고2·3 생명과학Ⅱ의 「광합성」 단원은 엽록체에서 빛에너지를 ATP와 NADPH로 바꾸는 명반응과, 이를 사용해 CO₂를 고정하고 포도당을 합성하는 캘빈 회로를 다룹니다. 아래 20문항으로는 전자 흐름과 H⁺ 농도 기울기, 루비스코의 역할, 광도에 따른 CO₂ 흡수 속도 자료를 정확히 해석하는지 확인합니다.
📝 광합성 시험지 — 20문항, 정답·해설은 뒤쪽 별지
이름
날짜
점수/100
배점 · 20문항 · 한 문항 5점 · 100점 만점 · 권장 풀이 시간 30분 · 기본·보통·심화가 섞여 나옵니다(정답·해설은 별지).
‘PDF 만들기’를 누르면 화면과 같은 문제로 A4 PDF 파일이 내려받아지고, 폰에서도 됩니다. 같은 학년·같은 과목 문제는 하루에 한 번 만들어지고, 그날은 같은 문제가 다시 나옵니다. 인쇄물 맨 위에 이름·날짜·점수 칸이 함께 찍힙니다.
원장 한마디
저는 수학을 가르치는 사람이라 광합성을 설명할 자격은 없습니다. 다만 시험지 한 장을 어떻게 쓰느냐는 과목을 가리지 않는다고 봅니다.
이 쪽 20문항은 명반응과 캘빈 회로를 오가며 풀게 되어 있습니다. 맞혔는지보다 왜 그 답인지 자기 말로 할 수 있는지를 보십시오. 옆에서 조금 거들면 술술 말하다가 혼자 하라면 막히는 경우가 많은데, 그건 아직 자기 것이 아니라는 뜻입니다.
문항을 다 채우려 하지 마시고 적게 풀더라도 직접 끝까지 풀게 하십시오. 많이 풀린다고 실력이 느는 건 아닙니다. 생각은 건너뛰고 외우기만 하면 문제가 조금만 달라져도 손을 못 댑니다. 아래 버튼으로 새 장을 뽑아서 쓰시면 됩니다.
— 수학의 신호 원장
광합성: 명반응과 캘빈 회로
명반응은 틸라코이드 막에서 일어납니다. 빛에너지로 들뜬 전자가 전자 전달계를 거치며 마지막에 NADP⁺를 환원하고, 이때 만들어진 H⁺ 농도 기울기를 ATP 합성효소가 이용해 ATP를 합성합니다. 비순환적 전자 흐름 외에 전자가 광계 Ⅰ로 되돌아오는 순환적 전자 흐름도 있습니다.
캘빈 회로는 스트로마에서 진행됩니다. 루비스코가 CO₂를 RuBP에 결합시키면 3PG 2분자가 생기고, 명반응에서 얻은 ATP와 NADPH를 써서 포도당이 합성됩니다. CO₂ 6분자가 고정되어 포도당 1분자가 만들어질 때 ATP 18분자와 NADPH 12분자가 소모되므로, 두 단계는 ATP와 NADPH로 이어집니다.
광합성 시험지에 나오는 문항 모양
〈보기〉 ㄱ·ㄴ·ㄷ 옳은 것 고르기
선다
원리 적용
개념 확인
실험 설계·결과 해석
choice
광합성에서 자주 헷갈리는 곳
순환적 전자 흐름과 O₂ 전자가 광계 Ⅰ로 되돌아오므로 물의 광분해가 필요 없고 O₂도 발생하지 않습니다. 다만 ATP는 추가로 합성되어 캘빈 회로의 ATP 요구량을 보충할 수 있습니다.
최종 전자 수용체의 구분 엽록체에서는 NADP⁺, 미토콘드리아에서는 O₂가 최종 전자 수용체입니다. 두 소기관 모두 화학 삼투로 ATP를 합성하므로 공통점과 차이가 보기 안에 섞여 나오면 놓치기 쉽습니다.
순 흡수 속도와 총광합성 속도 CO₂ 흡수 속도가 음수이면 방출을 뜻합니다. 총광합성 속도는 순 흡수 속도에 호흡 속도를 더해 구하므로, 광도 0에서 −4이고 광도 4에서 6이면 총광합성 속도는 10입니다.
