페니실린

독서 주제통합 12 | 우연적 발견과 세렌디피티 적용 학습 · 주제 통합 주제통합 12 우연적 발견과 세렌디피티 과학사+생화학 복합형 | 수능특강 p.275~278 지문읽기 구조분석 문제풀기 연계포인트 (가) 페니실린의 발견과 상용화 과정 갈래: 과학사 | 주제: 페니실린의 발견과 상용화 과정 1 과학사에서 의도하지 않은 상태에서 탐구 목적과는 관계없이 우연적 뜻밖에 저절로 이루어지는 으로 이루어진 발견이 엄청난 의미를 가지고 있음이 드러났을 때 그 발견을 세런디피티 serendipity. 뜻밖의 행운한 발견. 의도하지 않았으나 중요한 과학적 발견으로 이어진 경우를 가리킴 (serendipity)라고 한다. ㉠대표적인 세런디피티로 플레밍의 페니실린 푸른곰팡이(Penicillium)에서 유래한 항생 물질로, 최초의 항생제 발견을 들 수 있다. 2 1928년에 영국의 세균학자 세균(박테리아)을 전문적으로 연구하는 과학자 플레밍은 종기 피부 아래 조직에 세균이 감염되어 생기는 고름 덩어리 , 패혈성 패혈증(혈액 속에 세균이 들어가 전신에 감염을 일으키는 병)과 관련된 질병, 폐렴 등의 질병을 일으키는 포도상 구균 포도송이 모양으로 모여 자라는 구형 세균. 피부 감염, 식중독 등을 유발 의 특성에 지적 호기심 새로운 것을 알고 싶어 하는 지적인 관심과 궁금증. 을 느꼈다. 그는 실험실에서 배양 접시 미생물이나 세포를 키우기 위한 뚜껑이 있는 얕은 원통형 유리 또는 플라스틱 용기 에 담긴 고체 영양 젤리 위에 환자의 종기에서 뽑아낸 포도상 구균을 배양 미생물이나 세포를 인공적으로 증식시키는 것 했다. 그해 여름휴가를 다녀온 플레밍은 휴가 기간 방치 돌보지 않고 내버려 둠 되었던 배양 접시들을 살펴보다가 우연히 푸른곰팡이 Penicillium 속(屬)에 속하는 곰팡이. 푸른색을 띠며 페니실린을 생산함 가 핀 영양 젤리 주변의 포도상 구균의 집락 colony. 같은 종류의 미생물이 모여 하나의 덩어리를 이룬 것 이 파괴되어 있는 것을 발견했다. 플레밍은 그 곰팡이의 일부를 ⓐ 채취 연구나 조사에 필요한 것을 찾거나 받아서 얻음 해 영양액이 담긴 플라스크 화학 실험에서 액체를 담아 가열하거나 혼합할 때 쓰는 유리 용기 에서 대량 양이 매우 많은 것. 으로 배양한 후 푸른곰팡이를 배양한 영양액을 조금 채취해 포도상 구균 배양 접시에 떨어뜨렸더니 예상대로 미리 생각했던 것과 같이. 푸른곰팡이 배양액이 포도상 구균의 배양을 저해 막아서 방해함 함을 확인했다. 그는 다른 병원성 질병을 일으키는 성질 박테리아를 대상으로 실험을 확대했고 다수의 박테리아에서 푸른곰팡이가 저해 효과 어떤 행위나 조치로 나타나는 결과. 가 있음을 확인했다. 그는 박테리아를 죽이는 곰팡이 액의 성분 어떤 물질을 이루는 재료나 요소. 을 푸른곰팡이(penicillium)의 이름을 따서 '페니실린'이라고 불렀다. 3 플레밍은 페니실린의 특성에 대한 연구를 수행했고, 800배로 ⓑ 희석 용액에 물이나 다른 용매를 더하여 농도를 묽게 함 한 곰팡이 액이 여전히 박테리아를 죽이는 효과를 유지함을 확인했다. 