Ⅲ-3. 방어 작용

09. 우리 몸의 방어 작용

정답과 해설

[정답] ③

ㄱ. 병원체의 표면 물질에 따라 생성되는 항체의 항원 결합 부위의 구조가 달라졌으므로 병원체의 표면 물질이 항원으로 작용한다.

해설

ㄴ. 항체 Ⅰ과 항체 Ⅲ은 X2의 표면 단백질과 결합 부위가 일치한다.

ㄷ. X1을 이용하여 만든 백신은 이에 결합할 수 있는 항체 Ⅰ을 생산하는 기억 세포의 형성을 유도한다.

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[정답] ➀

ㄱ. 구간 Ⅰ은 바이러스에 대한 항체가 만들어지기 전에 면역 단백질 Y에 의해 바이러스 X의 수가 감소하는 구간으로, 1차 방어 작용에 해당한다.

해설

ㄴ. 구간 Ⅱ에서는 바이러스 X에 대응하는 항체가 만들어지고 있으므로 항체를 생산하는 형질 세포가 있다.

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ㄷ. 면역 단백질 Y는 병원체의 종류에 관계없이 비특이적으로 작용한다.

[정답] ➀

ㄱ. 보조 T 림프구는 대식 세포를 통해 항원의 종류를 인식한다.

해설

ㄴ. 구간 I에서 항체 농도가 감소하는 것은 형질 세포(㉡)의 수가 감소하기 때문이다. ㉠은 기억 세포, ㉡은 형질 세포이다.

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ㄷ. 구간 Ⅱ에서는 세균의 2차 침입에 의해 2차 면역 반응이 일어나고 있다. 2차 면역 반응이 일어날 때는 기억 세포(㉠)가 형질 세포(㉡)로 빠르게 분화하여 다량의 항체를 생성한다.

[정답] ➃

대식 세포는 백혈구의 일종으로 감염 즉시 비특이적으로 세균을 제거하는 식균 작용을 담당한다. 림프구는 대식 세포가 식균 작용을 하고 항원을 제시하면 이를 인식하여 세포성 면역이나 항체를 생산하여 항원을 제거하는 체액성 면역에 관여하는 세포이다. 그러므로 감염 후 시간이 지나면서 세균 X가 제거되는 C는 정상 생쥐이고, 감염 직후 세균 X의 수가 급격히 증가한 A는 대식 세포가 결핍된 생쥐이다. 따라서 B는 림프구가 결핍된 생쥐이다.

해설

ㄴ. 감염 초기인 구간 Ⅰ에서는 X에 대한 식균 작용이 활발할수록 세균 X의 수가 감소한다. 따라서 대식 세포가 없는 A에서보다 대식 세포가 있는 B에서 X에 대한 식균 작용이 활발하게 일어난다.

ㄷ. 항체의 생성에는 림프구가 필요하다. 따라서 B는 항체를 생성하지 못하므로 구간 Ⅱ에 X에 대한 항체 농도는 B에서보다 C에서 높다.

ㄱ. A는 감염 초기에 효과적으로 세균 X를 제거하지 못하여 세균 X의 수가 급격히 증가하였으므로 대식 세포가 결핍된 쥐이다.

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[정답] ➀

ㄱ. 보조 T 림프구의 도움으로 B 림프구가 항체를 생성하여 체액으로 내보내는 것으로 체액성 면역이다.

해설

ㄴ. 보조 T 림프구의 자극으로 형질 세포와 기억 세포로 분화되는 것은 B 림프구이다. B 림프구는 골수에서 생성되어 골수에서 성숙된다.

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ㄷ. X가 2차 침입하면 기억 세포가 형질 세포로 분화되어 형질 세포로부터 항체가 생성된다.

[정답] ➀

ㄱ. A를 X에 주사했을 때 A에 대한 항체가 생성되었으므로 X에서는 체액성 면역 반응이 일어났다.

해설

ㄴ. 형질 세포는 항체를 생산하는 세포이며, 기억 세포로 분화하지 않는다.

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ㄷ. B의 경우 1차 주사 후 형질 세포는 생성되었지만 기억 세포는 생성되지 않아 B의 2차 주사 후에도 기억 세포에 의한 2차 면역 반응은 일어나지 않았다.

[정답] ➀

ㄱ. (가)의 Ⅰ은 세균 X에 감염된 후 비만 세포가 분비하는 화학 신호 물질(히스타민)에 의해 감염 부위 주변의 모세 혈관이 확장되어 백혈구(대식 세포)가 빠져나와 식균 작용으로 세균 X를 제거하는 염증 반응을 나타낸 것이다.

