2016 고2 3월 학력평가 기출 지문 분석 및 배경 지식: 옥신의 역할과 작용 기전, 식물이 자라는 비밀

✨ 수능 국어 비문학 고득점을 위한 필수 배경지식: 옥신(Auxin)과 식물 생장 원리

🌱 "식물이 빛을 따라 자라는 이유, 단순히 햇빛 때문일까?"

식물은 스스로 움직일 수 없지만, 빛을 향해 성장하는 굴광성(Phototropism)을 보입니다.

이러한 현상의 중심에는 옥신(Auxin)이라는 호르몬이 있습니다.

오늘은 옥신이 식물 생장에 어떻게 작용하는지, 그리고 그 작용 기전과 응용 분야에 대해 알아보겠습니다.

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옥신(Auxin): 식물 생장의 핵심 조절자

✔ 옥신의 정의

• 옥신은 식물의 생장 호르몬 중 하나로, 줄기와 뿌리의 성장을 조절하는 역할을 합니다.
• 줄기의 생장점에서 생성되어 뿌리 방향으로 이동, 세포 신장을 유도합니다.
• 굴광성(빛을 향한 성장)과 굴중성(중력 방향 성장) 등의 방향성 생장에도 관여합니다.

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옥신의 주요 기능

1️⃣ 세포 신장 조절

• 옥신은 세포벽의 탄성을 높여 세포가 늘어나게 만듭니다.
• 결과적으로 식물이 성장하는 데 중요한 역할을 합니다.

2️⃣ 뿌리 형성과 분화 촉진

• 옥신은 새로운 뿌리의 형성을 유도하고, 세포의 분화를 촉진합니다.

3️⃣ 굴광성(Phototropism) 유도

• 옥신이 빛의 반대 방향으로 이동하여 해당 부위의 세포 신장을 촉진, 식물이 빛을 향해 휘어지게 함.

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옥신의 작용 기전: 식물이 성장하는 방식

📌 단순히 시간이 지나면 식물이 크는 것처럼 보이지만, 이 과정은 매우 정교한 생화학적 반응의 결과입니다.

✔ 옥신이 작용하는 단계별 과정

1️⃣ 옥신의 세포질 유입

• 옥신은 이온화된 형태(IAA⁻)와 이온화되지 않은 형태(IAA)로 존재.
• 이온화되지 않은 옥신은 확산을 통해 세포막을 통과하지만,
• 이온화된 형태는 옥신 유입 수송체를 통해 세포 안으로 들어감.

2️⃣ H⁺(수소 이온) 펌프 활성화 → 세포벽 pH 감소

• 옥신이 세포 내로 들어오면 H⁺ 펌프를 활성화함.
• 이 펌프는 세포질의 수소 이온(H⁺)을 세포벽으로 이동시키며, 결과적으로 세포벽의 pH를 낮춤.
• 📌 세포벽의 pH가 낮아지면, 섬유소 간의 결합이 느슨해짐 → 세포가 늘어날 수 있는 환경 조성!

3️⃣ 세포 신장 유도 → 식물 성장

• 느슨해진 세포벽으로 인해 세포질로 물이 유입되면서 세포 내부의 압력이 증가.
• 결국 세포가 팽창하면서 식물이 성장하게 됨.

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옥신 이동과 PIN 단백질

✔ 옥신은 식물 내부에서 특정 방향으로 이동하며 작용.
✔ 이동 경로를 결정하는 것은 세포막에 존재하는 ‘PIN 단백질’.

📌 PIN 단백질이 하는 역할

• 옥신의 유출 경로를 조절, 옥신이 이동할 방향을 지정.
• 예: 빛이 닿지 않는 방향으로 옥신을 이동 → 해당 부위의 세포 신장 촉진 → 식물이 빛을 향해 휘어짐(굴광성).

🌞 즉, 빛을 받는 쪽에는 옥신이 적고, 반대쪽에는 많아서 식물이 빛을 향해 성장하게 되는 것!

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옥신의 응용: 농업 & 생명과학

옥신은 농업과 생명과학 분야에서도 다양하게 활용됩니다.

✔ 1. 작물 생산성 향상

• 옥신을 이용해 뿌리 발달을 촉진하고 작물의 생장 속도를 증가시키는 연구 진행.

✔ 2. 식물 조직 배양

• 조직 배양 과정에서 세포 분화와 뿌리 형성을 유도하는 핵심 물질.

✔ 3. 잡초 제거제(제초제)

• 특정 농도의 옥신을 사용해 잡초의 과도한 성장을 유도하고 제거하는 방법 활용.

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옥신과 수능 과학 비문학

📖 옥신의 작용 원리를 이해하면, 수능 생명과학·과학 지문을 보다 쉽게 분석할 수 있습니다.

✅ 이 개념을 알고 있다면, 식물 생장 관련 지문에서 정보 처리 속도가 빨라지고, 문제 해결력이 향상됩니다.

📌 복잡한 생명과학 원리를 직관적으로 이해하면, 독해 속도도 자연스럽게 증가!

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