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경기과학고를 조기 졸업하고 KAIST와 경희대 한의대를 차례로 졸업한 뒤 NK학원의 원장으로 과학논술을 강의하고 있으며 NK 으뜸한의원 공동 원장을 맡고 있다. 평소 글쓰기에 관심이 많아 여러 매체에서 과학, 경제 칼럼니스트로 활동하고 있다.
A형은 소심하고 B형은 자기 주장이 강하다?
혈액형에 따른 성격분석이 과학적인지 따져봅시다.
Q 1
다음 제시문을 읽고 물음에 답하라.
(가) 혈액형 성격학은 1927년 일본에서 시작돼 1980년대 노미 도시타카에 의해 자리잡았다. 그는 수십만 건의 데이터를 분석해 혈액형에 따라 성격이 서로 다르다는 과학적인 결과를 얻었다고 주장한다.
혈액형이 질병과 관련 있다는 주장도 있다. 사람에 4가지 혈액형이 골고루 존재하는 이유가 균형 있게 바이러스와 세균을 방어하기 위해서라는 주장이다. O형은 바이러스성 질병에 강하고 A형과 B형은 세균성 질병에 강한데 이것은 두 가지 질병 모두에 대해 방어하기 위해서다.
(나) 사람의 혈액형을 분류하는 방법은 여러 가지다. 학자에 따라 이용하는 혈액형 항원의 종류가 500여 종이 넘는다. 우리가 흔히 사용하는 혈액형 분류는 ABO 혈액형이다. 적혈구 표면에 존재하는 항원 종류에 따라 4종류로 사람의 혈액형을 분류한다. 항원은 주로 당단백질이며 혈액형에 따라 다르게 나타나는 응집 반응은 항원-항체 반응이다. 혈액형에 따라 존재하는 항원과 항체는 다음과 같다.
응집소 α는 응집원 A와 응집반응을 일으키며 응집소 β는 응집원 B와 응집한다. AB형은 응집소가 없어 다른 모든 혈액형에게 수혈받을 수 있다. 그러나 응집원 A, B를 모두 갖기 때문에 다른 혈액형에게 수혈해 주는 일은 불가능하다.
(다) 유전자는 염색체 형태로 생식세포를 통해 자손에게 전해지며 사람은 46개의 염색체를 갖는다. 이 중 23개는 정자를 통해 아버지에게 물려받고 23개는 난자를 통해 어머니에게 물려받는다. 정자나 난자에 들어있는 염색체는 2개씩 쌍을 이루는데 이를 상동염색체라고 한다. 같은 형질(유전학적 특성)을 나타내는 유전자는 상동 염색체의 같은 위치에 존재한다. 하나의 형질을 나타낼 때는 항상 한 쌍의 유전자가 관여한다.
혈액형을 결정짓는 유전자는 A, B, O 세 종류다. 이들은 9번 염색체에 쌍으로 존재한다. A, B, O 유전자의 우열관계(우성과 열성의 유전자를 가지면 우성 형질이 표현됨)와 혈액형에 따른 유전자형은 다음과 같다.
(라) 사람의 형질은 수없이 많은 데 비해 염색체는 23쌍이다. 따라서 하나의 염색체에는 다른 형질을 나타내는 유전자가 여러 개 존재한다. 하나의 염색체에 여러개의 유전자가 동시에 존재하는 현상을 연관이라고 한다. 교차가 일어나지 않는 한 연관된 두 유전자는 유전적으로 같이 움직인다. <그림 3> 오른쪽에서 A와 B, a와 b는 항상 같이 유전돼 함께 형질을 발현한다.
(마) 다인자 유전에서 하나의 형질을 나타내는 다수의 유전자는 여러 염색체에 나눠 존재한다. 한 쌍의 유전자로 형질이 발현되는 단일인자 유전에서는 우성과 열성 형질이 뚜렷하게 표현되지만 다인자 유전은 여러 가지 형질이 나타난다. 단일인자 유전은 Rh혈액형과 같이 Rh+와 Rh- 두 종류로 형질이 뚜렷이 구별되지만 다인자 유전은 키나 피부색처럼 다양한 형질이 나타난다.
1) 제시문을 읽고 ABO 혈액형으로 인간의 성격이나 심리 또는 연애운을 예측하는 것이 타당한지 유전과 관련해 타당성을 서술하라.
2) 혈액형에 따라 바이러스나 세균에 대한 면역력이 다르다는 주장이 있다. 주장을 뒷받침할 근거를 예상하라.
