아데닌(A)의 개수는 10개입니다. <올바른 선택지>
c. VI에서 염기 개수가 20개인 DNA 단편이 생성된다. ☞ VI에서 염기 개수가 16개, 18개, 20개, 26개의 DNA 단편이 생성됩니다. <올바른 선택지>
정답 ⑤번 문제를 풀어가는 순서는 1) 40개의 염기쌍 : 이중사슬 DNA 염기수 80개 2) 제한효소의 절단 위치에서 가장 단순한 RsaI 기준! : 평활말단 3) 제한효소에 의한 생성된 조각수와 염기수의 공통분모 찾기 : Ⅱ와 V
오답률 2위. 학생들은 어떤 질문을 골랐을까?①②③④⑤⑥ㄱㄷㄱ,ㄴ,ㄷㄱ,ㄴ,ㄷ9.921.52215.131.5 학생들의 선택을 보면 정답 ⑥선택지를 제외하고 ②~④가 비교적 고르게 분포하고 있음을 알 수 있다. 이는 학생들이 문제를 정확히 풀지 못한 것으로 해석할 수 있다. 다시 말해 날인 답안을 선택한 것이다. 물론 선택지를 선택한 학생도 있을 것이다. 그만큼 주어진 시간에 문제 해결의 어려움을 느꼈다고 생각할 수 있는 부분이다.네 발 붙이기. 제한 효소라고 이름 붙인 제한 효소는 대부분 세균에서 추출합니다. 세균성 바이러스 박테리오파지는 세균에 침투해 증식하는데 세균은 방어작용으로 자신의 원형 DNA에서 단백질인 효소를 만들어 침입한 바이러스의 핵산을 절단함으로써 이들의 증식을 ‘제한’하는 데서 유래합니다. 정확한 명칭은 ‘제한핵산 내부의 수분분해효소’입니다.즉 DNA 내부 염기의 공유 결합을 절단하는 기능을 합니다.
또 제한효소의 명칭도 세균에서 따온 것이 많은데 위의 문제에 등장한 EcoRI 같은 경우에는 E는 Escherichia(속명), c는 coli(종명), R은 Ry13의 균주명에서 I는 처음 분비된 것을 의미합니다. 흔히 쓰이는 Hind III는 Haemophillus influenzae에서, BamHI는 bacillusamyloliquefaciens에서 유래한 것입니다.