해설

ㄴ. (가)의 Ⅱ는 대식 세포가 세균 X의 항원을 제시하면 보조 T 림프구가 활성화되어 B 림프구가 형질 세포로 분화되어 항체를 생성하는 면역 반응을 나타낸 것이다. Ⅱ의 첫 번째 칸에는 세균 X를 식균 작용으로 제거하는 대식 세포(백혈구)와 보조 T 림프구가 표현되어 있고, 두 번째 칸에는 보조 T 림프구와 B 림프구 및 형질 세포가 표현되어 있다.

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ㄷ. 형질 세포는 기억 세포로 분화하지 않는다.

[정답] ➄

ㄱ. A를 1차 주사하였을 때에 비해 A를 2차 주사하였을 때 A에 대한 항체의 농도가 급속히 증가하므로, 구간 Ⅰ에는 A에 대한 기억 세포가 존재한다.

해설

ㄴ. 구간 Ⅱ에서 B에 대한 항체 농도가 증가하므로, B에 대한 체액성 면역 반응이 일어난다.

ㄷ. 구간 Ⅲ에서 A에 대한 항체가 급속히 증가하고, 항체들은 A를 인식하여 항원 항체 반응을 일으킨다. 항원 항체 반응은 특이적 면역(방어) 작용이므로, 구간 Ⅲ에서는 A에 대한 특이적 면역(방어) 작용이 일어난다.

[정답] ①

ㄱ. (가)의 염증 반응과 식균 작용은 병원체의 종류에 관계없이 동일한 방식으로 일어나는 비특이적 면역 반응(방어 작용)이다.

해설

ㄴ. ㉡은 형질 세포로 분화하는 B 림프구로, 골수에서 생성되고 성숙한다. T 림프구(㉠)는 골수에서 생성된 후 가슴샘에서 성숙한다.

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ㄷ. 제시된 자료는 어떤 사람이 세균 X에 처음 감염되었을 때 나타나는 면역 반응이므로 (나)에서 X에 대한 1차 면역 반응이 일어났다.

[정답] ④

ㄴ. 구간 Ⅰ에서 항체의 농도가 증가하는 것은 B 림프구로부터 분화한 형질 세포에서 항체가 생성되기 때문이다. 1차 면역 반응과 2차 면역 반응에서 모두 항체를 생성하는 세포는 형질 세포이다.

해설

ㄷ. X가 2차 침입했을 때에는 1차 침입했을 때에 비해 항체 농도가 급격하게 증가하는데, 이것은 X가 1차 침입했을 때 생성된 기억 세포가 빠르게 증식하고 형질 세포로 분화하여 항체를 다량 생성하기 때문이다. 따라서 구간 Ⅱ에는 X에 대한 기억 세포가 있다.

ㄱ. ㉠은 형질 세포와 기억 세포로 분화하는 B 림프구이다. B 림프구를 활성화시켜 분화를 촉진하는 ㉡이 보조 T 림프구이다.

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[정답] ➀

ㄱ. 세균 p에 감염된 적이 있는 쥐는 면역 반응이 일어나 혈청 X에는 세균 p에 대한 항체가 존재한다.

해설

ㄴ. 열처리를 하면 항체의 주성분인 단백질이 변성되어 작용을 하지 못하게 된다. 실험 IV에서는 열처리한 X는 항체가 변성되었고, Y는 항체가 없으므로 ㉠은 질병 P가 발병한다. 실험 V에서 열처리 안 한 X에 있는 항체로 인해 질병 P가 발병하지 않는다.

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ㄷ. IV의 쥐는 B 림프구가 형질 세포로 분화되는 기능이 상실되어 항체를 생성하지 못하고, X를 열처리하여 항체가 변성되었으므로 체액성 면역이 일어나지 않는다.

[정답] ③

바이러스 X에 감염된 생쥐 A에서는 바이러스 X에 대한 면역 반응이 일어나 바이러스 X에 대한 정보를 가지는 보조 T 림프구와 바이러스 X에 대한 항체가 생성되며, 항체는 혈청에 들어 있다. 따라서 혈청을 받은 생쥐 B는 바이러스 X에 대한 항체를 가지게 되고, 보조 T 림프구를 받은 C는 바이러스 X에 대한 정보를 가지는 보조 T 림프구를 가지게 된다. 보조 T 림프구는 B 림프구가 형질 세포로 분화하는 과정을 촉진하며, 형질 세포는 항체를 생성 및 분비한다.

