[理知논술/교과서로 논술 잡기]과학영역

글 싣는 순서(과학)
번호	주제	분류
1	물질대사	생물
2	소음	물리
3	전해질과 이온	화학
4	지각변동	지학
5	순환과 배설	생물
6	힘과 운동	물리
7	산과 염기의 반응	화학
8	날씨의 변화	지학
9	인체와 건강	생물
10	일과 에너지	물리
11	반응 속도	화학
12	해양의 성질	지학
13	자극과 반응	생물
14	전기와 자기	물리
15	공기	화학
16	태양계	지학
17	생식	생물
18	파동과 입자	물리
19	금속의 부식	화학
20	우주	지학
21	생태계와 환경오염	생물
22	에너지의 사용	물리
23	우리 주변의 화합물	화학
24	지구환경의 변화	지학

《‘교과서에 나오는 심화학습 문제에 통합교과형 논술 대비책이 숨어 있다.’ 서울대 등 주요 대학과 논술 전문가들의 한결같은 주장이다. 교과서를 통해 논술의 기초를 충분히 다질 수 있다는 것이다. 고교 교과서의 핵심 내용을 논술 준비 강의로 새 연재를 진행한다. 한 주는 사회와 과학, 한 주는 언어와 수리를 싣는다.》

짧은 시간에 과격한 운동 다음날 몸살 근육통 원인을 삼투의 원리로 설명하라

■ 주제: 인체와 건강

고등학교 시절 한번은 반 친구들이 약속이나 한 듯 몽땅 수학숙제를 단체로 안 해 온 적이 있었다. 화가 나신 선생님은 수학시간 내내 복도에서 앉았다 일어서기 단체기합을 주셨고, 우리는 그 다음 날 다리를 구부릴 수 없을 만큼 근육통이 심해져 수업시간에 모두 책상 밑으로 다리를 쭉 뻗은 채 수업을 들었고, 학교 계단을 오르내리는 것은 물론, 버스의 몇 계단을 오르는 게 힘들어 한동안 고생을 했던 기억이 난다.

꾸준한 운동이 건강에 도움을 준다는 것은 누구나 아는 당연한 사실이다. 그러나 이렇듯 평상시에는 운동을 잘 하지 않다가 의욕만 앞서 자신에게 무리한 운동을 갑자기 하게 되면 다음 날 몸살을 앓듯 온 몸이 뻐근하고 아팠던 경험을 누구나 한 번쯤은 해 보았을 것이다.

이렇게 몸에 맞지 않는 과격한 운동을 하고 나면 팔, 다리를 포함한 온 몸에 피로감이 느껴지고 정도가 심하면 근육통이나 쥐가 나는 경우도 발생한다. 이런 현상은 도대체 왜 일어나는 것일까?

[제시문 1]

우리가 살아 있는 것은 몸속에서 끊임없이 에너지가 나오기 때문이다. 체온을 유지하기 위해서도 에너지가 필요하고 뇌, 심장, 폐, 소화관 등 우리 몸 모든 기관의 활동에도 에너지가 필요하며 모든 근육 운동도 에너지를 소모하며 일어나는 활동이다. 이와 같이 에너지는 모든 생명활동에 필요하며, 에너지를 한순간이라도 얻을 수 없다면 생명을 더는 유지할 수가 없다. 우리가 숨을 쉬는 이유는 생명 유지에 필요한 에너지를 얻기 위해서이다. 호흡으로 생성된 ATP는 근육의 운동, 소장에서의 양분 흡수, 우리가 살아가거나 성장하기 위해 필요한 물질의 합성 등에 이용된다.

<천재교육 생물1 교과서>

[제시문 2]

에너지를 만들기 위해 인체 내에서 일어나는 호흡은 주로 유기호흡이다. 그러나 사람도 때로는 급격한 운동으로 몸에 산소 공급이 부족할 경우에는 무기 호흡을 하는데 이때 근육 세포에는 무기호흡으로 생긴 중간산물인 젖산이 근육세포 내부에 쌓이게 된다.

젖산은 주로 근육이나 동물조직에 존재하고 수용성이며 심한 운동을 하면 세포 내의 농도가 증가한다. 운동에 의한 근육의 피로는 젖산의 축적과 관계가 있다. 휴식 시에는 그 일부가 산화 분해 되지만 대부분 원래의 글리코겐으로 재합성된다.

[제시문 3]

삼투는 농도가 다른 두 용액 사이에 반투과성 막이 있을 경우 일어나는 현상이다. 반투과성 막은 크기가 큰 물질을 통과시키지 못하므로, 크기가 큰 용질의 이동을 처음부터 차단한 경우라고 볼 수 있다. 예를 들어 농도가 다른 설탕 수용액이 반투과성 막을 사이에 두고 양쪽에 있을 때, 설탕은 반투과성 막을 통과할 수 없으므로 농도 차이를 완화해 주기 위해 물이 이동하는 것이다. 삼투는 설탕의 형편에서 보자면 저농도 설탕에서 고농도 설탕으로 물이 이동한 것이지만, 물의 형편에서 본다면 고농도의 물에서 저농도의 물로 물이 이동한 셈이다. 이런 의미에서 삼투는 농도 평형을 이루기 위한 물질 이동으로서 확산의 일종으로 볼 수 있다.

