생명과학Ⅰ/2009 개정 교육과정
1. 개요
생명 과학Ⅰ은 2011년 고교 입학생부터 적용되는 2009개정 교육과정의 과학 교과이자, 수능 과학탐구 영역의 선택 과목이다. 생명 현상을 탐구하여 그 본질을 밝히고, 인류의 복지에 응용하는 과목이다. 자세한 것은 생명 과학 (생물학) 문서 참조한다.
2009 개정 교육과정 당시 공식 명칭은 '생명 과학'이었으나, 다음 2015 개정 교육 과정에서 '생명과학'으로 붙여쓰는 것으로 표기법이 바뀌었다.
2. 교과 내용
2.1. Ⅰ. 생명과학의 이해
생물학 총론 축소판으로 보면 된다. 생명 현상의 특성, 생명 과학의 탐구 과정, 생명체의 구성 요소 등을 공부하며, 기본적인 내용은 개정 전 생물Ⅰ과 유사하다. 상당히 상식적인 부분이고, 말 그대로 생명 과학의 기초가 되는 내용으로 '읽어보면 누구나 아는건데?'하고 넘어가기 쉽지만 수능에서 낚시 문제가 간혹 출제되니 조심해야 한다. 자세한 것은 아래 수능 항목 참조 바람.
2.1.1. 생명 현상의 특성
생명 현상의 7가지 기본적인 특성을 배운다. 개체 유지 특성인 세포로 구성됨, 발생과 생장, 물질대사, 자극에 대한 반응, 항상성과 종족 유지 특성인 유전과 생식, 적응과 진화로 나뉜다.
생물학적 발생이라는 개념은 '다세포 생물에서 수정란이 세포 분열과 분화를 통해 조직과 기관을 만들어 새로운 개체가 되는 과정'을 말하고, 생물학적 '생장'의 개념은 어떤 개체가 세포 분열을 통해 세포 수를 늘려나감으로써 자라나는 과정을 말한다(출처: EBS 2016 수능완성). 여기서 구분해야 할 개념 중 하나가 바이러스인데, 바이러스는 세포구조가 아니며, 분열 또한 하지 않는다. 애초에 분열이란 말 자체가 세포 구조에서만 쓰는 말이다. 바이러스는 독립적인 물질 대사를 한다고 볼 수 없으나, 적응과 진화를 할 수 있으며 유전 물질을 가져와 자기복제가 가능하다. 그리고 위에서 설명한 대로 '발생'은 다세포 생물에게만 해당하는 표현이고, '세균'은 단세포 생물이기에 '발생'은 사용할 수 없지만, 세포구조이며 세포질이 효소를 포함하고 있어 환경조건이 갖추어 진다면 '생장'이 가능하다.
2.1.2. 생물의 구성 체제
과거 생물Ⅱ 1단원에서 대거 이사 온 파트다. 그만큼 예전 교육 과정 학생들이 가장 만만해하던 파트. 우선 생물체를 구성하는 물질과 생물체의 구성 단계에 대해 배운다. 별 거 없지만 이상한 부분을 물으면 짜증나니 암기할 건 암기해야 한다. 리소좀과 리보솜은 용어가 비슷해보여 헷갈릴 수도 있으니 유의한다. 리소좀의 '소'자를 소화 담당이라고 생각하면 암기하기 편하다. 오히려 대학학부(1학년)개정용어에선 리소좀을 '''용해소체''' 라고 풀어쓰기에 오개념이 덜 잡힌다. 기술가정 및 중학교 과학 시간에 배워서 알겠지만 탄수화물과 지방은 C(탄소),H(수소),O(산소)로 단백질은 C,H,O,N(질소), S(황)로 핵산은 C,H,O,N,P(인)로 구성되어 있다.
식물에서 영구 조직(유조직, 기계조직, 통도조직, 표피조직)과 분열 조직(형성층, 생장점)은 꼭 구분해야 한다.물관, 체관은 통도 조직이고 물관, 체관, 형성층은 관다발 조직계를 이룬다. 잎맥 역시 관다발 조직계에 속하며, 생장점은 기본 조직계이다. 혈액은 결합 조직이며[1], 혈관은 기관이다. 뇌와 척수는 중추 신경계(기관계)를 이루고, 호르몬이나 소화액을 분비하는 조직은 상피 조직에 속한다.