ㄷ. 생쥐 B에서보다 보조 T 림프구를 받은 생쥐 C에서 살아 있는 X가 더 적게 관찰되는 것으로 보아, 생쥐 A에게서 받은 보조 T 림프구에 의해 면역 작용이 증가한 것을 알 수 있다.

해설

ㄱ. 생쥐 B는 생쥐 A에게서 혈청에 들어 있는 항체만을 받았으므로, 과정 (다)에서 처음으로 바이러스 X에 감염된 것이다. 그러므로 바이러스 X에 대한 1차 면역 반응이 일어난다.

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ㄴ. 보조 T 림프구는 B 림프구가 형질 세포로 분화하는 과정을 촉진하며, 식균 작용은 하지 않는다. 식균 작용은 백혈구와 같은 대식 세포가 담당한다.

[정답] ➃

ㄴ. (나)에서 죽은 X(세균: 항원)를 생쥐 Ⅱ에 주사하면 1차 면역 반응이 일어나 B 림프구는 기억 세포와 형질 세포로 분화된 후 형질 세포가 항체를 생성한다. (마)에서 생쥐 Ⅱ에 세균 X를 감염시키면 1차 면역 반응 때 생성된 기억 세포가 형질 세포와 기억 세포로 빠르게 분화되어 다량의 항체를 생성하는 2차 면역 반응이 일어난다. 1, 2차 면역 반응은 항원 항체 반응에 의해 병원체를 인식하여 일어나는 특이적 면역 작용이다.

해설

ㄷ. (마)에서 생쥐 Ⅲ은 생쥐 Ⅱ의 혈청(항체)을 주사하였으므로, 체내에 세균 X에 대한 항체가 존재한다. 따라서 항원인 세균 X를 감염시키면 항원 항체 반응이 일어난다.

ㄱ. (라)에서 생쥐 Ⅱ의 혈청(㉠)에는 항체만 들어 있다. B 림프구에서 분화된 기억 세포와 형질 세포는 세포 성분이므로 혈청에 들어 있지 않다.

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[정답] ➁

B에 주사한 ㉠이 혈청, C에 주사한 ㉡이 X에 대한 기억 세포이다.

해설

ㄷ. 구간 Ⅱ에서 X에 대한 항체가 생성된 것을 통해 X에 대한 특이적 면역 작용이 일어났음을 알 수 있다.

ㄱ. 혈청은 혈액의 액체 성분이므로 ㉠에는 형질 세포가 들어 있지 않다.

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ㄴ. 구간 Ⅰ에서 B에는 X에서 대한 기억 세포가 없다. 그러므로 구간 Ⅰ에서 나타난 X에 대한 면역 반응은 1차 면역 반응이다.

[정답] ➄

X*를 주사한 생쥐에서 X와 X*에 대한 항체가 생성되고, 항체가 생성된 이후에 X를 주사하여도 죽지 않는 것으로 보아 X*를 주사한 생쥐의 X에 대한 면역력이 강해진 것을 볼 수 있다. 이는 X*가 X에 대한 백신으로 작용하였기 때문이다. X를 약화시킨 X*를 생쥐에 주사하면 X와 X*에 대한 항체가 생성되고, X와 X*에 대한 기억 세포가 만들어진다.

해설

ㄱ. 구간 Ⅰ에서 X*에 대한 1차 방어 작용이 일어난다. 1차 방어 작용에는 염증 반응, 식균 작용 등이 있다.

ㄴ. X*를 2차 주사한 이후인 구간 Ⅱ에서 X*를 1차 주사할 때보다 많은 양의 항체가 생성된 것을 통해 2차 면역 반응이 일어났음을 알 수 있다.

ㄷ. X를 주사한 B가 죽지 않은 것은 X에 대한 항체가 다량으로 생성되었기 때문이다. 그러므로 B에게 X를 주사한 후 B에서 X에 대한 항원 항체 반응이 일어났다.

[정답] ➀

병원체의 병원성을 약화시켜 만든 백신을 주사하면 그 병원체에 대한 항체가 생성된다. 병원체만을 생쥐에 주사하면 생쥐가 죽지만 병원체와 항체를 모두 주사하면 생쥐는 산다. 그러므로 혈청 ⓐ에 포함된 항체는 세균 A에 대한 항체이며, 백신 ㉠은 세균 A의 병원성을 약화시켜 만든 것이다.

해설

ㄱ. ㉠은 A의 병원성을 약화시켜 만든 것이다.

ㄴ. 혈청은 혈액의 액체 성분만이 포함되어 있다. 그러므로 ⓐ에는 기억 세포가 없다.

