제 4강 식물의 구조와 기능 - 잎

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제 4강 식물의 구조와 기능 - 잎

1. 실험목표

1) 식물의 잎의 겉모양과 속 구조를 안다.

2) 잎 단면의 관찰을 통해 식물의 영양과 관련한 잎의 주요 기능에 대해 안다.

2. 실험 소개

2009 개정 교육과정에 따른 과학과 교육과정 중 에서 5~6학년군 ‘(5) 식물의 구조와 기능’단원과 관련 된 실험 내용이다. 이 실험에서는 식물 기관의 구조와 기능을 이해하기 위하여 식물의 각 기관을 돋보기나 현미경을 사용하여 관찰하고 실험을 통하여 식물의 영양기관인 뿌리, 줄기, 잎을 중심으로 각 기관의 기능 을 이해하고, 식물 기관의 구조와 기능 간의 관계를 통합적으로 이해한다.

3. 식물기관의 구조와 기능 1) 잎

(1) 잎의 겉모양

1) 잎새 : 잎의 넓적한 부분으로 엽록체가 있어서 녹색이며, 잎맥이 퍼 져 있다.

2) 잎자루 : 잎새를 줄기에 연결시키는 부분으로 관다발이 있다.(외떡잎 식물에는 잎자루가 없다.)

3) 턱잎 : 잎자루 좌우에 한 쌍이 있으며, 어릴 때 눈을 싸서 보호한다.

☞ 갖춘잎 : 잎새, 잎자루, 턱잎을 모두 갖추고 있는 잎

(2) 잎의 단면 구조

• 표피 : 잎의 앞뒷면을 싸고 있는 한 층의 세포층. 엽록체가 없어 거의 투명하며 광합성을 하지 못함.

• 책상조직 : 표피세포 밑에 긴 모양의 세포로 치밀하고 규칙적임. 엽록체가 많아 광합성이 활발함.

• 해면조직 : 책상 조직 밑의 비교적 둥근 모양의 세포로 엉성하게 배열됨.

• 잎맥 : 물과 양분의 이동 통로 관다발이 있으며 잎을 지탱해준다. 위쪽은 물관 아래쪽은 체관이 분포 되어 있다.

• 공변세포 : 표피세포의 일부가 변형된 것으로 잎의 뒷면에 주로 분포하며 공기가 드나드는 통로를 만 들어 준다.

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☞ 잎의 변형 : 식물의 잎이 변하여 특수한 기능을 수행하는 예

• 덩굴손 : 물체를 잡는다.(완두, 호박, 오이 등)

• 바늘잎 : 몸을 보호하고 물의 증발을 막는다.(선인장)

• 저수잎 : 물을 저장한다.(용설란)

• 포충잎 : 곤충을 잡기에 알맞다.(파리지옥, 끈끈이주걱)

• 비늘잎 : 여러 겹의 비늘잎으로 되어 있다.(양파, 튤립)

2) 잎의 증산 작용

(1) 증산작용 ^: 식물체 내의 물이 잎의 기공을 통해 수증기 상태로 방출되는 현상 1) 증산 작용은 주로 잎에 있는 기공을 통하여 일어난다.

2) 뿌리를 통해 흡수한 물의 일부분은 식물의 생활에 이용되지만 대부분은 수증기가 되어 대기 중을 나 간다.

(2) 기공과 공변 세포 v 기공

① 두 개의 공변세포가 서로 마주 붙어 하나의 기공을 만든다.

② 기공은 산소와 이산화탄소, 물이 출입한다.

v 공변세포

① 표피세포의 일부가 변형된 것으로 반달 모양을 하고 있다.

② 엽록체가 있어 광합성을 한다.

v 기공의 개폐

① 기공 쪽의 세포벽이 반대보다 훨씬 두껍다.

② 공변세포가 물을 흡수하여 팽창하면 기공이 열리고 수축하면 닫힌다.

③ 기공은 주로 낮에 열리고 밤에 닫힌다.

(3) 증산작용의 조절 환경요인

기공 빛 온도 습도 바람 체내수분

열 림 강하다 높다 낮다 강하다 많다

닫 힘 약하다 낮다 높다 약하다 적다

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- 3 - (4) 증산작용의 효과

① 물상승의 원동력 : 증산작용에 의해 물을 위로 끌어올린다.

② 무기염류의 농축 : 잎에서 물만 증발되므로 무기 양분이 농축된다.

③ 체온조절 : 물이 증발할 때 기화열에 의해 체온이 높아지는 것을 방지한다.

(5) 식물에서 일어나는 물 상승의 원동력 : 증산작용, 물분자의 응집력, 근압, 모세관현상

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<강의용 PPT자료>

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<학생활동지>

잎의 공변세포 관찰

년 월 일 반 이름

1. 실험목표

1) 기공과 공변세포의 구조를 관찰한다.

2) 기공이 열리고 닫히는 원이를 이해한다.

v 실험 준비물

Ÿ 달개비 또는 자주달개비 잎, 현미경, 슬라이드 글라스, 커버 글라스, 핀셋, 10% 소금물, 스포이트

v 실험 과정

① 물이 든 페트리 접시에 담가 둔 달개비 잎을 꺾은 다음, 잎 뒷면의 투명한 조직 층을 핀셋으로 벗겨 낸다.

② 슬라이드 글라스 위에 달개비 잎의 표피 조각을 놓고 물을 한 방울 떨어뜨리고, 커버 글라스로 덮어 프레파라트를 만든다.