전문가 클리닉
1) 혈액형으로 성격을 알 수 있다면 혈액형을 나타내는 유전자는 성격을 나타내는 유전자와 연관돼 있어야 합니다. 성격을 나타내는 유전자는 다인자 유전이므로 혈액형 유전자와 연관되기 힘들다는 점에 초점을 맞춰 글을 전개합니다.
2) 바이러스나 세균은 세포 표면에 있는 수용체에 대해 특이성을 갖고 수용체는 유전자에 의해 결정됩니다. 바이러스나 세균에 대한 면역력이 혈액형과 관련 있다면 유전자의 연관으로 설명됩니다.
1) 혈액형은 9번 염색체에 존재하는 한 쌍의 유전자에 의해 결정된다. 유전자에 의해 적혈구 표면에 존재하는 항원의 종류가 달라진다. 항원-항체 반응을 이용해 항원 종류를 알아낸 다음 인위적으로 4가지 혈액형으로 분류한다.
혈액형 유전자가 9번 염색체에 존재하고 성격을 나타내는 유전자도 9번 염색체에 존재하면 두 유전자는 같이 유전된다. 그러면 같은 혈액형을 가진 사람끼리 비슷한 성격을 갖는다. 하지만 성격과 혈액형은 서로 다른 유전 방식을 따른다. 혈액형은 4종류로 형질이 뚜렷하게 구분되는 단일인자 유전 방식으로 유전되나 성격은 정의하기 힘들 만큼 다양한 형질이 존재한다. 성격은 다인자 유전 방식을 따르므로 성격을 결정짓는 유전자는 여러 쌍 존재한다. 이 중 하나가 9번 염색체에 존재해 혈액형 유전자와 같이 유전된다 해도 나머지 유전자 쌍은 독립적으로 유전되므로 혈액형에 따라 성격이나 심리를 분류하고 결정하는 방식에는 충분한 과학적 근거가 없다.
2) 바이러스나 세균이 몸에 들어오면 증식을 위해 조직에 있는 세포로 침투한다. 이때 세포 표면에 존재하는 수용체에 결합하는데 세포 표면에 존재하는 수용체는 적혈구 표면에 있는 당단백질처럼 유전자에 의해 결정된다. 세포 표면에는 수많은 수용체가 존재하며 각 바이러스와 세균에 대해 특이적으로 결합한다.
혈액형을 나타내는 유전자와 바이러스나 세균이 침투할 때 결합하는 수용체의 유전자가 같은 염색체 상에 존재하고 이들이 연관돼 있다면 특정 혈액형에서 바이러스나 세균이 일으키는 질병 종류가 달라진다.
Q 2
다음 제시문을 읽고 물음에 답하라.
(가) 혈액은 조직을 순환하며 산소와 양분을 운반하고 이산화탄소와 노폐물을 제거한다. 이 과정에서 자연은 완충계를 이용해 산소를 운반하고 이산화탄소를 제거하기에 효율적인 방법을 제공한다. 혈액의 필수 성분인 혈장은 단백질, 금속이온, 무기인산 등 많은 성분을 함유한다. 적혈구는 헤모글로빈 분자뿐 아니라 탄산(H2CO3)의 형성과 분해를 담당하는 효소와 탄산무수물을 포함한다.
(나) 화학평형은 에너지가 낮은 쪽으로 가려는 에너지 요인과 좀 더 무질서한 상태로 가려는 무질서도에 의해 결정된다. 그로 인해 자연계의 화학반응은 언제나 에너지가 낮아지고 무질서도가 높아지는 방향으로 진행된다. 가역반응에서 화학평형은 온도, 압력, 농도에 영향을 받는다. 반응조건을 변화시켜 화학평형을 조절하는 원리를 르 샤틀리에 원리(평형 이동의 법칙)라고 한다. 이 법칙에 따르면 화학반응에서 반응조건이 변하면 변화를 줄이는 방향으로 반응이 진행된다. 발열반응이라면 온도를 낮출수록 정반응이 유리해지고 반응온도를 높일수록 역반응이 유리해진다. 물질 농도가 증가하면 증가한 물질의 농도를 낮추기 위해 반응이 진행되고 기체인 경우 외부 압력이 높아지면 압력을 줄이기 위해 기체 몰수가 큰 쪽에서 작은 쪽으로 반응이 진행된다.
(다) 완충 용액은 약한 산이나 약한 염기와 그 산의 염 또는 염기의 염을 혼합해 만든 용액이다. 완충 용액을 사용하면 산이나 염기가 소량 첨가될 때 pH 변화가 억제된다. 인체 혈액의 pH는 7.4이고 위액은 pH 1.5이다. pH는 적절한 효소의 작용과 삼투압 균형 유지에 결정적인 역할을 한다. pH값은 대부분 완충용액에 의해 유지되므로 완충용액은 화학적, 생물학적 계에서 항상성을 유지하는 데 중요하다.