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ㄷ. A에 대한 2차 면역 반응이 일어나기 위해서는 A에 대한 기억 세포가 존재해야 한다. 그러나 A를 주사하기 전 생쥐 Ⅳ에 A에 대한 기억 세포가 없으므로 (마)의 Ⅳ에서 A에 대한 2차 면역 반응은 일어나지 않았다.

[정답] ➃

B에 X를 1차 주사하였을 때는 1차 면역 반응이, 2차 주사하였을 때는 2차 면역 반응이 나타난다.

해설

ㄴ. 구간 Ⅰ에서 X에 대한 항체가 형성되고, 이 항체가 X와 항원 항체 반응을 하므로 구간 Ⅰ에서 X에 대한 체액성 면역 반응이 일어났음을 알 수 있다.

ㄷ. 구간 Ⅰ과 구간 Ⅱ에서의 항체 생성 속도와 최고 항체 농도를 비교해 보면 구간 Ⅱ에서 더 빠르게 항체가 만들어지고, 더 많은 항체가 만들어졌음을 알 수 있다. 이를 통해 구간 Ⅱ에서 X에 대한 2차 면역 반응이 일어났음을 알 수 있다.

ㄱ. 혈액에서 세포 성분을 제외한 액체 성분이 혈청이므로 ㉠에는 X에 대한 T 림프구가 들어 있지 않다.

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[정답] ④

혈청에는 항체가 포함되어 있으며, 특정 항원에 대한 기적 세포가 있는 개체에서는 기억 세포가 없는 개체에서보다 신속하게 다량의 항체를 생성한다. ⓐ는 X에 대한 기억 세포, ⓑ는 혈청이다.

해설

ㄱ. ⓐ를 주입한 ㉡에서는 2차 면역 반응이 일어나고, ⓑ를 주입한 ㉢에서는 1차 면역 반응이 일어났으므로 ⓐ는 X에 대한 기억 세포이다.

ㄴ. 구간 Ⅰ에서 X에 대한 항체가 X와 반응을 하여 항원을 제거하는 체액성 면역 반응이 일어났다.

ㄷ. 구간 Ⅱ에서 X에 대한 항체 농도가 증가한 것을 통해 X에 대한 B 림프구가 형질 세포로 분화하였다는 것을 알 수 있다.

[정답] ➄

응집원 ㉠과 응집소 ㉡이 무엇인지 알 수는 없지만, 응집원 ㉠과 응집소 ㉡을 모두 가진 학생이라고 한다면 A형이거나 B형이다. 왜냐하면 AB형이라면 응집소가 없고, O형이라면 응집원이 없기 때문이다. 그리고 응집원 ㉠을 가진 학생은 이 집단에 응집원 A와 B를 모두 가지는 AB형인 학생의 수가 더해진 것이므로 두 경우의 학생 수 차이인 11명(38-27)이 AB형인 학생 수이다. 또, 응집소 ㉡을 가진 학생 수에는 응집소 α와 β를 모두 가지는 O형인 학생의 수가 더해진 것이므로 두 경우의 학생 수 차이인 28명(55-27)이 O형인 학생 수이다. 만일 응집원 ㉠이 A라면 A형이 27명이고, B형은 34명(100-27-11-28)이 되고, 응집원 ㉠이 B라면 B형이 27명이고, A형이 34명이 된다.

해설

ㄴ. 항 A 혈청과 항 B혈청 모두에 응집되는 혈액을 가진 사람은 혈액형이 AB형이므로 이 집단에는 11명이 있다.

ㄷ. 항 B 혈청에 응집되는 혈액을 가진 사람은 응집원 B를 가진 사람이므로 B형과 AB형이고, 항 B혈청에 응집되지 않는 혈액을 가진 사람은 A형과 O형이다. A형과 B형의 수는 알 수 없지만 이들 혈액형을 가진 학생 수의 차이는 7명(34-27)이고, AB형과 O형인 혈액형을 가진 학생 수의 차이는 17명(28-11)이다. 따라서 AB형이 속해 있는 항 B혈청에 응집되는 학생 수보다 O형이 속해 있는 쪽인 항 B혈청에 응집되지 않는 학생 수가 더 많다.

ㄱ. O형은 28명이지만 A형이나 B형 어느 한 쪽의 혈액형을 가진 학생 수가 34명이므로 O형의 학생 수는 두 번째로 많다.

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[정답] ➁

항 A 혈청과 항 B 혈청에서 모두 응집이 일어난 철수의 ABO식 혈액형은 AB형이다. 응집원 ㉠은 응집원 A나 B 중 하나이므로, 응집원 ㉠을 응집원 A 또는 응집원 B라고 가정하였을 경우 다음과 같다.

