본문내용
1. 잎의 구조
1.1. 실험 목적
여러 종류[양치식물, 나자식물, 피자식물(쌍자엽식물, 단자엽식물)] 잎의 외부 및 내부 조직관찰을 통하여 비교 연구함으로써 잎의 형태적 차이와 이들을 구성하는 조직의 구조를 익히는 것이 실험 목적이다.잎은 줄기의 생장점에 있는 분열조직의 엽원기에서 발달하며, 광합성과 호흡 및 증산 작용이 활발하게 일어나는 기관이다. 식물에 따라 녹색, 붉은색 등 다양한 색을 띠는 잎을 갖고 있다. 잎의 기능으로는 광합성작용, 증산작용, 호흡작용이 있다. 잎의 외부 구조는 엽신, 엽맥, 엽저, 엽병, 탁엽으로 구성되며, 이 중 엽신, 엽병, 탁엽을 모두 갖추고 있는 잎을 갖춘잎(완전엽), 그 중 하나라도 갖추지 못한 잎을 안갖춘잎(불완접엽)이라고 한다. 잎의 내부 구조는 표피조직, 기본조직(엽육조직), 유관속조직으로 구성된다. 표피조직에는 기공과 공변세포가 있으며, 공변세포의 형태는 아령 모양과 콩팥 모양으로 나뉜다. 기공 복합체의 배열 유형에는 불규칙형, 평행형, 교차형, 방사형, 불균등형이 있다. 엽육조직은 책상조직과 해면조직으로 구성된다. 잎의 유관속조직은 줄기의 유관속조직과 연결되어 엽맥을 이룬다.
1.2. 배경 지식
1.2.1. 잎의 기능
잎은 광합성과 호흡 및 증산 작용이 활발하게 일어나는 기관이다. 잎의 동화조직에서 빛 에너지를 이용한 광합성작용이 1차적인 기능이다. 식물의 잎은 광합성작용을 하는 엽록체에 의해 대부분 녹색을 띤다. 그 밖에도 잎의 기능으로는 기공을 통한 증산작용과 호흡작용이 있다.
증산작용은 기공을 통해 식물체 내의 물을 기체 상태로 내보내는 것으로, 이를 통해 식물의 온도가 적절하게 변할 수 있고 수분이 식물 꼭대기까지 올라갈 수 있는 장점이 있다. 호흡작용은 기공을 통해 산소를 받고 이산화탄소를 내보내는 것이다.
따라서 잎은 광합성, 증산, 호흡이라는 중요한 기능을 수행하는 식물의 중요한 영양기관이다.
1.2.2. 잎의 외부 구조
잎은 줄기의 절에 부착한다. 엽신, 엽병, 탁엽을 갖추고 있는 잎을 갖춘잎(완전엽)이라 하고, 이 세 가지 요소 중에서 하나라도 갖추기 못한 잎을 안갖춘잎(불완접엽)이라고 한다. 엽신은 편평하고 잎살 속으로 엽맥이 퍼져 있으며, 엽록체가 있어 광합성작용을 한다. 엽맥은 식물의 잎에 있는 그물 모양의 조직이며, 줄기의 관다발과 연결되어 물질 통로 역할을 한다. 엽저는 엽신의 기부이고, 엽병은 잎을 줄기에 연졀하며 다양한 형태를 가진다. 엽병이 없는 상태를 무엽병이라고 한다. 탁엽은 대개 녹색이며 엽병의 기부 또는 절 양쪽에 부착된 부수물로, 어릴 때 그 속에 잎눈을 싸서 보호하며 줄기나 잎이 자라면 떨어진다.
1.2.3. 잎의 내부 구조
식물의 잎은 광합성 작용이 활발하게 일어나는 기관이며, 이를 위해 특수화된 구조를 지니고 있다. 표피조직, 기본조직(엽육조직), 유관속조직으로 이루어져 있다.