공통이온 효과란 반응에 이미 존재하는 이온을 더 첨가했을 때 용액의 이온화 평형이 첨가된 이온의 농도가 감소하는 방향으로 이동해 새로운 평형상태에 도달하는 현상이다. 이 효과는 외부 영향을 감소시키는 방향으로 반응이 진행된다는 르 샤틀리에 원리로 쉽게 설명된다.
1) 혈액이 왜 완충 용액인지 그 원리를 설명하라.
2) 공통이온 효과와 완충 용액을 연관 지어 설명하라.
전문가 클리닉
1) 혈액은 완충 용액으로 산이나 염기가 소량 첨가돼도 pH가 변하지 않습니다. 혈액이 어떤 약산과 약산의 염으로 이뤄진 완충 용액이며 어떤 작용으로 pH를 일정하게 유지하는지 설명합니다.
2) 공통이온 효과란 반응에 이미 존재하는 이온을 첨가했을 때 첨가된 이온의 농도가 감소하는 방향으로 평형이 이동하는 현상입니다. 완충 용액은 약산와 약산의 염을 혼합하거나 약염기에 약염기의 염을 혼합해 pH 변화가 거의 없는 용액입니다. 두 사실을 연관 지어 설명합니다.
예시답안
1) 혈액은 물과 달리 완충효과가 있어 항상성을 유지한다. 혈액은 이산화탄소(CO2)가 혈액 속에 녹아 형성된 탄산(H2CO3)과 그 짝염기인 탄산수소이온에 의해 pH를 일정하게 유지한다. 짝산-짝염기에 의해 pH가 일정하게 유지되는 용액을 완충 용액이라 한다.
2) CH3COOH와 CH3COONa를 섞어 만든 완충용액의 예를 살펴보자.
완충 용액에 HCl을 더하면 용액 내에 H+가 많아진다. 그러면 공통이온 효과에 의해 역반응이 일어나 H+ 농도를 감소시키는 방향으로 평형이 이동한다. 수산화나트륨(NaOH)를 더하면 OH-가 H+와 반응해 H+가 감소하지만 정반응이 일어나 H+를 보충하므로 pH 변화가 거의 없다. 완충 용액은 공통이온 효과와 관련이 있다.
A형은 소심하고 B형은 자기 주장이 강하다?
혈액형에 따른 성격분석이 과학적인지 따져봅시다.
Q 1
다음 제시문을 읽고 물음에 답하라.
(가) 혈액형 성격학은 1927년 일본에서 시작돼 1980년대 노미 도시타카에 의해 자리잡았다. 그는 수십만 건의 데이터를 분석해 혈액형에 따라 성격이 서로 다르다는 과학적인 결과를 얻었다고 주장한다.
혈액형이 질병과 관련 있다는 주장도 있다. 사람에 4가지 혈액형이 골고루 존재하는 이유가 균형 있게 바이러스와 세균을 방어하기 위해서라는 주장이다. O형은 바이러스성 질병에 강하고 A형과 B형은 세균성 질병에 강한데 이것은 두 가지 질병 모두에 대해 방어하기 위해서다.
(나) 사람의 혈액형을 분류하는 방법은 여러 가지다. 학자에 따라 이용하는 혈액형 항원의 종류가 500여 종이 넘는다. 우리가 흔히 사용하는 혈액형 분류는 ABO 혈액형이다. 적혈구 표면에 존재하는 항원 종류에 따라 4종류로 사람의 혈액형을 분류한다. 항원은 주로 당단백질이며 혈액형에 따라 다르게 나타나는 응집 반응은 항원-항체 반응이다. 혈액형에 따라 존재하는 항원과 항체는 다음과 같다.
응집소 α는 응집원 A와 응집반응을 일으키며 응집소 β는 응집원 B와 응집한다. AB형은 응집소가 없어 다른 모든 혈액형에게 수혈받을 수 있다. 그러나 응집원 A, B를 모두 갖기 때문에 다른 혈액형에게 수혈해 주는 일은 불가능하다.
(다) 유전자는 염색체 형태로 생식세포를 통해 자손에게 전해지며 사람은 46개의 염색체를 갖는다. 이 중 23개는 정자를 통해 아버지에게 물려받고 23개는 난자를 통해 어머니에게 물려받는다. 정자나 난자에 들어있는 염색체는 2개씩 쌍을 이루는데 이를 상동염색체라고 한다. 같은 형질(유전학적 특성)을 나타내는 유전자는 상동 염색체의 같은 위치에 존재한다. 하나의 형질을 나타낼 때는 항상 한 쌍의 유전자가 관여한다.