또한 페니실린은 사람의 백혈구 혈액 속의 흰 혈구. 면역 기능을 담당하여 외부 병원체를 방어함 를 파괴하지 않았으며 토끼와 생쥐에게도 독성 생물체에 해를 끼치는 성질 을 보이지 않았다. 그는 페니실린이 항박테리아 제제 박테리아를 죽이거나 억제하는 약제 로서 가능성이 크다는 것을 인식했다. 그러나 플레밍은 페니실린이 불안정하고 박테리아를 죽이는 데 즉각적 바로 곧, 시간 지체 없이 이지 않다는 점 때문에 연구를 더 진척 일이 진행되어 나아감 시키지 않았다. 게다가 당시는 감염병을 해결하기 위해 백신 감염병을 예방하기 위해 병원체를 약화시키거나 죽여 만든 물질 을 활용하는 것이 각광 세상 사람들의 주목이나 관심을 받음 을 받았기에 의약계에서도 항박테리아 제제를 개발하려는 동기 어떤 일을 하게 만드는 원인이나 계기. 가 미약 힘이나 세력이 매우 약함 하였다. 나중에 유례없이 이전에 그런 사례가 없을 정도로 극적 매우 놀랍고 인상적인. 으로 수많은 생명을 구할 약제가 그 가치를 인정받지 못하고 잊힌 것이었다. 4 페니실린이 상용화 실험 단계에서 벗어나 실제로 널리 쓰이게 됨 되어 많은 사람들의 생명을 구하는 기적의 의약품이 되는 데에는 영국의 병리학자 질병의 원인과 발생 과정을 연구하는 학자 플로리의 공이 결정적 결과를 좌우할 만큼 매우 중요한. 이었다. 플로리는 1935년 생화학자 생명체의 화학적 과정과 물질을 연구하는 과학자 인 체인과 함께 항박테리아 제제를 연구하면서 페니실린에도 관심을 가졌다. 그즈음 히틀리도 그들의 연구에 합류했다. 플로리는 자신의 기관에서는 페니실린 연구를 위한 충분한 지원 남을 도와주는 것. 자금이나 인력 등을 제공하는 것. 을 받지 못하자 미국의 록펠러 재단 미국의 석유 재벌 록펠러 가문이 설립한 자선 재단으로, 과학 연구 등을 지원 에 자금을 요청했고 성공적으로 지원을 받아 냈다. ㉡플로리 연구 팀은 점차 더 정제 불순물을 제거하여 순수한 물질을 얻는 과정 된 페니실린을 얻게 되었고 그것을 통해 페니실린의 치료 효과를 더욱 확신하게 되었다. 그들은 8마리의 생쥐에게 치명적 생명을 잃게 할 만큼 위험한 인 박테리아를 주입했고 그중 4마리에게만 페니실린을 주사했다. 그 결과, 페니실린을 맞은 4마리만 목숨을 구했다. 이로써 페니실린은 살아 있는 동물의 박테리아 감염을 치료하는 데 효과가 있음이 입증 어떤 사실이 참임을 증거를 들어 밝힘 되었다. 플로리 연구 팀은 페니실린이 인간에게 효과가 있는지를 ⓒ확인하기 위해 생쥐에게 쓰인 양의 수천 배의 페니실린이 필요했다. 히틀리는 수백 개의 배양 접시와 그것에서 푸른 곰팡이를 키울 인력을 확보하고 배양을 통해 필요한 양의 페니실린을 얻는 데 성공했다. 필요한 양을 얻은 플로리 연구 팀은 자원자에게 주입한 페니실린 제제가 고열과 오한 열이 오르기 전에 몸이 춥고 떨리는 증상 을 일으키자 페니실린이 항박테리아 제제로서 가능성이 있음을 의심했지만 곧 그것은 페니실린에 섞여 들어간 불순물 본래 물질에 섞여 들어간 원하지 않는 다른 물질 때문임이 밝혀졌다. 