표피조직은 잎의 상하 표면을 덮고 있는 조직으로, 기공이 분포하며 증산작용에 관여한다. 기공은 공기와 수증기의 교환이 일어나는 중요한 구조물이며, 두 개의 공변세포에 의해 열리고 닫힌다. 공변세포의 형태는 아령 모양과 콩팥 모양으로 나뉘며, 이에 따라 기공 복합체의 배열 유형도 다양하게 나타난다.
엽육조직은 표피와 엽맥을 제외한 모든 조직을 총칭하며, 광합성을 위해 특수화된 책상조직과 해면조직으로 구성된다. 책상조직은 앞면의 표피 아래에 배열된 긴 세포들로, 광합성이 가장 활발하게 일어나는 부위이다. 해면조직은 둥근 모양의 엉성한 세포층으로, 공기가 잘 통하게 되어 있다.
유관속조직은 줄기의 유관속조직과 연결되어 엽육조직 내에 침투하며, 엽맥을 이룬다. 물관부를 통해 물을 잎의 엽육조직에 공급하고, 체관부를 통해 광합성 산물을 줄기 쪽으로 이동시킨다. 쌍자엽식물은 망상맥, 단자엽식물은 평행맥의 형태를 보인다.
이와 같이 잎의 내부 구조는 광합성과 물질 수송 등 잎의 주요 기능을 수행하기 위한 구조적 특징을 지니고 있다. 표피조직, 엽육조직, 유관속조직의 상호 작용을 통해 식물이 효과적으로 광합성을 할 수 있도록 하는 것이다.
1.3. 가설 설정
강아지풀의 기공은 평행형으로 배열되어 있을 것이다. 회양목의 기공의 배열은 방사형일 것이다.
강아지풀은 단자엽식물로, 잎은 아령모양의 기공 형태를 보일 것이다. 회양목은 쌍자엽식물로, 잎은 콩팥 모양의 기공 형태를 보일 것이다.
백합은 단자엽식물로, 꽃잎과 꽃받침의 개수가 3배수일 것이며, 리시얀셔스는 암술과 수술로 이루어져 있을 것이며 자방의 모습도 잘 관찰 될 것이다.
1.4. 실험
1.4.1. 실험 재료
실험에 사용된 재료는 여러 종류의 잎- 강아지풀, 회양목, 슬라이드 글라스, 커버글라스, 광학현미경, 페트리접시, 핀셋, 스포이드, 면도칼, 1% 사프라닌이다. 실험에는 백합과 리시얀셔스 꽃이 추가로 사용되었다. 이 외에도 실험을 진행하는 데 필요한 다양한 기자재들이 제공되었다.
1.4.2. 실험 방법
실험 방법(Method)
관찰하고자 하는 잎을 주맥을 중심으로 양쪽으로 5mm씩 자른 후 횡단면으로 최대한 얇게 자르는 것이다. 물이 담긴 페트리접시에 잎 조각들을 띄우고, 그중 가장 얇은 조각을 받침유리 위에 놓고 1% 사프라닌 1방울을 떨어뜨린 후 10초간 염색시킨다. 염색된 조각에 물 1~2방울을 떨어뜨려서 1% 사프라닌을 씻어낸 후 덮개유리를 덮는다. 여과지로 덮개유리 주변과 받침 유리에 묻어 있는 물기를 제거한다. 광학현미경을 사용하여 저배율로 전체 윤곽을 관찰하고, 배율을 높여가며 한 부분씩 관찰한다. 잎을 천천히 찢어 뒷면의 표피층(기공 존재)을 분리한다. 절편이 건조되지 않도록 신속하게 표피 조각을 받침 유리 위에 놓고 물 1~2방울을 떨어뜨린 후 덮개유리를 덮는다. 여과지로 덮개유리 주변과 받침 유리에 묻어 있는 물을 제거한다. 광학현미경을 사용하여 표피세포의 형태와 배열, ...
