제 3강 식물의 구조와 기능 - 뿌리와 줄기
1. 실험목표
1) 식물 기관들의 구조와 기능을 이해한다.
2) 뿌리, 잎, 줄기의 속 구조를 관찰하고 식물의 영양에서 각 기관이 하는 역할과 기능을 통합적으로 이해한다.
2. 실험 소개
초등 과학과 교육과정 내용 중 에서 ‘식물의 구조와 기능’ 단원과 관련된 실험 내용이다. 이 실험에서 는 식물 기관의 구조와 기능을 이해하기 위하여 식물의 각 기관을 돋보기나 현미경을 사용하여 관찰하고 실험을 통하여 식물의 영양기관인 뿌리, 줄기, 잎을 중심으로 각 기관의 기능을 이해하고, 식물 기관의 구 조와 기능 간의 관계를 통합적으로 이해한다.
3. 식물기관의 구조와 기능 1) 뿌리
(1) 뿌리의 구조
v 종단면의 구조
① 뿌리골무 : 뿌리의 가장 끝 부분으로 생장점을 보호한다.
a. 물관부 : 죽은 세포로 이루어져 있으며 위아래 세포 사이에 세포벽이 없는 긴 대롱 모양으로 세 포가 크다.(물과 무기 양분의 이동 통로)
▶ 이동경로: 뿌리털 → 피층 → 뿌리의 물관 → 줄기의 물관 → 잎맥의 물관 → 잎 b. 체관부 : 살아 있는 세포로서 위아래 세포 사이의 세포벽에 작은 구멍이 있다.
(유기양분인 포도당의 이동 통로)
▶ 이동경로: 잎 → 잎맥의 체관 → 줄기의 체관 → 열매, 줄기, 뿌리
c. 형성층 : 물관과 체관 사이에서 세포 분열을 하여 뿌리를 굵게 자라게 한다.(쌍떡잎식물과 겉씨 식물에만 있고, 외떡잎식물에는 없어 부피 생장을 하지 못한다.)
(2) 뿌리의 종류
1) 곧은뿌리 : 쌍떡잎식물의 뿌리 (원뿌리와 곁뿌리의 구별이 뚜렷하다.) 2) 수염뿌리 : 외떡잎식물의 뿌리
(3) 뿌리의 기능
1) 흡수 작용 : 농도가 낮은 흙 속의 물과 무기 양분이 농도가 높은 뿌리털 내부로 흡수된다.(삼투 현상) ☞ 삼투 현상 : 반투과성 막을 사이에 두고 두 용액의 농도가 다를 때 농도가 낮은 쪽에서 높은 쪽으
로 용매가 이동하는 현상.
2) 지지 작용 : 뿌리는 땅속 깊이, 길게 뻗어 있어서 식물체를 지탱해 준다.
3) 호흡 작용 : 뿌리는 흙 속의 산소를 흡수하여 호흡한다.
3) 저장 작용 : 광합성에 의해 만들어진 유기 양분이 체관을 통해 이동된 후 여러 가지 형태로 변화되어 저장된다.
☞ 참고 사항 : 뿌리의 변태
1) 저장뿌리 : 물관 주위에 작은 형성층이 많이 만들어지고, 이 형성층이 유조직 세포를 만들어 냄으 로써 뿌리 전체가 비대해져 양분을 저장하게 되는 뿌리이다.
예) 고구마, 달리아, 무, 당근 등
2) 부착뿌리 : 다른 물체에 붙어 자란다. 예) 담쟁이덩굴, 송악 등 3) 기생뿌리 : 기생 식물이 숙주에 붙어 기생할 때 만들어진다.
예) 새삼, 실새삼, 겨우살이 등
4) 공기뿌리 : 산소가 결핍된 늪지에서 뿌리의 일부가 공기 중에 노출되어 호흡을 할 수 있게 한다.
예) 옥수수, 풍란, 석곡 등
2) 줄기
(1) 줄기의 구조 v 줄기의 단면
v 물관과 체관의 비교
물 관 체 관
이동물질 물, 무기양분 유기양분
위 치 관다발 안쪽 관다발 바깥쪽
세포벽 두껍다 얇 다
v 쌍떡잎식물과 외떡잎식물의 관다발 비교
쌍떡잎식물 외떡잎식물
뿌 리 원뿌리, 곁뿌리 수염뿌리
잎 맥 그물맥 나란히맥
관다발통로 규칙적임 불규칙함
형성층 있음(부피생장 함) 없음(부피생장 못함)
식물의 예 봉선화, 무궁화, 참나무 보리, 옥수수, 억새
v 줄기의 기능
지지작용, 운반작용, 호흡작용, 저장작용(선인장, 연, 감자, 양파)
① 풀줄기 : 1-2년 산다. 예) 벼, 옥수수, 강아지풀 등
② 나무줄기 : 여러 해 산다. 예) 소나무, 은행나무 등
☞ 나이테 : 사계절이 뚜렷한 지역에서 자라는 나무는 계절에 따라 형성층의 생장 속도가 달라 봄부터 여름까지는 두껍게 자라고 가을부터 겨울까지는 얇게 자라 뚜렷한 테가 생긴다.
