[2015년 EBS수능완성 실전편 A형][실전 모의고사 4회] - ‘텔로미어의 발견과 기능’

[구렛나루]

[22~23] 다음 글을 읽고 물음에 답하시오.

우리 몸을 이루고 있는 세포의 나이는 무엇으로 결정될까? 헤이플릭은 생물이나 장기마다 세포 분열의 횟수가 정해져 있음을 발견했다. 그 정해진 횟수 이상으로 세포가 분열하면 세포는 노화되어 죽는데 이것을 ‘헤이플릭 한계’라고 부른다. 그는 태아의 세포는 100번 정도 분열하고, 노인의 세포는 20~30회 분열한 뒤에 노화되어 죽는다는 것을 발견했다. 1980년대까지도 유전자의 돌연변이, 호르몬의 변화, 면역성 저하 등 세포 노화의 원인으로 다양한 가능성이 제기되었지만, 세포 노화의 근본적인 원인이 무엇인지 파악하지 못했었다. 1990년대 초가 되어서야 생물학자들은 헤이플릭 한계가 염색체 말단에 존재하는 ‘텔로미어’에 의해 정해진다는 것을 발견했다.

세포가 분열하면서 DNA가 복제될 때마다 DNA의 끝 부분은 복제되지 않고 사라지게 된다. 만약 이렇게 세포가 분열할 때마다 중요한 유전 정보를 담고 있는 DNA의 일부가 손상되거나 손실된다면 어떻게 될까? 아마도 세포는 손상되거나 손실된 DNA로 인해 여러 가지 문제점이 발생하고, 돌연변이가 일어나 암세포가 되어 버릴 수도 있다. 하지만 실제로 세포가 분열할 때 복제되지 않고 사라지는 것은 DNA의 중요한 유전 정보를 담고 있는 부분이 아니라, DNA의 끝에 붙어 있는 텔로미어이다.

텔로미어는 DNA의 끝에 위치함으로써 염색체에 포함된 중요한 DNA가 복제되지 않고 사라지는 것을 막아 주고, 이를 통해 세포가 정상적으로 기능하게 해 주는 중요한 역할을 한다. 그래서 텔로미어를 신발 끈의 올이 풀어지지 않게 막아 주는 신발 끈 끝에 달린 플라스틱 꼭지에 비유하기도 한다. 하지만 세포가 분열할 때마다 텔로미어의 길이 역시 점점 줄어들게 되고, 텔로미어가 너무 짧아지면 세포는 노화가 와서 더 이상 분열하지 못하고 죽음을 맞게 된다. 이러한 세포의 노화는 곧 우리 신체의 노화를 의미한다.

그렇다면 텔로미어의 길이가 짧아지면서 나타나는 세포의 노화를 막을 방법은 없을까? 그레이더는 인공적으로 합성된 텔로미어 DNA 조각에 세포 추출물을 넣었을 때 텔로미어가 추가로 합성되는 것을 발견했다. 세포 추출물 속에 텔로미어를 합성하는 효소가 있었던 것이다. 이 효소가 바로 ‘텔로머레이스’이다. 텔로머레이스는 텔로미어의 길이를 늘려 주어 세포 분열을 통해 짧아지는 텔로미어의 길이를 안정화할 수 있다. 그런데 흔히 세포라고 불리는 체세포와 달리 생식 세포가 생성되는 과정에서는 텔로머레이스가 작용해 생식 세포의 텔로미어 길이가 짧아지는 것이 방지된다. 따라서 체세포에서도 텔로머레이스를 적절하게 활성화할 수 있다면, 세포의 노화와 죽음을 지체시켜 개체의 생 명을 연장할 수 있을 것이다.

22 윗글의 내용과 일치하지 않는 것은?

① DNA가 복제될 때마다 텔로미어는 점점 사라지게 된다.

② 노화가 일어나는 체세포 분열 횟수는 세포 나이에 따라 다르다.