2.1.3. 생명 과학의 탐구
종속변인과 독립변인(통제 변인, 조작변인)에 대한 가설 설정, 대조군, 실험군 정도의 용어가 나온다. 과거 생물Ⅰ 가장 첫 부분에 있었다.
2.2. Ⅱ. 세포와 생명의 연속성
주로 유전학에 대한 내용이 주를 이루는 단원. 제7차 교육과정에 비해 비중이 높아진 단원이다. 세포의 유전물질은 무엇인지, 유전자와 염색체의 개념은 어떤지, 유전은 어떻게 되는지, 사람의 유전병 및 돌연변이에 관한 내용을 다룬다. 이전 교육 과정 생물Ⅱ에서 많이 내려온 부분이기도 하다.
2.2.1. 염색체와 유전 물질
세포 분열은 이전 생물Ⅱ에서 내려온 내용이나 중학교 과정과도 연계된 내용이기도 하다. 연관된 대립유전자를 주고 세포분열이 일어날 때(주로 감수분열의 경우), 4가지 정도의 연관된 대립유전자의 DNA 상대량을 DNA 상대량의 정보를 통해 어떤 세포주기의 세포인지 이용할 줄 알아야 한다.
2.2.2. '''멘델의 유전법칙 (이후 소단원 포함)'''
'''생명 과학판 확률과 통계(조건부확률)[2].''' 거의 개정 전 생물Ⅰ이랑 똑같으며, 연관 파트가 생물Ⅱ에서 내려왔다. 다만 교차 파트는 대학교 과정에서만 배운다. 교배, 가계도, 반성 유전, 비분리에 대해 다룬다. 교과에서는 멘델의 기본적인 2가지 유전 법칙과 1가지 원리(독립의 법칙, 분리의 법칙, 우열의 원리)를 묶어서 파악하는 능력을 강조하고 있다. 또, 동식물에서 독립된 유전자 2개를 주고 교배비를 추론하는 능력, 우열을 파악하는 것도 중요하다. 남녀에 따라 같은 유전자형이라도 표현형이 달라지는 종성 유전이라는 개념은 암컷 염소와 수컷 염소의 뿔 모양이 다른 것으로 유사시킬 수 있다. 혼란을 피할 학습 팁을 주자면, 비분리가 일어나서 형성된 생식세포가 수정되어도 정상적인 유전자 구성을 가진 생식 세포도 나올 수 있다. 다인자 유전이라는 개념은 여러 쌍의 대립 유전자가 관여하여 일어나는 유전현상(눈색, 피부색, 키)이며 환경의 영향을 많이 받고, 복대립 유전자는 여러 개의 유전자가 관여를 하나 한 쌍만이 관여하는 유전현상(ABO식 혈액형)이다. 여기서 복대립 유전자는 단일인자 유전이라는 점을 명심한다.
균형적 선택이라는 개념은 굉장히 특수한 환경에 의한 경우로 두 대립 유전자가 모두 각각의 장점이 있어 이형 접합자가 선호되는 특이한 사례이다. 예를 들어 유전자 돌연변이로 인한 겸형 적혈구 빈혈증은[3] 산소 운반 능력이 부족하여 악성 빈혈이 찾아와 20세 전후로 사망하게 되는 치명적인 돌연변이이다. 따라서 이 유전자는 생존에 불리한 관계로 일반적인 지역에서는 그 빈도가 매우 낮다. 그러나 말라리아가 창궐하는 아프리카 지역에서는 겸형 적혈구는 말라리아 기생충이 기생할 산소조차 없어 말라리아 기생충이 번식하지 못해 말라리아 저항성이 일반인에 비해 높아, 겸형 적혈구 유전자가 정상 지역에 비해 더 자주 나타나며 이형 접합체인 경우는 겸형 적혈구도 나타나지 않고, 말라리아에 대한 저항성도 가져 겸형 적혈구 유전자의 비율이 꾸준히 유지되게 된다.
유전병과 가계도 여러 명의 가계도를 제시한 후, 유전병을 파악한 후 대부분의 경우 유전자들의 연관 관계를 파악하는 공부도 중요하다. 혈액형 유전자는 상염색체 유전자이며 따라서 어떤 유전병이 혈액형 유전자와 연관되어 있으면 당연히 상염색체 유전이다. 가끔 내신 문제에 치사 유전 얹기도 하니 교과서를 꼭 읽자. 돌연변이 파트에서는 유전자 돌연변이, 염색체 수 돌연변이, 염색체 구조 돌연변이 및 각각의 유전병의 사례 등을 공부한다. 이쪽은 암기하라고 강조하고 있는 부분이다.