플로리 연구 팀은 화학자 에이브러햄의 도움을 받아 간단한 방법으로 불순물을 제거한 페니실린 제제를 자원자에게 다시 주입하였고 결국 페니실린은 무해 해가 없음 함이 밝혀졌다. 5 페니실린을 상용화하기 위해서는 푸른곰팡이를 대량으로 배양하는 기술이 필요했다. 플로리와 히틀리는 1941년 미국으로 건너가서 미국 농무성 농업에 관한 행정 사무를 맡아보는 미국의 중앙 행정 기관(Department of Agriculture) 소속의 북부 지역 연구소의 도움을 받아 푸른곰팡이를 대량으로 배양하는 기술을 개발했다. 일리노이주 피오리아에 있는 이 연구소는 곧 옥수수 침지액 옥수수를 물에 담가 불린 후 남은 액체. 미생물 배양에 영양분으로 활용됨 을 활용하여 대량으로 푸른곰팡이를 배양하는 기술을 개발했고 칸탈로프 멜론 껍질에 그물무늬가 있고 속이 주황색인 멜론의 한 품종 에서 플레밍이 발견한 것보다 약 200배나 많은 페니실린을 생산할 수 있는 새로운 종류의 푸른곰팡이도 발견하였다. 이렇게 생산된 페니실린이 제2차 세계 대전 중 부상자 싸움이나 사고로 몸에 상처를 입은 사람. 와 일반 감염자의 치료에 탁월 다른 것보다 두드러지게 뛰어남 한 효과가 있음이 입증되자 이후 페니실린은 전 세계에서 생산되기에 이르렀다. (나) 페니실린의 화학 구조와 항균 효과의 원리 갈래: 생화학 | 주제: 페니실린의 화학 구조와 항균 효과의 원리 1 페니실린은 <그림>과 같은 화학 구조를 갖는 항생제 미생물(세균 등)을 죽이거나 억제하는 약물 인데, 사각형 모양의 베타-락탐 &#946;-lactam. 3개의 탄소와 1개의 질소로 이루어진 4원자 고리 구조 (&#946;-lactam)을 포함하는 페니실린 핵과 R-C=O의 구조를 갖는 곁사슬 주된 분자 사슬에서 갈라져 나온 부분 구조 이 핵심 구조 가장 중요한 중심이 되는 구조. 이다. 베타-락탐은 3개의 탄소 원자 원소 기호 C. 모든 유기 화합물의 기본 구성 원소 (C)와 1개의 질소 원자 원소 기호 N. 아미노산, 단백질 등의 구성 원소 (N)로 이루어진 4원자 고리로 베타-락탐계열 항생제 베타-락탐 고리 구조를 공통으로 갖는 항생제 그룹(페니실린, 세팔로스포린 등) 에 공통적 둘 이상의 대상에 모두 해당하는. 으로 존재한다. R 부분이 변함에 따라 성질과 효능이 다른 페니실린의 변형체 기본 구조는 같으나 일부분이 달라 성질이 다른 형태 들이 ⓓ존재하며, 이 변형체들은 상이한 서로 같지 않은, 다른 박테리아에 대해 효능이 있다. 2 페니실린은 동물 세포와 박테리아 세포의 차이를 민감하게 식별 서로 다른 것을 구별하여 알아냄 한다. 페니실린이 박테리아는 공격하지만 동물 세포는 공격하지 않는 이유는, 페니실린이 박테리아가 세포벽 세포막 바깥에 있는 단단한 보호 구조물. 식물 세포와 박테리아 세포에 존재 을 만드는 능력을 억제하기 때문이다. 페니실린의 베타-락탐은 박테리아의 세포벽을 구성하는 주요 성분인 펩티도글리칸 아미노산과 당(糖)이 결합한 고분자 물질로, 박테리아 세포벽의 주성분 분자를 형성하는 역할을 하는 펩타이드 전이 효소 펩티도글리칸 분자 간의 교차 결합을 촉매하는 효소 , 즉 트랜스펩티데이스 transpeptidase. 