해설

첫 번째, 응집원 ㉠을 응집원 A라고 가정하면 AB형인 사람은 응집소를 갖지 않으므로, 응집원 ㉠(응집원 A)과 응집소 ㉡이 모두 있는 사람은 A형이 되고, 응집소 ㉡은 응집소 β이다. 응집소 ㉠(응집원 A)이 있는 사람의 수(79명)는 A형인 사람의 수와 AB형인 사람의 수를 합한 것과 같고, 응집원 ㉠과 응집소 ㉡(응집소 β)이 모두 있는 사람의 수(57명)는 A형인 사람의 수이다. 따라서 철수처럼 AB형인 사람의 수는 A형인 사람과 AB형인 사람의 수(79명)에서 A형인 사람의 수(57명)를 뺀 22명이다.

두 번째, 응집원 ㉠을 응집원 B라고 가정하면 응집원 ㉠(응집원 B)이 있는 B형인 사람과 AB형인 사람의 수는79명이고, 응집원 ㉠(응집원 B)과 응집소 ㉡(응집소 α)이 모두 있는 B형인 사람의 수는 57명이다. 따라서 이 경우에도 철수와 같이 AB형인 사람의 수는 22명이다.

[정답] ➄

ㄴ. ⓐ는 Rh 응집원이 있는 적혈구이고, ⓒ는 토끼에서 Rh 응집원이 있는 적혈구에 대해 만들어진 항체이므로 ⓐ와 ⓒ를 섞으면 응집 반응이 일어난다.

해설

ㄷ. Ⅰ의 혈액에서 응집이 일어난 것을 통해 Rh 응집원이 존재함을 알 수 있다.

ㄱ. 사람의 적혈구에 존재하는 응집원을 응집 반응으로 확인하는 것이므로 ㉠은 ⓑ(적혈구)가 아닌 ⓐ(혈청)이다.

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[정답] ➀

응집원 ㉡과 응집소 ㉣을 모두 가진 학생이 있으므로 ㉡이 응집원 A라면 ㉣은 응집소 β이고, ㉡이 응집원 B라면 ㉣은 응집소 α이다. ㉡이 응집원 A라고 가정한다면 ㉣은 응집소 β, ㉠은 응집원 B, ㉢은 응집소 α이다. 응집원 ㉡(A)과 응집소 ㉣(β)을 모두 가진 학생이 70명이므로 A형인 학생의 수는 70명이다. 응집원 ㉠(B)를 가진 학생이 74명이므로 B형인 학생과 AB형인 학생의 합이 74명이다. 따라서 O형인 학생의 수는 56명이다. 응집소 ㉢(α)를 가진 학생이 110명이므로 B형인 학생과 O형인 학생의 합이 110명이다. O형인 학생의 수가 56명이므로 B형인 학생은 54명이고 AB형인 학생은 20명이다. A형인 학생 수가 O형인 학생 수보다 많다는 조건을 만족하므로 ㉡은 응집원 A이다. Rh 응집원을 가진 Rh+ 학생이 198명이므로 응집원을 가지지 않는 Rh- 학생이 2명이다.

해설

ㄱ. O형인 학생 수는 56이고, B형인 학생 수는 54이므로 O형인 학생 수가 B형인 학생 수보다 많다.

ㄴ. AB형 학생 20명 중 1명은 Rh-, 19명은 Rh+이다.

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ㄷ. 항 A 혈청에 응집되는 혈액을 가진 학생은 A형인 학생과 AB형인 학생이다. A형인 학생과 AB형인 학생 수의 합은 90이다. 항 A 혈청에 응집되지 않는 혈액을 가진 학생은 B형인 학생과 O형인 학생이다. B형인 학생과 O형인 학생 수의 합은 110이다.

[정답] ②

ㄴ. 생쥐 Ⅱ에서 A에 대한 항체가 생성되었다. 이를 통해 B 림프구의 증식·분화로 형질 세포가 생성되어 항체를 분비하는 체액성 면역 반응이 일어났음을 알 수 있다.

해설

ㄱ. 혈청은 세포와 혈액 응고 관련 물질이 제거된 혈액의 액체 성분이므로, 형질 세포가 들어있지 않다.

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ㄷ. (마)의 Ⅴ가 생존한 것은 혈청 ⓑ에 A에 대한 항체가 있어 항원 항체 반응이 일어났기 때문이다. 그러나 혈청 ⓑ에는 A에 대한 기억 세포가 없으므로 (마)의 Ⅴ에서는 A에 대한 2차 면역 반응이 일어나지 않았다.