지문해설 | 23학년도 고3 6평 "혈병과 비타민K" 과학지문 Q10-13

2023학년도 고3 6평 국어 지문 속 비타민K, 혈액 응고, 혈병, 카르복실화를 설명합니다. 잘 와닿지 않아 어려웠던 과학기술을 쉽게 이해해 보세요 :) 

목차

2023학년도(2022년 시행) 고3 6평 국어 Q10-13 혈병과 비타민K

< 요약 >

 

비타민 K는 (1) 혈액의 응고와 (2) 혈액의 원활한 순환에 중요한 역할을 함

 

(1) 비타민 K와 혈액의 응고

• 혈액 응고 인자는 비타민 K-의존성 단백질로, 간세포에서 합성되어 비타민 K에 의해 활성화됨 (→ 비타민 K₁)
• 활성화된 프로트롬빈(혈액 응고 인자의 일종)은 혈병을 만드는 섬유소 단백질 피브린을 형성하는 작용을 함

(2) 비타민 K와 혈액의 원활한 순환

• MGP 단백질 역시 비타민 K-의존성 단백질로, 혈관 근육 세포에서 생성되어 비타민 K에 의해 활성화됨 (→ 비타민 K₂)
• 칼슘 보충제 섭취로 인해 진행되는 혈관 석회화를 억제하여 혈액이 원활하게 순환할 수 있도록 함

 

1문단

 

혈액은 세포에 필요한 물질을 공급하고 노폐물을 제거하는 역할을 합니다.

 

만약 혈관벽이 손상되면 혈액 손실을 막는 것이 중요한데, 이를 위해 혈액은 응고되며 혈액 응고 과정은 다음과 같습니다:

혈관벽의 손상 → 피브린(섬유소 단백질)이 모여 섬유소 그물을 형성 → 섬유소 그물과 혈소판 마개가 뭉쳐 덩어리를 형성 → 생성된 혈병을 통해 혈액이 응고

 

혈관 속에서도 생성되는 혈병은 혈전이라고 하는데,

혈관 내벽에 이물질이 쌓여 두꺼워지는 동맥 경화가 일어나면 그 부위에 혈전 침착, 혈류 감소 등이 일어나 혈액이 원활하게 순환하지 못하게 됩니다.

이물질이 쌓여 두꺼워진 동맥 내벽 (동맥 경화) → 혈액 속에서 형성된 혈전이 침전 → 혈류가 감소하여 혈액 순환이 원활하지 못하게 됨

 

혈액의 손실을 막고, 원활하게 순환할 수 있도록 유지하기 위해서 비타민 K가 중요한 역할을 합니다.

이어지는 내용에서 비타민 K가 어떻게 ▲혈액 응고를 가능하게 하고, ▲혈액의 원활한 순환을 돕는지 알아봅시다.

 

2문단

 

2문단은 비타민 K와 혈액 응고에 대한 내용입니다.

 

먼저, 비타민 K는 무엇일까요?

비타민 K = 지방에 녹는 물질로, 결핍하면 혈액 응고가 지연됨

 

그렇다면 비타민 K는 어떻게 혈액의 응고를 가능하게 할까요?

 

혈액 응고에는 단백질로 이루어진 다양한 인자들이 관여합니다.

 

혈액 응고 인자가 활성화되면, 다음의 과정을 거쳐 혈액 응고가 진행됩니다:

• 프로트롬빈 활성화 → 트롬빈으로 전환
• 전환된 트롬빈: 피브리노겐 → 피브린으로 전환
• 피브린: 섬유소 그물을 형성하고, 혈소판 마개와 뭉쳐 혈병을 형성 (1문단 참고)

 

그렇다면 혈액 응고 인자는 어떻게 활성화될까요?

그 과정은 다음과 같습니다:

간세포에서 합성된 혈액 응고 인자

비타민 K에 의해 카르복실화

카르복실화된 단백질이 칼슘 이온과 결합

혈액 응고 인자 활성화

 

즉, 혈액 응고 인자가 활성화되기 위해서는 비타민 K에 의해 카르복실화되는 것이 필수적인 것입니다.

이처럼 비타민 K에 의해 카르복실화되어야 활성화 가능한 단백질을 비타민 K-의존성 단백질이라고 합니다.