펩티도글리칸의 가교 결합을 만드는 효소의 영어 명칭 와 임의로 결합하여 박테리아의 세포벽을 약화시킨다. 세포벽은 박테리아가 자신의 표면을 감싸서 손상으로부터 자신을 보호하는 구조물이므로 그런 세포벽이 없는 사람이나 다른 동물의 세포에는 페니실린이 아무 손상을 일으키지 않는다. 박테리아의 세포벽은 식물 세포와 마찬가지로 세포 모양을 유지하고 세포를 보호한다. 그러나 식물 세포의 세포벽은 주성분 어떤 것을 이루는 가장 주된 성분. 이 셀룰로스 포도당이 길게 연결된 다당류로, 식물 세포벽의 주성분 여서 펩티도글리칸이 없는 반면 박테리아의 세포벽은 펩티도글리칸과 지질 지방 및 지방과 비슷한 성질을 가진 물질의 총칭 , 다당류 단당류가 여러 개 결합하여 이루어진 탄수화물(전분, 셀룰로스 등) 로 ⓔ구성되어 있다. 페니실린에 의해 펩티도글리칸의 합성 둘 이상의 물질이나 요소를 결합하여 새로운 것을 만드는 것. 을 방해받은 박테리아의 세포벽은 삼투압 반투막을 사이에 두고 농도가 다른 두 용액 간에 발생하는 압력 변화를 저지하지 못하고 터져 세포에서 내용물 그릇이나 용기 안에 담겨 있는 물체. 이 밖으로 나오게 되고 결국 박테리아는 죽게 된다. 3 페니실린이 효과가 없는 박테리아가 있는데 그람 음성균 그람 염색법에서 붉은색으로 염색되며, 세포벽이 얇고 외막이 있는 박테리아 이 대표적이다. 박테리아를 염색하는 대표적인 방법인 그람 염색법 1884년 한스 그람이 개발한 박테리아 분류 염색법. 세포벽 구조 차이에 따라 양성/음성으로 구분 으로 박테리아를 염색할 때, 펩티도글리칸층이 두꺼운 그람 양성균 그람 염색법에서 보라색으로 염색되며, 펩티도글리칸층이 두꺼운 박테리아 은 보라색으로 염색되는 반면, 펩티도글리칸층이 상대적으로 다른 것과 비교하여 볼 때. 얇은 그람 음성균은 붉은색으로 염색된다. 세포벽의 펩티도글리칸층의 두께가 그람 양성균은 약 20~80nm이며, 그람 음성균은 약 7~8nm이다. 펩티도글리칸층이 얇은데도 그람 음성균이 그람 양성균과 달리 페니실린에 죽지 않는 것은 그람 양성균에 없는 박테리아 외막 세포벽 바깥에 위치한 추가적인 막 구조. 항생제 등의 침투를 차단하는 역할 구조가 있기 때문이다. 그람 음성균은 세포벽 바깥에 외막이 있어서 항생제, 염료 및 계면 활성제 물과 기름처럼 섞이지 않는 두 물질의 경계면에서 작용하여 둘을 섞이게 하는 물질 로부터 세포벽의 손상을 막기 때문에 페니실린에 노출되어도 세포벽을 유지할 수 있다. 배경지식 &#9660; (가) 해제 이 글은 우연히 이루어졌지만 엄청난 파급 효과 어떤 일의 영향이 주변으로 퍼져 나가는 효과. 를 갖는 발견을 가리키는 세런디피티의 대표적 사례인 페니실린 발견과 상용화를 설명하고 있다. 세균학자 플레밍은 폐기된 배양접시에서 푸른곰팡이가 일으킨 항균 효과로부터 페니실린을 발견하였으나 그것의 임상적 환자를 대상으로 직접 치료하거나 관찰하는 것과 관련된. 가치를 낮게 평가하여 실용화 단계까지 나아가지 않았다. 