[제시문 4]

감각기관에서 받아들인 자극은 뇌로 전달되는데, 자극을 뇌까지 전달하는 것은 우리 몸의 각 부분을 전화선처럼 연결해 주는 신경이다. 신경을 이루는 기본 단위는 뉴런이며, 뉴런은 신경세포체와 짧고 많은 수로 이루어진 수상돌기, 한 가닥으로 길게 뻗은 축색돌기로 구성되어 있다. 이 신경을 통해 인체의 모든 감각기관에서 감지한 감각을 뇌로 전달하고 운동명령을 근육에 전달시켜 우리가 원하는 대로 움직이는 것이 가능하게 한다. 우리 몸에는 약 1000억 개나 되는 매우 많은 신경세포가 골고루 퍼져 있어 신경을 둘러싼 다른 세포조직이 비대해지면 인근에 위치하는 신경을 눌러 통증이 뇌로 전달되는 경우가 있다.

■ 논제

오랫동안 운동을 하지 않다가 헬스장에서 무거운 운동기구를 드는 과격한 운동을 갑자기 하게 되면 다음 날 온몸이 몸살이 난 듯 쑤시고 아프다. 이렇게 운동을 한 뒤 근육통이 생기는 이유가 무엇인지 삼투의 원리를 적용하여 논술해 보시오.

(1) 논제가 묻는 내용의 핵심이 무엇인지 정리해 보시오.

(2) 논제를 해결하는 데 도움이 될 만한 관련 교과과정의 내용을 연상하여 빈칸에 적어보시오.

(3) 논제와 관련된 다음 물음에 답하시오.

1. 과격한 운동은 세포의 (1.유기, 2.무기) 호흡 비율을 증가시킨다.

2. 과격한 운동은 근육세포 내부의 ( )농도가 증가하는 현상을 유발시킨다.

3. 막을 경계로 농도 차이가 생기면 어떤 현상이 유발될까?

4. 삼투현상은 ( )농도에서 ( )농도로 ( )가 이동하는 현상이다.

5. 무기호흡으로 생성된 젖산의 농도 차이는 세포의 부피에 어떤 결과를 초래하는가?

6. 아프다는 감정을 느낄 수 있는 이유는 어떤 역할 때문일까?

(4) 논제의 핵심과 관련 교과과정이 충분히 연상되었다면 그것을 바탕으로 써야 할 글의 개요(밑그림)를 잡아 보시오.

(5) 주어진 논제에 대하여 논술하시오.

■ 정답 및 해설

(1) 짧은 시간에 과격한 운동을 하게 되면 필요한 에너지의 양은 증가하지만 호흡을 통한 산소의 공급이 이를 뒷받침하지 못하여 무기호흡이 일어난다. 무기호흡 비율이 증가할수록 중간산물인 젖산이 많이 생성되는데, 이 젖산이 근육세포 내부에 축적되는 양이 많아지면 세포 내부와 외부의 농도 차이로 인하여 근육세포가 팽창하는 삼투현상이 유발된다는 사실을 감지하라는 것이 논제의 핵심이다.

(2)

(3)

1. 무기

2. 젖산

3. 농도 차이로 인한 삼투현상이 유발된다.

4. 저, 고, 용매(물)

5. 세포 내부의 젖산 농도가 증가하면 세포 외부의 물이 유입되어 세포의 부피가 증가하게 된다.

6. 한마디로 신경 때문이다. 감각기관의 수용기에서 감지된 자극이 신경을 통해 대뇌로 전달되면 아프다는 감정을 느끼게 되는 것이다.

(4)

개 요	과격한 운동은 짧은 시간에 과도한 에너지를 요구 ― 근육세포의 무기호흡 유도 ― 근육세포 내부의 젖산농도 증가 ― 농도 차이에 따른 삼투현상 유발 ― 근육세포 팽창 ― 주변 신경이 팽창한 근육세포에 눌림 ― 뇌로 전달. 근육통 느낌

(5)

과격한 운동은 짧은 시간에 많은 에너지를 요구하므로 이럴 경우 근육세포가 유기호흡만으로 부족한 에너지를 충당하기 위하여 무기호흡을 진행하게 된다. 유기호흡의 분해산물은 물과 이산화탄소이지만, 무기호흡은 여기에다가 중간산물까지 생성되는 특성을 가지고 있다. 그중 인체 내에서 만들어지는 무기호흡의 중간산물은 젖산이라는 물질인데 수용성이라서 물에 잘 녹는 편이다.

무리한 운동이 계속되면 근육세포 내부의 젖산 농도는 점점 증가할 것이다. 젖산 농도가 증가할수록 근육세포 바깥의 체액과 농도차이가 심해져 삼투현상이 유발되며, 저농도에서 고농도로 용매가 이동하는 삼투현상의 원리에 따라 물이 젖산 농도가 증가한 근육세포 안으로 유입되어 근육세포가 팽창한다. 팽창한 근육세포가 주변을 지나는 신경을 압박하면 뇌로 통증이 전달되어 근육이 아프다는 느낌을 받게 되는 데 이것이 근육통이 느껴지는 이유라고 할 수 있다.

凉뵌