③ 현미경으로 낮은 배율에서 관찰한 다음, 고배율로 다시 관찰한다.

④ 달개비 잎의 표피에 10% 소금물을 떨어뜨린 다음 커버 글라스로 덮어서 현미경으로 관찰한다.

2. 결과 및 토의

1) 기공과 공변세포는 어떻게 생겼는가? 과정 3)에서 관찰한 공변세포를 그림으로 그려보자.

×

2) 표피에 물을 떨어뜨렸을 때와 소금물을 떨어뜨렸을 때 기공의 크기는 어떻게 다른가?

기공의 크기가 다른 이유는 무엇일까?

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3) 다음 자료를 보고 잎의 앞면과 뒷면에 분포하는 기공의 수를 비교해 보자.

<표> 식물 잎의 기공 수(개/cm²)

식물명 봉선화 완두 호박 라일락 옥수수 보리 수련

앞면 10,900 10,100 2,800 0 5,200 4,800 13,000

뒷면 31,500 21,000 26,900 33,000 6,800 3,200 0

위 자료로 알 수 있는 사실은 무엇인가?

4) 잎에서 공변 세포는 어떤 역할을 하는지 알아보자.

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식물의 증산 작용

년 월 일 반 이름

1. 실험목표

1) 식물의 잎에서 증산작용이 일어나는 장소 원리를 설명할 수 있다.

2) 증산작용에 영향을 주는 요인들을 실험을 통해 확인한다.

v 실험 준비물

Ÿ 기구: 증산 속도 측정 장치(1mL 피펫, 고무관, 주사기, 스탠드, 클램프), 광원, 알코올 램프, 면도칼, 성냥, 시계

Ÿ 재료: 자주 달개비(또는 봉숭아), 제라늄(또는 고추 모종), 염화코발트 종이, 셀로판지, 바셀린

v 실험 과정

◾ 잎의 증산 작용 관찰

잎의 증산작용을 확인하기 위하여 염화코발트 종이를 이용하여 잎 표면의 기공을 통하여 증발하는 수 증기를 확인한다.

① 염화 코발트 종이를 적당한 크기의 정사각형으로 잘라 자주 달개비 잎의 앞면과 뒷면에 놓고, 셀로판 지로 그 위를 감싼 다음 클립으로 잎과 염화코발트 종이, 셀로판지를 함께 고정시킨다.

(이 때 실험하기 전에 염화코발트 종이가 분홍색으로 변하였으면 불꽃에 1-2 분간 말려서 푸른색이 되게 하여 실험)

② 시간이 지남에 따라 염화코발트 종이의 색깔 변화를 관찰한다.

◾ 증산 작용에 미치는 환경 요인

식물의 줄기를 절단하여 물에 꽂으면 증산량에 해당하는 양의 물이 줄기 절단면을 통하여 흡수되는데 이 흡수량을 측정하는 간단한 장치를 이용하여 증산율에 미치는 환경 요인들을 알 수 있다.

① 1 mL 피펫의 한 쪽 끝을 길이 20cm의 고무관 끝에 연결 하고 다른 끝은 T자 관 끝에 연결한다. 또 다른 길이 20cm의 고무관을 T자 관에 연결하고 이 고무관의 한쪽 끝에는 작은 클램프를 끼워둔다.

② 짧은 고무관을 주사기 끝에 연결하고 다른 끝은 T자 관에 연결한다. 주사기의 피스톤을 완전히 집어넣은 상태에서 시작하도록 한다.

③ 앞에서 만든 증산 작용 측정 장치를 물속에 집어넣고 주사 기의 피스톤을 끌어내서 주사기 안에 물이 들어가게 한다.

.④ 화분에서 자른 제라늄(또는 봉숭아) 줄기를 물속에서 다시 잘라서 줄기 끝에 공기 방울이 생기지 않게 한다.

⑤ 식물의 줄기와 증산 측정 장치가 모두 물속에 있는 상태에

서 줄기를 한 쪽 고무관에 약 5cm 들어가도록 끼워 넣고 클램프로 단단하게 조인다.

⑥ 줄기와 고무관이 닿는 부분을 말린 후 바셀린을 바른다.

⑦ 피펫과 고무관을 U자 형태로 구부려서 스탠드에 고정시킨다.

⑧ 전체 장치를 전구 앞에 두고 빛을 비춘 다음 매 5분마다 피펫의 눈금을 읽는다.

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- 12 - 2. 결과 및 토의

1) 염화 코발트 종이를 이용한 실험에서 잎의 어느 면에 붙여 놓은 염화코발트 종이의 색깔이 먼 저 변화하였는가? 염화코발트 종이의 색깔 변화는 왜 일어나는지 설명해보자.

2) 증산 속도 측정 장치(potometer)를 사용한 실험에서 줄어든 눈금은 무엇을 의미하며 단위시 간당 얼마나 줄어들었는가?

3) 만일 어두운 곳에서 증산 속도를 측정하였다면 빛이 있는 조건과 어떻게 다를까?

4) 증산 속도 측정 장치(potometer)에 다음과 같이 빛의 세기를 달리 하였을 때와 바람을 불어 주거나 그렇지 않은 경우 증산 속도를 측정하여 다음 표에 기록하여라.

시 간 ( 분 )

요인 0 5 10 15 20 25

빛의 세기

바람

5) 4)의 결과를 보고 어떤 환경 요인이 식물의 증산 속도에 영향을 미치는지 설명해 보자.