세월이 흐른 후 플로리와 그의 연구팀은 페니실린의 약효에 다시 주목하였고 페니실린을 정제할 뿐 아니라 대량으로 생산하는 방법을 찾아냄으로써 제2차 세계대전 중에 많은 사람의 생명을 구하고 페니실린이 전 세계에서 생산되게 되었다. (나) 해제 이 글은 페니실린의 생화학적 특성을 설명하고 있다. 페니실린은 베타-락탐이라는 사각형 고리 구조를 가진 물질이다. 페니실린의 베타-락탐은 박테리아에서 펩티도글리칸의 합성을 방해한다. 펩티도글리칸은 동물 세포에는 없지만 박테리아의 세포에서는 세포를 보호하는 결정적인 역할을 하는 세포벽의 중요 성분이다. 이런 이유로 페니실린은 동물에게는 해를 끼치지 않으면서 박테리아를 죽이는 효과를 발휘한다. 그람 양성균과 달리 그람 음성균에는 페니실린이 효과가 없는데, 그 이유는 그람 음성균에는 세포벽 외막 구조가 있어 페니실린의 베타-락탐이 펩티도글리칸의 합성을 방해하는 것을 차단하기 때문이다. 알렉산더 플레밍 (1881~1955) 영국 스코틀랜드 출생의 세균학자. 런던 세인트메리 병원 의과대학에서 세균학을 연구하였다. 1928년 우연히 푸른곰팡이의 항균 효과를 발견하여 페니실린의 존재를 세상에 알렸다. 1945년 플로리, 체인과 함께 노벨 생리학.의학상을 수상하였다. 하워드 플로리 (1898~1968) 오스트레일리아 출생의 영국 병리학자. 옥스퍼드 대학교에서 에른스트 체인, 노먼 히틀리와 함께 페니실린을 정제하고 대량 생산 기술을 개발하여 임상 적용에 성공하였다. 제2차 세계 대전 중 수많은 부상병의 생명을 구하는 데 기여하였다. &#9998; 구조 분석 (가) 페니실린의 발견과 상용화 분석 지문 유형 과정 서술형 (시간순 전개) 주제 페니실린의 발견과 상용화 과정 핵심 논리 우연한 발견(세런디피티) &rarr; 초기 연구 &rarr; 연구 중단 &rarr; 후속 연구자의 재발견 &rarr; 임상 실험 &rarr; 대량 생산 기술 개발 &rarr; 상용화 (가) 문단별 중심 내용 문단 핵심 내용 역할 1 세런디피티의 정의 — 탐구 목적과 무관한 우연적 발견이 엄청난 의미를 지닐 때 도입/개념 정의 2 플레밍의 페니실린 발견 — 포도상 구균 배양 중 푸른곰팡이의 항균 효과 확인 전개(발견 과정) 3 플레밍의 후속 연구와 한계 — 800배 희석에도 효과 유지, 하지만 연구 중단 전개(한계) 4 플로리 연구 팀의 활약 — 정제, 동물 실험 성공, 인체 안전성 확인 전개(재연구) 5 페니실린 상용화 — 미국 연구소의 대량 배양 기술 개발, 제2차 세계 대전 활용 결론(상용화) (나) 페니실린의 화학 구조와 항균 원리 분석 지문 유형 설명형 + 비교대조형 주제 페니실린의 화학 구조와 항균 효과의 원리 핵심 논리 화학 구조(베타-락탐 + 곁사슬) &rarr; 작용 원리(트랜스펩티데이스 결합 &rarr; 세포벽 약화) &rarr; 선택적 공격 이유(동물 세포에는 세포벽 없음) &rarr; 예외(그람 음성균의 외막) (나) 문단별 중심 내용 문단 핵심 내용 역할 1 페니실린의 화학 구조 — 베타-락탐 + 곁사슬(R-C=O). R에 따라 변형체 존재 도입(구조 설명) 2 항균 원리 — 베타-락탐이 트랜스펩티데이스와 