③ 체세포에는 텔로머레이스를 자체적으로 생산해 내는 기능이 있다.

④ 헤이플릭은 세포가 분열하는 횟수에 한계가 있다는 것을 발견했다.

⑤ 텔로미어는 세포가 분열할 때 중요한 유전 정보가 손실되는 것을 막는다.

23 윗글을 읽은 학생이 <보기>를 접한 후 이끌어 낼 수 있는 내용으로 가장 적절한 것은? [3점]

<보기>

(가) 세계 최초의 포유동물 복제로 탄생한 새끼 양 돌리는 다 자란 양의 체세포의 핵을 복제하여 탄생하였다. 하지만 돌리는 새끼 양임에도 불구하고 복제 대상인 다 자란 양처럼 관절염과 같은 증상으로 고생하다가 오래 지나지 않아 죽게 되었다. 이것은 복제된 개체가 가진 유전자가 원본 유전자와 동일한 생체 시계를 가지고 있다는 점을 보여 준다.

(나) 암세포는 특이하게 텔로머레이스가 활성화되어 있어서 무제한적으로 세포 분열을 할 수 있다. 과학자들은 텔로머레이스의 작용을 차단하는 약물이 암과 싸우는 데 도움을 줄 수 있는지에 대한 연구를 진행하고 있다.

(다) 우리가 늙은 상태로 태어나지 않는 이유는 생식 세포가 나이를 먹지 않았기 때문이다. 생식원 세포의 분열 과정에서 생성된 생식 세포인 정자와 난자는 텔로미어가 짧아지지 않은 상태이다. 그러므로 정자와 난자가 결합하여 생겨난 수정란 역시 텔로미어가 짧아지지 않은 상태로 태어난다

① (가): 돌리가 병이 들어 일찍 죽은 것은 헤이플릭 한계를 반박할 수 있는 사례이겠군.

② (가): 돌리가 가진 체세포의 텔로미어 길이는 원본 체세포의 텔로미어 길이보다 길겠군.

③ (나): 암세포는 무제한적인 세포 분열로 인해 텔로미어 길이가 점점 짧아지겠군.

④ (나): 텔로머레이스가 활성화된 암세포는 세포 분열을 하지 못하고 노화되어 죽겠군.

⑤ (다): 생식원 세포의 분열 과정에는 텔로미어의 길이를 조절하는 텔로머레이스가 작용하겠군.

22 ③ 23 ⑤

과학 [22 ~23]‘텔로미어의 발견과 기능’

해제

이 글은 세포 노화의 원인과 텔로미어에 대해 설명하고 있다. 세포는 일정한 횟수의 분열을 하고 나면 노화되어 죽게 되는데, 이것을 ‘헤이플릭 한계’라고 부른다. 헤이플릭 한계와 세포 노화에 대한 원인은 1990년대 초에 텔로미어의 존재를 발견하게 되면서 밝혀지게 된다. 세포는 분열하면서 DNA가 복제되는데, 이때 DNA 전부가 복제되는 것이 아니라 DNA의 끝 부분은 복제되지 않고 사라지게 된다. 하지만 이렇게 복제되지 않고 사라지는 부분이 중요한 유전 정보를 담고 있는 DNA가 아니라 별로 중요하지 않은 텔로미어이다. 세포가 분열할 때마다 짧아지는 텔로미어가 더 이상 짧아질 수 없는 길이가 되면 세포는 노화되어 죽게 된다. 하지만 텔로미어의 길이를 늘려 주어 세포 분열을 통해 짧아지는 텔로미어의 길이를 안정화할 수 있는 텔로머레이스의 발견으로, 세포 노화 방지에 관한 연구가 진행되고 있다.