 

정리하자면, 비타민 K는 혈액 응고 인자를 활성화시켜 혈액 응고가 가능하게끔 하는 역할을 하는 것입니다.

 

3문단

 

비타민 K는 비타민 K₁과 비타민 K₂로 구분되며, 다음과 같은 특징을 가지고 있습니다:

	비타민 K₁	비타민 K₂
생성 방법	식물에서 합성됨	동물 세포에서 합성됨 / 미생물 발효로 생성됨
섭취 방법	녹색 채소 등	-

 

녹색 채소는 비타민 K₁을 충분히 함유하고 있어, 일반적으로는 혈액 응고에 차질이 생기지 않습니다.

즉, 일반적인 권장 식단 속 비타민 K만으로도 충분히 혈액 응고가 가능한 것입니다.

 

4문단

 

4문단부터는 혈액의 원활한 순환을 돕는 비타민 K의 두번째 기능을 설명합니다.

 

그전에 지문에서는 칼슘의 역설을 언급하는데,

이는 칼슘 보충제 섭취가 골밀도를 높이지 않고, 되려 혈액 내 칼슘 농도를 높여 혈관 질환을 유발할 수 있다는 것입니다.

<칼슘의 역설>
골다공증 방지를 위해 섭취한 칼슘 보충제 → 골밀도를 높이지 않고 혈액 내 칼슘 농도를 높임
→ 혈관 벽에 칼슘염이 침착됨 (혈관 석회화) → 동맥경화 및 혈관 질환 발생

 

칼슘으로 인해 유발되는 혈관 석회화는 비타민 K에 의해 예방될 수 있습니다.

혈관 석회화는 혈관 근육 세포 등에서 생성되는 비타민 K-의존성 단백질, MGP에 의해 억제되기 때문입니다.

즉, 비타민 K를 통해 MGP가 활성화되고, MGP는 혈관 석회화를 억제하여 혈액의 원활한 순환을 가능하게 합니다.

칼슘 보충제 섭취 ↓ 혈액 내 칼슘 농도 상승 ↓ 혈관 벽에 칼슘염 침착 ↓ 혈관 석회화 ↓ 동맥 경화 등 혈관 질환 발생	혈관 근육 세포에서 MGP 단백질 생성 ↓ 비타민 K에 의해 활성화 ↓ 혈관 석회화 억제
☞  ⚠️ 혈관 질환 유발	☞ 🔋 혈관 질환 예방

 

5문단

 

5문단에서는 앞서 3문단에서 언급되었던 비타민 K₁과 K₂의 특징에 더하여 추가적인 특징을 설명합니다:

	비타민 K₁	비타민 K₂
생성 방법	식물에서 합성됨	동물 세포에서 합성됨 / 미생물 발효로 생성됨
섭취 방법	녹색 채소 등	치즈, 버터 등 동물성 식품 / 발효 식품
활성 위치	간세포	간 외의 세포
활성 단백질	혈액 응고 인자(간세포)	MGP 단백질(간 외의 세포)
관여 기능	혈액의 응고	혈액의 원활한 순환

 

정리하자면, 비타민 K₁인지 K₂인지에 따라 비타민 K-의존성 단백질의 활성화를 유도하는 세포 위치가 달라

그에 따라 혈액 응고 또는 혈액 순환과 같이 관여하는 기능이 달라집니다.

 

그래서 일부 연구자들은 비타민 K의 권장량을 종류에 따라 구분하여 섭취할 것을 권고하기도 합니다.

 

13번 문제 풀이

• ① 비타민 K의 작용이 방해되면 MGP 단백질을 활성화하지 못해 혈관 석회화가 유발될 수 있음
• ② 피브린을 분해하는 것은 혈전의 섬유소 그물이 분해된다는 뜻이므로, 이미 뭉쳐 있던 혈전이 풀어질 수 있음
• ③ 헤파린은 비타민 K-의존성 단백질에 작용하지 않기 때문에 비타민 K-의존성 단백질인 혈액 응고 인자가 칼슘 이온과 결합하는 것과는 무관함
• ④ 비타민 K의 작용이 방해되거나 트롬빈의 작용이 억제되면 피브리노겐이 혈액을 응고시키는 피브린으로 바뀌지 않음
• ⑤ 피브린이 분해되거나 트롬빈의 작용이 억제되면 혈전을 생성하는 섬유소 그물의 형성이 억제됨