결합하여 펩티도글리칸 합성 방해, 세포벽 파괴 전개(작용 원리) 3 그람 음성균에 효과 없는 이유 — 외막이 페니실린의 침투를 차단 전개(예외 사례) 논리 흐름도 (가) 세런디피티 정의 &darr; 플레밍의 우연한 발견 &darr; 연구 중단 (불안정성 + 시대적 한계) &darr; 플로리 팀의 재연구 (정제 + 임상) &darr; 대량 생산 + 상용화 &darr; (나) 화학 구조: 베타-락탐 핵 + 곁사슬 &darr; 작용 원리: 펩티도글리칸 합성 방해 &darr; 예외: 그람 음성균 (외막 존재) (가)와 (나) 비교 구분 (가) (나) 관점 과학사적 관점 (시간순 서술) 생화학적 관점 (구조와 원리 설명) 초점 페니실린의 발견과 상용화 '과정' 페니실린의 항균 '원리' 서술 방식 시간적 순서에 따른 과정 서술 구조 설명 + 인과 논증 + 비교대조 상호 관계 (가)에서 "박테리아를 죽이는 효과"로 언급된 내용의 구체적인 생화학적 원리를 (나)에서 설명 핵심 개념 정리 세런디피티(Serendipity) 의도하지 않은 상태에서 탐구 목적과 관계없이 우연적으로 이루어진 발견이 엄청난 의미를 가지는 경우. 과학사에서 X선(뢴트겐), 방사능(베크렐), 전자레인지(스펜서) 등이 대표적 사례이다. 베타-락탐(&#946;-Lactam) 탄소 3개와 질소 1개로 이루어진 4원자 고리 구조. 페니실린, 세팔로스포린 등 주요 항생제의 핵심 구조이다. 이 고리가 박테리아의 효소(트랜스펩티데이스)와 결합하여 세포벽 합성을 방해한다. 펩티도글리칸(Peptidoglycan) 아미노산(펩타이드)과 당(글리칸)이 결합한 고분자로, 박테리아 세포벽의 주성분이다. 트랜스펩티데이스에 의해 교차 결합이 형성되어 세포벽에 강도를 부여한다. 동물 세포와 식물 세포에는 존재하지 않는다. 그람 염색법 1884년 덴마크의 한스 그람이 개발한 세균 분류법. 크리스탈 바이올렛 염료로 염색 후 알코올로 탈색하면, 펩티도글리칸층이 두꺼운 양성균은 보라색을 유지하고, 얇은 음성균은 탈색되어 붉은 대조 염색으로 염색된다. 항생제 내성(Antibiotic Resistance) 페니실린 발견 이후 항생제 남용으로 인해 박테리아가 항생제에 저항성을 획득하는 현상이 심화되었다. 수능에서 진화, 자연선택과 연결하여 출제되기도 한다. MRSA(메티실린 내성 포도상 구균)가 대표적 사례이다. OX 퀴즈 맞힌 문제 0 / 20 1. 과학사에서 의도하지 않은 상태에서 우연적으로 이루어진 발견이 엄청난 의미를 가질 때 이를 세런디피티라고 하며, 플레밍의 페니실린 발견을 대표적 사례로 들 수 있다. O X 2. 플레밍은 1928년 포도상 구균을 배양하던 중, 여름휴가 동안 방치된 배양 접시에서 푸른곰팡이가 핀 주변의 포도상 구균 집락이 파괴된 것을 우연히 발견했다. O X 3. 플레밍은 페니실린이 안정적이고 세균을 죽이는 데 즉각적인 효과를 보였기 때문에 항박테리아 제제로서의 상용화 연구를 끝까지 진행했다. O X 4. 플로리 연구 팀은 8마리의 생쥐에게 치명적인 박테리아를 주입하고, 그중 페니실린을 맞은 4마리만 생존하는 것을 통해 감염 치료 효과를 입증했다. O X 5. 