2.3. Ⅲ. 항상성과 건강
해부학에 대한 내용을 다루며, 제7차 교육과정 생물Ⅰ의 50%을 차지했던 '인체' 파트를 대폭 축소한 단원이다. 과거 화학Ⅰ의 탄소화합물이 축소된 것처럼 같은 맥락이라고 보면 된다. 학교 내신시험에서 교사가 예전 교육 과정의 수구적인 방식을 탈피하지 못하게 되면 상당히 피곤해진다. 예를 들어, 현재는 '기관계의 통합적 작용'이라 합쳐서 배우는 것을 과거엔 각각 소화계, 배설계, 순환계, 호흡계를 따로따로 세밀하게 나눠 배웠다. 게다가 태아의 임신이라든지 피임까지 배웠으니 말 다했다. 자극과 반응, 소화와 순환, 호흡과 배설, 면역계의 작용 등을 다룬다.
2.3.1. 세포의 생명 활동
유의할 점이 있다면 식물도 ATP 만들 수 있다.[4] 포도당의 에너지는 모두 ATP에 저장된다는 것은 선생님들이 고전적인 낚시로 이끄므로 개념을 잘 정립할 필요가 있다. 하도 낚시에 많이 걸리자 지금은 쌤들이 '''포도당의 에너지는 모두 저장되는 것이 아니다'''라고 강조한다. 참고로 포도당에서 ATP로 저장되는 비율을 굳이 계산해보자면, 포도당 1분자는 686킬로 칼로리, ATP 한 분자는 약 7.6킬로 칼로리며 포도당 1분자당 대략 38ATP가 나오므로 38*7.6/686을 해보면 대략 40%의 효율이 나온다. 나머지는 체온 유지 등의 목적으로 쓰인다.
2.3.2. 기관계의 통합적 작용
소화계와 연결된 교감 신경이 나오는 곳은 척수이나, '소화 작용을 조절하는 중추'는 연수라는 걸 구분해두자. 암모니아는 간에서 요소로 전환되고, 간은 소화계에 속하는 기관이다. 이 요소는 배설계를 통하여 배출되고 그 부산물은 우리가 싸는 오줌이다. 참고로 똥은 배설계가 아닌 소화계의 산물이다. 소화되지 않은 음식물의 찌꺼기이므로 항문이 소화계에 속하는 이유이기도 하다. 한가지 팁을 주자면, 2009 개정 교육과정 이후 평가원이나 수능 기출에는 이것만을 물어보니, 라이페이스니 뭐니하는 것들은 내신공부할 때만 외우자.
2.3.3. 자극의 전달
중학교 과학 시간에 잘 배워뒀다면 별 볼일 없는 부분이'''었'''다. 나트륨 이온과 칼륨 이온의 농도 변화 그래프나 활동전위 그래프를 이용하고 교묘하게 문제를 꼬아 복잡하게 문제가 나오는 부분이다. 나트륨 이온은 늘 축삭돌기 외부가, 칼륨 이온은 늘 축삭돌기 내부의 농도가 높고 항상 나트륨-칼륨 펌프는 ATP를 이용해 능동수송으로 작동되는 개념이다. 최근 2016 수능부터 뉴런의 막전위 속도를 이용하여 극혐의 숫자계산과 끼워넣기를 선사한 문제가 나오고 있다.
2016학년도의 문제가 엄청난 결과를 낳았다. 2016학년도 수능 9번문제는 운이 좋거나 대충 때려넣어보면 답이 나오긴한다.
그러나 2017학년도 9월 11번(정답률 32%)에 흥분의 전도문제를 보면 그림, 표에다가 그래프까지 주는 친절함을 느낄수 있겠지만 문제를 읽다보면 두 신경중 누가빠른지 서술하지 않았고 '1ms당 2cm씩 이동한다'라는 물리같은 느낌의 문장도 써있다. 신경엔 등간격으로 표시를 해놓았고 더 나아가 표에 6칸중 3칸은 ?로 표시로해놨다.(사실 3개만 가지고푸는거라 조금더 쉽게느낄수도 있겠다)
ㄷ지문은 정확하게 떨어지지않아 애매하게 느꼈을수도있다.
이문제가 발전하여 2017학년도 수능 19번(정답률 35%)이 나왔는데, 그림 옆을 보니 표가 8칸이다. 9월을 제대로 공부했다면 조금 쉽게 접근가능했을수도 있겠지만 4페이지다보니 그냥 찍는경우가 많았다.