시험지에서 뽑아 본 문제
엽록체의 틸라코이드 막에서 일어나는 명반응에 대한 〈보기〉의 설명 중 옳은 것만을 있는 대로 고른 것은? 〈보기〉 ㄱ. 광계 Ⅱ에서 물이 분해되어 산소가 발생한다. ㄴ. 전자 전달계에서 방출된 에너지로 H⁺이 틸라코이드 내부에서 스트로마로 능동 수송된다. ㄷ. ATP 합성 효소를 통해 H⁺이 틸라코이드 내부에서 스트로마로 이동할 때 ATP가 합성된다. ① ㄱ ② ㄴ, ㄷ ③ ㄱ, ㄷ ④ ㄱ, ㄴ, ㄷ정답 · ③ ㄱ, ㄷ — 광계 Ⅱ에서 물이 광분해되어 O₂가 발생하고(ㄱ), H⁺은 ATP 합성 효소를 통해 틸라코이드 내부에서 스트로마로 확산되며 ATP가 합성된다(ㄷ). 전자 전달계에서 H⁺은 스트로마에서 틸라코이드 내부로 능동 수송되므
위 실험 결과로 알 수 있는 사실로 가장 적절한 것은? 클로렐라 배양액 (가)에는 H₂¹⁸O와 일반 CO₂를, (나)에는 일반 H₂O와 C¹⁸O₂를 넣고 밀폐한 뒤 빛을 비추었다. 발생한 O₂를 분석한 결과 (가)에서는 O₂가 모두 ¹⁸O₂였고, (나)에서는 ¹⁸O₂가 검출되지 않고 일반 O₂만 검출되었다. ① 광합성에서 발생하는 O₂의 산소는 CO₂에서 유래한다. ② 광합성에서 발생하는 O₂는 탄소 고정 과정에서 CO₂가 분해되어 생성된다. ③ 광합성에서 발생하는 O₂의 산소는 물에서 유래하며, 명반응에서 물이 광분해될 때 생성된다. ④ 포도당을 구성하는 산소는 모두 물에서 유래한다.정답 · ③ 광합성에서 발생하는 O₂의 산소는 물에서 유래하며, 명반응에서 물이 광분해될 때 생성된다. — ¹⁸O로 표지된 물을 준 (가)에서만 ¹⁸O₂가 발생했으므로 O₂의 산소는 물에서 유래하며, 이는 명반응에서 물이 광분해될 때 방출된다. 이 실험은 포도당의 산소 기원은 보여 주지 않는다.
〈보기〉 중 옳은 것만을 있는 대로 고른 것은? (단, CO₂는 충분히 공급되며 다른 조건은 일정하다.) 빛 아래에서 광합성이 일정한 속도로 일어나고 있는 단세포 녹조류의 배양액이 있다. 이 배양액을 갑자기 어둡게 한 뒤 스트로마에서 칼빈 회로 중간 물질의 농도 변화를 관찰하였다. 〈보기〉 ㄱ. 3PG의 농도가 일시적으로 증가한다. ㄴ. 스트로마에서 NADPH의 농도가 계속 증가한다. ㄷ. RuBP의 농도가 감소한다. ① ㄱ ② ㄴ ③ ㄱ, ㄷ ④ ㄴ, ㄷ정답 · ③ ㄱ, ㄷ — 어두워지면 명반응이 멈춰 ATP와 NADPH 공급이 끊기므로 3PG의 환원과 RuBP의 재생이 중단된다. 그러나 RuBP에 CO₂를 고정하는 반응은 한동안 계속되므로 3PG는 증가하고 RuBP는 감소한다. NADPH
위 실험 결과에 대한 〈보기〉의 설명 중 옳은 것만을 있는 대로 고른 것은? 〈보기〉 ㄱ. 3PGA의 양이 감소한 것은 RuBP에 고정되는 CO₂가 줄었기 때문이다. ㄴ. RuBP의 양이 증가한 것은 RuBP의 소비가 줄어든 반면 재생은 계속되었기 때문이다. ㄷ. 같은 조건에서 CO₂ 농도는 그대로 두고 빛만 차단하면 3PGA의 양은 처음보다 감소할 것이다. 빛과 온도를 일정하게 유지한 클로렐라 배양액에 CO₂ 농도 1 %로 공급하다가 0분에 0.03 %로 낮추고, 스트로마의 3PGA와 RuBP의 상대량을 측정하였다. 시간(분) | 0 | 1 | 2 | 3 3PGA | 100 | 60 | 35 | 30 RuBP | 50 | 85 | 110 | 115 ① ㄱ, ㄴ ② ㄷ ③ ㄱ, ㄷ ④ ㄴ, ㄷ정답 · ① ㄱ, ㄴ — CO₂가 줄면 RuBP와 결합하는 CO₂ 고정이 감소해 3PGA는 줄고, RuBP는 소비가 줄지만 재생은 계속되어 늘어난다(ㄱ, ㄴ). CO₂는 충분하고 빛만 차단하면 ATP와 NADPH가 부족해 3PGA 환원이 줄
시험지는 같은 단원의 기본·보통·심화 문항을 섞어 20개로 냅니다. 위 문제는 그 가운데 몇 개를 옮겨 놓은 것입니다.
집에서 공부하는 순서
먼저 명반응을 틸라코이드 막 그림으로 직접 그려 보십시오. 물의 광분해, 전자 전달, H⁺ 농도 기울기, ATP 합성효소, NADP⁺ 환원을 차례로 쓰는 데 하루 15분 정도면 충분합니다. 이 순서가 잡히면 순환적 전자 흐름은 어느 단계가 빠지는지만 비교하면 됩니다.
그다음 캘빈 회로에서 CO₂ 농도를 낮출 때와 빛을 차단할 때 3PGA와 RuBP의 양이 각각 어떻게 변하는지 표로 정리하십시오. 이어 광도별 CO₂ 흡수 속도 자료에서 호흡 속도부터 구하는 계산을 하루 두세 문항씩 반복하면 보기의 참과 거짓을 가리는 속도가 붙습니다.