플로리 연구 팀이 자원자에게 페니실린 제제를 주입했을 때 고열과 오한이 발생한 이유는 페니실린 자체가 지닌 독성 때문이었다. O X 6. 칸탈로프 멜론에서는 플레밍이 처음 발견했던 것보다 약 200배나 많은 페니실린을 생산할 수 있는 새로운 종류의 푸른곰팡이가 발견되었다. O X 7. 페니실린의 핵심 구조 중 하나인 베타-락탐은 3개의 탄소 원자와 1개의 질소 원자로 이루어진 사각형 모양의 4원자 고리이다. O X 8. 페니실린 화학 구조에서 R 부분이 변함에 따라 만들어지는 변형체들은 모두 동일한 종류의 박테리아에 대해서만 효능을 갖는다. O X 9. 페니실린의 베타-락탐은 박테리아 세포벽의 펩티도글리칸을 형성하는 역할을 하는 트랜스펩티데이스와 임의로 결합하여 세포벽을 약화시킨다. O X 10. 페니실린은 사람이나 다른 동물 세포에는 손상을 일으키지 않는데, 이는 동물 세포에 페니실린이 공격할 대상인 세포벽이 없기 때문이다. O X 11. 플레밍이 연구하던 당시, 의약계에서 항박테리아 제제 개발 동기가 미약했던 이유는 감염병 해결을 위해 백신을 활용하는 것이 큰 각광을 받고 있었기 때문이다. O X 12. 페니실린에 의해 펩티도글리칸 합성을 방해받은 박테리아는 내부의 삼투압 변화를 저지하지 못하여 결국 터져 죽게 된다. O X 13. 식물 세포도 박테리아와 마찬가지로 세포 모양을 유지하는 세포벽을 가지므로, 식물 세포도 페니실린 투여 시 펩티도글리칸 합성이 방해받아 파괴된다. O X 14. 그람 염색법으로 박테리아를 염색할 때, 펩티도글리칸층이 두꺼운 그람 양성균은 붉은색으로 염색되고 상대적으로 얇은 그람 음성균은 보라색으로 염색된다. O X 15. 세포벽의 펩티도글리칸층 두께를 비교하면, 그람 양성균은 약 20~80nm이지만 그람 음성균은 약 7~8nm에 불과하다. O X 16. 그람 음성균이 그람 양성균과 달리 페니실린에 죽지 않는 것은, 펩티도글리칸층이 얇음에도 불구하고 외부 손상을 막아주는 '박테리아 외막' 구조가 있기 때문이다. O X 17. 제2차 세계 대전 중 페니실린의 대량 상용화를 가능하게 한 대량 배양 기술은 영국의 북부 지역 연구소에서 독자적으로 개발한 것이다. O X 18. 페니실린 제제에 섞여 있던 불순물로 인한 고열과 오한은 화학자 에이브러햄이 페니실린 구조 중 'R 부분(곁사슬)'을 새롭게 변형시킴으로써 제거되었다. O X 19. 그람 양성균과 그람 음성균은 모두 세포벽 바깥에 보호층인 '외막'을 가지고 있지만, 펩티도글리칸층 두께 차이 때문에 페니실린에 대한 반응에 차이가 발생한다. O X 20. 페니실린 구조 중 곁사슬(R-C=O)은 박테리아의 세포벽을 형성하는 효소인 트랜스펩티데이스와 임의로 결합하여 펩티도글리칸 합성을 방해하는 핵심 역할을 한다. O X &#9733; 연계 포인트 수능 출제 핵심 포인트 Point 1. 복합 지문의 상호 참조 구조 이 지문은 (가)에서 언급된 '박테리아를 죽이는 효과'의 생화학적 원리를 (나)에서 구체적으로 설명하는 구조이다. 