사실 수능문제는 ㄷ선지는 그냥 맞는보기여서 2번 ㄷ, 4번 ㄴ,ㄷ 5번 ㄱ.ㄴ.ㄷ 중 하나였는데 ㄱ이 3개가 있어서 5번으로 찍고 맞은 사람도 꽤있다.
앞으로 신경의 전달공부에 많은 시간을 할애해야한다. 새로운 킬러단원이 생겼다.
2.3.4. 신경계
중추신경계는 대뇌, 소뇌, 간뇌, 중뇌, 연수, 척수로 나누어 각 역할에 대해 설명한다. 말초신경계는 체성신경계와 자율신경계로 나누는데 자율신경계를 또 교감신경과 부교감신경으로 나누어 설명한다.(수능 관련 이야기는 대학수학능력시험 과학탐구 영역 문단에서 다룰 것).
2.3.5. 항상성 유지
호르몬이 나오는데, 고교 과정에서 다루는 항상성은 티록신의 음성 피드백, 체온 조절, 이자의 혈당 조절, ADH 등이 있다. 삼투압은 농도이고, 화학Ⅱ에 가면 자세히 배운다. 농도이기 때문에 염분(무기염류) 혹은 체액량의 상대적인 값일 뿐이지 체액량에 대한 절대적인 값에 대한 정보가 아니라는 것은 학습 중에 숙지해두자. 외워야 할 것 몇 가지를 언급해 두자면, '부베인(부교감신경 - 베타세포 - 인슐린)'이나 혈당량 증가 후 인슐린 분비[5]가 있다.
2.3.6. 방어 작용
혈액형 관련 파트는 이 부분은 일상에서 자주 쓰이기 때문에, 생물학도들이 유일하게 공대생들을 놀릴 수 있는 몇 안 되는 파트다. 면역에 대해서 간단히 설명하자면, 1차 면역은 항원이 '''처음''' 침입했을 때 일어나는 면역 작용, 2차 면역은 동일한 항원이 재침입시 빠르게 항체가 형성되는 면역 작용이며 1차 방어 작용은 비특이적 면역이라고도 하며 대식세포 등의 식균 작용이 이에 해당한다.[6] 2차 방어 작용은 체액성 면역(항원-항체 반응)과 세포성 면역으로 나뉘며 '''1차 방어 작용이 선행되어야만 반드시 일어날 수 있다.''' 왜냐하면 2차 방어작용은 보조 T림프구가 킬러 T림프구와 B림프구를 자극시키는 것인데 보조T림프구가 이들을 자극시키려면 대식세포로부터 항원을 제시 받아야 하기 때문이다. 면역 체계를 공부할 때는 머릿 속에 그 체계를 그림처럼 직접 떠올려 보면 쉽다. 막 외우기 보다는 전체적인 그림을 생각하면서 학습하도록 노력하자. 참고로 항원이 들어갔을 때의 경로를 언급하자면 항원 주입 → 항체+기억 세포 생성 → 항원의 재침입 → 항체 급상승[7]이다. 이외에도 병원체에 관한 것도 공부하고, 뉴클레오타이드에 대해서도 잠깐 알아두어야 한다. 참고로 DNA/RNA의 기본단위가 뉴클레오타이드이다. 인산+당+염기의 꼴 자체가 뉴클레오타이드이며, 당이 디옥시리보스에서 리보스로 바뀌어도 뉴클레오타이드는 뉴클레오타이드다.
참고로, T 림프구는 '''가슴샘(Thymus)'''에서 성숙한다고 T림프구, B 림프구는 '''조류의 파브리키우스 주머니(Bursa of Fabricius)'''에서 발견되었다고 B림프구라고 명명되었으며 '''둘 다 조혈 장소는 골수다.'''
2.4. Ⅳ. 자연 속의 인간
생태학에 관한 단원이며, 제7차 교육과정 생물Ⅱ에 있었던 생태계에 관한 내용을 배운다. 여기도 내신 시험이라면 난이도가 극과 극을 달리기 때문에 신경 써야 한다. 생태계의 구성과 기능, 환경 보호와 지속 가능한 발전에 대하여 배운다. 새로 추가된 내용으로는 생물 다양성의 3가지 개념이 있다. 개체군내의 상호작용(텃세,순위제,리더제,가족생활,분업)과 개체군간의 상호작용(기생,상리공생,편리공생,포식과 피식)을 헷갈리지 말자. 또한 개체군은 같은 종으로 구성되어있으므로 개체군'내' 는 같은 종 내의 상호작용이고 개체군'간'은 다른 종과의 상호작용이다.