혈액형을 결정짓는 유전자는 A, B, O 세 종류다. 이들은 9번 염색체에 쌍으로 존재한다. A, B, O 유전자의 우열관계(우성과 열성의 유전자를 가지면 우성 형질이 표현됨)와 혈액형에 따른 유전자형은 다음과 같다.
(라) 사람의 형질은 수없이 많은 데 비해 염색체는 23쌍이다. 따라서 하나의 염색체에는 다른 형질을 나타내는 유전자가 여러 개 존재한다. 하나의 염색체에 여러개의 유전자가 동시에 존재하는 현상을 연관이라고 한다. 교차가 일어나지 않는 한 연관된 두 유전자는 유전적으로 같이 움직인다. <그림 3> 오른쪽에서 A와 B, a와 b는 항상 같이 유전돼 함께 형질을 발현한다.(마) 다인자 유전에서 하나의 형질을 나타내는 다수의 유전자는 여러 염색체에 나눠 존재한다. 한 쌍의 유전자로 형질이 발현되는 단일인자 유전에서는 우성과 열성 형질이 뚜렷하게 표현되지만 다인자 유전은 여러 가지 형질이 나타난다. 단일인자 유전은 Rh혈액형과 같이 Rh+와 Rh- 두 종류로 형질이 뚜렷이 구별되지만 다인자 유전은 키나 피부색처럼 다양한 형질이 나타난다.
1) 제시문을 읽고 ABO 혈액형으로 인간의 성격이나 심리 또는 연애운을 예측하는 것이 타당한지 유전과 관련해 타당성을 서술하라.
2) 혈액형에 따라 바이러스나 세균에 대한 면역력이 다르다는 주장이 있다. 주장을 뒷받침할 근거를 예상하라.
전문가 클리닉
1) 혈액형으로 성격을 알 수 있다면 혈액형을 나타내는 유전자는 성격을 나타내는 유전자와 연관돼 있어야 합니다. 성격을 나타내는 유전자는 다인자 유전이므로 혈액형 유전자와 연관되기 힘들다는 점에 초점을 맞춰 글을 전개합니다.
2) 바이러스나 세균은 세포 표면에 있는 수용체에 대해 특이성을 갖고 수용체는 유전자에 의해 결정됩니다. 바이러스나 세균에 대한 면역력이 혈액형과 관련 있다면 유전자의 연관으로 설명됩니다.
1) 혈액형은 9번 염색체에 존재하는 한 쌍의 유전자에 의해 결정된다. 유전자에 의해 적혈구 표면에 존재하는 항원의 종류가 달라진다. 항원-항체 반응을 이용해 항원 종류를 알아낸 다음 인위적으로 4가지 혈액형으로 분류한다.
혈액형 유전자가 9번 염색체에 존재하고 성격을 나타내는 유전자도 9번 염색체에 존재하면 두 유전자는 같이 유전된다. 그러면 같은 혈액형을 가진 사람끼리 비슷한 성격을 갖는다. 하지만 성격과 혈액형은 서로 다른 유전 방식을 따른다. 혈액형은 4종류로 형질이 뚜렷하게 구분되는 단일인자 유전 방식으로 유전되나 성격은 정의하기 힘들 만큼 다양한 형질이 존재한다. 성격은 다인자 유전 방식을 따르므로 성격을 결정짓는 유전자는 여러 쌍 존재한다. 이 중 하나가 9번 염색체에 존재해 혈액형 유전자와 같이 유전된다 해도 나머지 유전자 쌍은 독립적으로 유전되므로 혈액형에 따라 성격이나 심리를 분류하고 결정하는 방식에는 충분한 과학적 근거가 없다.
2) 바이러스나 세균이 몸에 들어오면 증식을 위해 조직에 있는 세포로 침투한다. 이때 세포 표면에 존재하는 수용체에 결합하는데 세포 표면에 존재하는 수용체는 적혈구 표면에 있는 당단백질처럼 유전자에 의해 결정된다. 세포 표면에는 수많은 수용체가 존재하며 각 바이러스와 세균에 대해 특이적으로 결합한다.
혈액형을 나타내는 유전자와 바이러스나 세균이 침투할 때 결합하는 수용체의 유전자가 같은 염색체 상에 존재하고 이들이 연관돼 있다면 특정 혈액형에서 바이러스나 세균이 일으키는 질병 종류가 달라진다.