수능에서 "(가)를 읽고 가진 의문으로 (나)에서 답을 찾을 수 있는 것" 유형의 문제가 출제될 수 있다. 각 지문이 다루는 범위를 정확히 구분해야 한다. Point 2. 과정 서술형 지문의 인물별 역할 구분 (가)에는 플레밍, 플로리, 체인, 히틀리, 에이브러햄 등 여러 인물이 등장한다. 각 인물의 역할을 혼동하게 만드는 선지(예: 체인이 록펠러 재단에 자금 요청)가 출제될 수 있다. 인물-행위-시점을 정확히 매칭해야 한다. Point 3. 비교대조 구조의 정확한 이해 (나)에서 동물 세포 vs 박테리아 세포, 식물 세포벽 vs 박테리아 세포벽, 그람 양성균 vs 그람 음성균의 세 가지 비교 구조가 등장한다. 속성을 뒤바꾸거나 혼동하게 만드는 오답 선지에 주의해야 한다. Point 4. '우연'과 '의도'의 경계 세런디피티의 정의에서 '우연적 발견'의 범위가 핵심이다. 플레밍이 곰팡이를 '발견'한 것은 우연이지만, 이후 배양액을 채취하여 실험한 것은 의도적 행위이다. 이 구분을 혼동시키는 문제가 출제될 수 있다. 독서 독해 전략 복합 지문 독해법 1) 각 지문의 소재와 주제를 먼저 파악한다. 2) 두 지문의 관계(보완/대립/구체화)를 확인한다. 3) 문제에서 요구하는 정보가 (가)에 있는지 (나)에 있는지를 구분한다. 이 지문에서 (가)는 역사적 과정, (나)는 과학적 원리를 다루므로 '왜?'라는 질문에는 (나)가, '누가/언제?'라는 질문에는 (가)가 답이 된다. 기출 매칭 &#128218; 2024학년도 수능 국어 — 과학 지문 (물질 분석) 과학적 발견의 과정과 원리를 복합 지문으로 구성한 유사 출제 패턴 &#128218; 2022학년도 6월 모의평가 — 항체/항원 지문 면역학적 원리와 과학사적 발견을 결합한 통합 지문. 세포 구조의 비교대조 패턴이 유사 &#128218; 2020학년도 수능 — 암호 화폐 지문 기술의 발전 과정을 시간순으로 서술하면서 원리를 설명하는 복합 구조의 유사 사례 출제 예상 포인트 예상 1 지문의 여러 사건 중 '세런디피티'에 해당하는 것과 해당하지 않는 것을 구분하는 문제. 플레밍의 발견 vs 플로리의 의도적 연구를 변별해야 한다. 예상 2 두 지문을 종합하여 페니실린의 발견부터 작용 원리까지를 통합적으로 묻는 문제. 특히 (가)에서 '박테리아를 죽이는 효과'를 (나)의 원리로 설명하는 유형. 추가 기출 연결 &#128218; 항생제 내성 — 생명과학 지문 연계 박테리아의 세포벽과 약물 작용 원리를 이해한 뒤에는 항생제 내성처럼 미생물의 적응을 다룬 지문과도 연결해 볼 수 있다. 표적 구조의 차이를 파악하는 독해가 중요하다. &#128218; 과학사 속 우연한 발견 — 융합 지문 연계 우연한 발견이 이후의 체계적 연구로 이어지는 전개는 과학사 지문에서 반복적으로 활용된다. 세런디피티와 후속 검증의 관계를 함께 읽는 훈련이 된다. &#128218; 세포 구조 비교 — 생명과학 개념 지문 연계 동물 세포, 식물 세포, 박테리아 세포의 구조 차이를 비교하는 문제는 생명과학 독서 지문의 기본 유형이다. 세포벽 유무와 성분 차이를 정리해 두면 유리하다.