주제 텔로미어의 발견과 기능

• 1문단: 세포 노화의 원인과 텔로미어

• 2문단: 세포 분열에서 텔로미어의 기능

• 3문단: 텔로미어의 길이와 세포의 노화

• 4문단: 텔로머레이스의 발견과 세포 노화 방지 연구의 가능성

22 _ 세부 정보, 핵심 정보 파악 답 ③

정답이 정답인 이유

③ 텔로머레이스를 자체적으로 생산

4문단에서 텔로머레이스가 텔로미어의 길이를 늘려 주어 세포의 분열을 통해 짧아지는 텔로미어의 길이를 안정화할 수 있다는 내용이 제시되어 있다. 하지만 체세포에서 텔로머레이스를 자체적으로 생산해 내는 기능이 있다는 내용은 이 글에서 찾을 수 없다.

오답이 오답인 이유

① 점점 사라짐

2~3문단에서 세포가 분열하면서 DNA가 복제될 때마다 텔로미어의 길이는 점점 줄어들게 된다는 내용을 제시하고 있다.

② 체세포 분열 횟수

1문단에서 태아의 세포는 100번 정도 분열하고, 노인의 세포는 20~30회 분열한 뒤에 노화되어 죽는다는 내용이 제시되어 있다. 이는 노화가 일어나는 체세포 분열 횟수는 세포 나이에 따라 다르다는 점을 보여 준다.

④ 헤이플릭

1문단에서 헤이플릭이 생물이나 장기마다 세포 분열의 횟수가 정해져 있음을 발견했는데, 이를 ‘헤이플릭 한계’라고 부른다는 내용을 제시하고 있다.

⑤ 유전 정보의 손실을 막음

2문단에서 DNA가 복제될 때마다 DNA의 끝 부분은 복제되지 않고 사라지는데, 복제되지 않고 사라지는 것은 DNA의 중요한 유전 정보를 담고 있는 부분이 아니라, DNA의 끝에 붙어 있는 텔로미어라고 제시하고 있다.

23 _ 구체적 상황에 적용하기 답 ⑤

정답이 정답인 이유

⑤ 생식원 세포의 분열 과정

텔로미어의 길이가 짧아지지 않은 상태로 생식 세포가 생성되는 것은 생식원 세포의 분열 과정, 즉 생식 세포가 생성되는 과정에는 텔로머레이스가 작용하여 생식원 세포의 텔로미어 길이를 조절하기 때문이다.

오답이 오답인 이유

① 헤이플릭 한계를 반박할 수 있는 사례

복제 양 돌리가 늙은 양처럼 병이 들고, 일찍 죽은 것은 이미 텔로미어가 짧아진 체세포를 복제하여 태어났기 때문이다. 그러므로 돌리가 병이 들어 일찍 죽은 것은 세포 분열 횟수의 한계가 있다는 헤이플릭 한계를 반박하는 사례가 아니다.

② 돌리가 가진 체세포의 텔로미어 길이

(가)에서 복제 양 돌리는 다 자란 양의 체세포를 복제하여 태어났기 때문에, 새끼 양 돌리가 가진 체세포는 원본 체세포만큼 텔로미어의 길이가 짧아진 상태에서 태어났다. 그러므로 돌리가 가진 체세포의 텔로미어 길이가 원본 체세포의 텔로미어 길이보다 길다는 내용은 적절하지 않다.

③ 텔로미어 길이가 점점 짧아짐

암세포는 텔로머레이스가 활성화되어 있어 무제한적으로 세포 분열을 할 수 있다. 이는 텔로머레이스가 텔로미어 길이가 짧아지지 않게 방지하기 때문이다. 그러므로 텔로미어 길이가 점점 짧아진다는 내용은 적절하지 않다.

④ 텔로머레이스가 활성화된 암세포

텔로머레이스가 활성화된 암세포는 무제한적으로 세포 분열을 할 수 있다. 그러므로 텔로머레이스가 활성화된 암세포가 세포 분열을 하지 못하고 노화되어 죽을 것이라는 내용은 적절하지 않다.