<강의용 PPT자료>
<학생활동지>
식물 뿌리의 물 흡수
년 월 일 반 이름
1. 실험목표
1) 물이 식물 뿌리에서 흡수되는 원리를 이해한다.
v 실험 준비물
Ÿ 500 mL 비커 2개, 물, 소금, 여러 식물의 뿌리 조각과 잎, 줄기(배추, 시금치, 당근, 감자, 쑥갓 등)
v 실험 과정
① 비커 (가)에는 물을 넣고 비커 (나)에는 진한 소금물을 넣는다.
② 5 mm 두께로 자른 당근 조각이나 감자 조각, 여러 식물의 잎, 줄기 등을 2개씩 준비하여 각각의 비 커에 하나씩 넣는다.
③ 20분 후에 뿌리 조각이나 잎, 줄기 부분이 어떻게 변했는지 관찰하고, 1시간 후에 다시 관찰한다. → 두 비커의 물 속에 담긴 식물의 부분은 20분 후와 1시간 후에 어떻게 변했는가?
(가) (나)
v 유의 사항
Ÿ 식물의 뿌리, 줄기, 잎은 싱싱한 것을 사용한다.
Ÿ 당근이나 감자와 같이 단단한 조직은 결과가 쉽게 나타나지 않으므로 얇게 자르도록 한다.
2. 결과 및 토의
1) 시간이 지남에 따라 두 가지 비커의 식물체에는 어떤 변화가 생겼는가?
비커 (가) - 물 (나) - 소금물
변화
2) 어느 비커에서 식물체 안으로 물이 들어가고, 어느 비커에서 식물체 밖으로 물이 빠져나왔다 고 생각하는가? 또, 이것을 어떻게 알 수 있는가?
3) 다음 그림은 두 비커 속에 들어 있는 물과 소금물, 그리고 각 식물 속에 들어 있는 물 분자와 용질 분자를 모식적으로 나타낸 것이다. 각 비커에서 물의 이동 방향을 그림에 표시하고, 물 의 이동 방향은 용질의 농도와 어떤 관계가 있는지 알아보자.
4) 이 실험의 결과를 통해 내릴 수 있는 결론을 다음과 같이 정리하였을 때 밑줄친 곳에 알맞은 말을 쓰시오.
∘물은 농도가 곳에서 곳으로 이동한다. 이러한 현상을 이라고 한다.
∘뿌리에서 물이 흡수되는 이유는 뿌리털 바깥의 농도가 뿌리털 안의 농도보다 때문이다.
3. 더 생각해보기
1) 김치를 담그기 위해 배추를 소금에 절였을 때 배추가 시들해지는 이유는 무엇일까?
식물의 줄기 관찰
년 월 일 반 이름
1. 실험목표
1) 줄기의 단면을 관찰하여 그 구조와 기능을 관련지을 수 있다.
2) 쌍떡잎식물과 외떡잎식물의 줄기 구조의 차이점을 비교할 수 있다.
v 실험 준비물
Ÿ 식물(백합, 국화, 샐러리), 잉크(색소), 시험관, 시험관대, 페트리 접시, 비닐장갑, 면도칼, 가위, 흰 종이, 현미경
v 실험 과정
<백합과 국화 줄기의 물관 관찰>
① 시험관에 높이가 4~5cm 정도 되도록 잉크를 붓고, 시험관대에 꽂아둔다.
② 백합과 국화를 잉크가 담긴 시험관에 끝이 잠기도록 넣는다.
③ 약 30분 정도 백합과 국화에 잉크가 흡수되도록 기다린다.
④ 잉크가 흡수된 백합과 국화 줄기를 종단면과 횡단면이 보일 수 있도록 면도칼로 자른다.
⑤ 백합과 국화 줄기의 종단면 및 횡단면을 해부현미경으로 관찰한다.
<샐러리 줄기의 물관 관찰>
① 샐러리를 10cm 만큼 가위로 자른다.
② 페트리 접시(샬레)의 바닥을 적실 수 있을 만큼 잉크를 붓는다.
③ 샐러리 줄기 한쪽 면이 잉크에 잠기도록 세워둔다.
④ 약 15분 정도 샐러리에 잉크가 흡수되도록 기다린다.
⑤ 잉크가 흡수된 샐러리 줄기를 종단면과 횡단면이 보일 수 있도 록 가위로 자른다.
⑥ 샐러리 줄기의 종단면 및 횡단면을 눈으로 관찰한다.
v 유의 사항
Ÿ 면도칼과 가위를 사용할 때는 안전에 유의한다.
Ÿ 잉크가 손과 옷에 묻지 않도록 하고, 실험에 사용한 샐러리는 절대로 먹지 않는다.
2. 결과 및 토의
1) 다음 원 안에 관찰한 모양을 그리고, 잉크가 이동한 부분을 붉은색 펜으로 표시하자.
<백합 줄기의 종단면>
<국화 줄기의 종단면>
<샐러리 줄기의 종단면>
<백합 줄기의 횡단면>
<국화 줄기의 횡단면>
<샐러리 줄기의 횡단면>
2) 식물 줄기의 관다발은 각각 어떻게 배열되었나?
3) 각 식물들이 쌍떡잎식물인지 외떡잎식물인지 판단하고, 그렇게 생각한 이유를 써보자.
- 백합
- 국화