2.4.1. 생물과 환경의 상호 관계
남세균이라는 개념은 이름만 보면 분해자 같지만, 실제로는 광합성을 하는 생산자이므로 유의하자. 광주기성의 경우 단일식물과 장일식물 간의 구분은 '지속적인 암기의 시간'이다. 지속적인 암기가 한계 암기 이상이면 단일식물이, 그 반대면 장일식물이 개화한다. 또한 이 단원에서는 '''생태계 피라미드 모형'''이 등장하는데, 안정한 생태계(피라미드 모형)에서는 생산자에서부터 3차 소비자까지 생물량과 에너지 양은 위로 갈수록 반비례하고 에너지 효율은 비례한다는 점을 기억해 두자. 대부분의 모의고사 문제[8]에서는 생물량이 제일 큰 것이 생산자이고, 제일 작은 것이 3차 소비자라고 두고 풀면 문제가 풀리게 된다. 또한, 에너지 효율 = 현 단계의 에너지량/전 단계의 에너지량 임을 기억해두자.
2.4.2. 개체군과 군집
개체수 변화를 통한 기생, 상리 공생, 편리 공생의 추정이나 피식, 포식 관계를 파악하는 것이 관건이다. 경쟁 배타와 분서는 모두 두 개체군이 다 손해를 보나, 경쟁 배타는 어느 한 개체군이 사라지고 분서는 두 개체군이 모두 살아남는 다는 점이 다르다. 그리고 생장곡선의 경우 늘 환경 저항은 작용한다는 점이 있지만, 이론적 생장 곡선과 실제 생장 곡선이 일치하면 그 부분은 환경 저항이 작용하지 않는다. 환경 저항이 두 곡선 사이의 영역을 가리키고 있다(출처: EBS 수능특강 연계 교재). 환경 저항이 커질수록 출생률과 사망률의 비율이 1:1로 수렴한다는 것은 수능이든 내신이든 문제 풀 때 꿀팁.
천이의 경우 극상은 음수림이고, 산불 등이 일어났다는 표현이 있으면 무조건 2차천이이며 2차천이의 개척자는 1차천이의 개척자인 지의류가 아닌 초본이다. 여담으로, 우점종이 양수림이어도 묘목은 음수묘목이 양수묘목보다 피도가 높은데 이는 양수림이 형성되면 그늘이 형성되어 묘목의 경우 음수묘목에게 유리한 환경이 형성되기 때문이다. 천이가 진행시 총생산량과 함께 호흡량이 증가해 결과적으로 순생산량은 감소한다.
2.4.3. 물질의 순환과 에너지의 흐름
물질 순환은 거의 탄소보다는 질소 순환이다. 질화작용과 질소동화의 개념을 헷갈리지 말자. 질화작용은 암모늄 이온을 질산이온으로 바꾸는 과정이고, 질소 동화는 식물 등이 질산 이온으로 단백질 혹은 핵산을 형성하는 과정이다. 또한 생산자에서 소비자로, 소비자에서 분해자로 물질이 이동할 때는 유기물의 형태로 이동한다. 에너지의 흐름의 경우 에너지 효율의 정의는 꼭 기억해두자. 에너지 효율의 정의는 「현 영양단계가 가진 에너지÷전 영양단계가 가진 에너지」이다. 또한, 에너지는 '''흐른다'''는 것을 잊지 말자. 물질은 순환하지만 에너지는 순환하지 않고 그저 흐르기만 한다.
[1] 안 와닿을수 있는데, 모세혈관그물을 살펴보면 왜 결합조직인지 알 수 있다.[2] 실제로 생물쌤은 빠른 풀이를 위해 수학쌤에게 풀이법을 여쭈기도 한다(...)[3] 최근에는 '낫 모양 적혈구 빈혈증'이라고도 한다.[4] 자세한 건 생2 광합성 내용의 명반응에서 배운다.[5] 사실 당연한 상식이다. 혈당량이 증가하면 혈당량을 줄이려고 인슐린이 분비되는 건 당연한 이치니까.[6] 그 외에 '''자연살해세포'''도 여기에 적용된다.[7] 백신 주사를 떠올린다면 쉽게 추론이 가능할 것이다.[8] 2017학년도 3월 생명과학1 14번 등