Q 2
다음 제시문을 읽고 물음에 답하라.
(가) 혈액은 조직을 순환하며 산소와 양분을 운반하고 이산화탄소와 노폐물을 제거한다. 이 과정에서 자연은 완충계를 이용해 산소를 운반하고 이산화탄소를 제거하기에 효율적인 방법을 제공한다. 혈액의 필수 성분인 혈장은 단백질, 금속이온, 무기인산 등 많은 성분을 함유한다. 적혈구는 헤모글로빈 분자뿐 아니라 탄산(H2CO3)의 형성과 분해를 담당하는 효소와 탄산무수물을 포함한다.
(나) 화학평형은 에너지가 낮은 쪽으로 가려는 에너지 요인과 좀 더 무질서한 상태로 가려는 무질서도에 의해 결정된다. 그로 인해 자연계의 화학반응은 언제나 에너지가 낮아지고 무질서도가 높아지는 방향으로 진행된다. 가역반응에서 화학평형은 온도, 압력, 농도에 영향을 받는다. 반응조건을 변화시켜 화학평형을 조절하는 원리를 르 샤틀리에 원리(평형 이동의 법칙)라고 한다. 이 법칙에 따르면 화학반응에서 반응조건이 변하면 변화를 줄이는 방향으로 반응이 진행된다. 발열반응이라면 온도를 낮출수록 정반응이 유리해지고 반응온도를 높일수록 역반응이 유리해진다. 물질 농도가 증가하면 증가한 물질의 농도를 낮추기 위해 반응이 진행되고 기체인 경우 외부 압력이 높아지면 압력을 줄이기 위해 기체 몰수가 큰 쪽에서 작은 쪽으로 반응이 진행된다.
(다) 완충 용액은 약한 산이나 약한 염기와 그 산의 염 또는 염기의 염을 혼합해 만든 용액이다. 완충 용액을 사용하면 산이나 염기가 소량 첨가될 때 pH 변화가 억제된다. 인체 혈액의 pH는 7.4이고 위액은 pH 1.5이다. pH는 적절한 효소의 작용과 삼투압 균형 유지에 결정적인 역할을 한다. pH값은 대부분 완충용액에 의해 유지되므로 완충용액은 화학적, 생물학적 계에서 항상성을 유지하는 데 중요하다.
공통이온 효과란 반응에 이미 존재하는 이온을 더 첨가했을 때 용액의 이온화 평형이 첨가된 이온의 농도가 감소하는 방향으로 이동해 새로운 평형상태에 도달하는 현상이다. 이 효과는 외부 영향을 감소시키는 방향으로 반응이 진행된다는 르 샤틀리에 원리로 쉽게 설명된다.
1) 혈액이 왜 완충 용액인지 그 원리를 설명하라.
2) 공통이온 효과와 완충 용액을 연관 지어 설명하라.
전문가 클리닉
1) 혈액은 완충 용액으로 산이나 염기가 소량 첨가돼도 pH가 변하지 않습니다. 혈액이 어떤 약산과 약산의 염으로 이뤄진 완충 용액이며 어떤 작용으로 pH를 일정하게 유지하는지 설명합니다.
2) 공통이온 효과란 반응에 이미 존재하는 이온을 첨가했을 때 첨가된 이온의 농도가 감소하는 방향으로 평형이 이동하는 현상입니다. 완충 용액은 약산와 약산의 염을 혼합하거나 약염기에 약염기의 염을 혼합해 pH 변화가 거의 없는 용액입니다. 두 사실을 연관 지어 설명합니다.
예시답안
1) 혈액은 물과 달리 완충효과가 있어 항상성을 유지한다. 혈액은 이산화탄소(CO2)가 혈액 속에 녹아 형성된 탄산(H2CO3)과 그 짝염기인 탄산수소이온에 의해 pH를 일정하게 유지한다. 짝산-짝염기에 의해 pH가 일정하게 유지되는 용액을 완충 용액이라 한다.
2) CH3COOH와 CH3COONa를 섞어 만든 완충용액의 예를 살펴보자.
완충 용액에 HCl을 더하면 용액 내에 H+가 많아진다. 그러면 공통이온 효과에 의해 역반응이 일어나 H+ 농도를 감소시키는 방향으로 평형이 이동한다. 수산화나트륨(NaOH)를 더하면 OH-가 H+와 반응해 H+가 감소하지만 정반응이 일어나 H+를 보충하므로 pH 변화가 거의 없다. 완충 용액은 공통이온 효과와 관련이 있다.
