본문내용
1. 식물조직의 관찰
1.1. 실험 목적
다양한 식물들의 조직을 관찰하고 그 특징을 파악하는 것이 이 실험의 목적이다. 식물조직의 형태와 특징이 식물체에서 어떠한 기능과 연관되어 있는지를 유추해보고자 한다.
1.2. 실험 원리
1.2.1. 줄기와 잎의 조직 관찰
줄기와 잎의 조직 관찰이다. 식물체의 줄기는 표피, 피층 및 중심주로 구성되어 있으며, 표피는 최외각에 존재하여 수분, 빛, 다른 생물체로부터 식물을 보호하는 기능을 한다. 피층은 표피와 유관속 사이에 있는 부분이며, 중심 부위의 수조직은 거의 유조직으로 구성되어 있다. 유관속은 목부, 사부, 형성층으로 구분되며, 목부는 뿌리로부터의 수분 통로이고 사부는 영양분 통로이다. 형성층은 2차 생장의 기원이 되는 분열조직이다. 유조직은 원형질이 풍부한 세포로 기본적인 생리 현상을 영위하며, 후각조직과 후벽조직은 식물체를 지지하는 기계 조직이다.
쌍떡잎식물의 잎은 대체로 넓고 그물맥으로 되어 있으며, 꽃잎의 수가 4나 5의 배수를 이루고 관다발이 규칙적으로 배열되어 있다. 또한 부피 생장이 일어나 줄기가 굵게 자랄 수 있다. 반면 외떡잎식물의 잎은 가늘고 면적이 좁으며, 나란히맥을 가지고 있고 관다발이 불규칙하게 배열되어 있으며 부피 생장이 이루어지지 못해 줄기가 굵게 자라지 못한다.
잎의 내부 구조를 살펴보면, 표피조직, 엽육조직, 유관속 조직으로 구성된다. 표피조직은 잎을 외부 환경으로부터 보호하며, 엽육조직에서 대부분의 광합성이 이루어진다. 유관속 조직은 사부와 목부로 이루어져 있으며, 사부가 아래쪽, 목부가 위쪽으로 배열되어 있다.
침엽수 잎의 경우 표피조직에 표피, 하피, 내피 등 여러 가지가 존재하며 기공이 더 깊게 위치하고, 엽육조직이 치밀하게 배열되어 있으며 수지도라는 기관을 가지고 있다.이와 같이 다양한 식물체의 줄기와 잎의 조직을 관찰하면 조직의 형태와 구조가 식물체의 기능과 어떻게 연관되어 있는지 유추할 수 있다. 특히 줄기의 표피, 피층, 유관속 조직 등은 식물 개체의 지지, 수분 및 양분의 이동에 핵심적인 역할을 하며, 잎의 표피조직, 엽육조직, 유관속 조직 등은 광합성과 기체 교환 등의 생리적 기능을 수행한다. 이처럼 식물 조직의 구조적 특징은 식물체의 생명 유지와 성장에 필수적인 기능들과 밀접하게 연관되어 있음을 알 수 있다.
1.2.2. 공변세포 관찰
공변세포는 잎과 줄기 등의 표피에 존재하는 특별한 세포로서, 한 쌍의 공변세포는 기공을 개폐하도록 조절하는 역할을 한다. 기공이 열리면 이산화탄소는 확산에 의해서 잎으로 들어가고 광합성의 부산물로 생성된 산소는 기공을 통해 배출된다. 기공이 열릴 때 수증기의 소실이 일어나며 이를 보충하기 위하여 뿌리로부터 물을 흡수한다. 반대로 기공이 닫히면 수분 소실이 차단되고 가스 교환이 일어나지 않는다. 따라서 식물은 공변세포의 팽압 조절을 통해 기공을 개폐함으로써 이산화탄소 흡수와 수분 증발 사이에 균형을 맞춘다. 공변세포의 팽압은 다량의 이온(주로 K+)과 당이 공변세포의 안쪽으로 움직임으로 인해 증가된다. 공변세포가 이러한 용질을 흡수하면 세포 내 삼투압이 감소하여 과량의 수분이 공변세포로 들어간다. 이러한 작용이 공변세포의 팽압을 높여 기공이 열린다. 일반적인 표피세포와는 다르게 공변세포는 많은 엽록체를 가지고 있다. 또한 공변세포의 엽록체는 많은 양의 녹말을 함유하고 있다. 녹말은 고분자의 포도당 중합체이기 때문에 삼투압에 영향을 미치지 않지만 수용성인 포도당으로 분해될 경우 삼투압이 높아지게 된다. 반대로 녹말이 합성될 때는 삼투압이 낮아진다. 이를 이용하여 기공의 개폐의 조절이 가능하다."
1.3. 실험 기구 및 재료
실험 기구 및 재료는 다음과 같다.
(1) 줄기와 잎의 조직 관찰 실험에서 사용하는 기구 및 재료는 광학현미경, 페트리 접시, 다양한 식물체(주로 줄기와 잎), 핀셋, 면도칼, 슬라이드 글라스, 커버 글라스, 거름종이(or 티슈), 핀침, 아세트산카민 염색액이다.
(2) 공변세포 관찰 실험에 사용하는 기구 및 재료는 광학현미경, 다양한 식물체의 잎, 핀셋, 면도칼, 슬라이드 글라스, 커버 글라스, 거름종이(or 티슈), 핀침, 아세트산카민 염색액, 매니큐어, 스카치테이프이다.
1.4. 실험 방법
1.4.1. 줄기와 잎의 조직 관찰 실험
줄기와 잎의 조직 관찰 실험은 다양한 식물들의 줄기와 잎의 조직을 관찰하고 그 특징을 파악하는 것을 목적으로 한다. 식물체의 표피, 피층, 중심주 등 줄기의 조직 구조와 잎의 표피조직, 엽육조직, 유관속 조직 등의 내부 구조를 관찰하여 각 조직이 식물체에서 수행하는 기능을 유추해볼 수 있다.
줄기의 경우 표피는 수분, 햇빛, 다른 생물체 등으로부터 줄기를 보호하는 기능을 하고, 피층은 표피와 유관속 사이에 위치하며, 중심부의 수조직은 주로 엽록소가 없이 구성된다. 유관속은 목부와 사부, 형성층으로 이루어져 있는데 목부는 뿌리에서 흡수한 수분의 통로로, 사부는 양분의 통로 역할을 한다.
잎의 경우 표피조직이 잎 내부를 보호하며, 책상조직과 해면조직으로 구성된 엽육조직에서 대부분의 광합성이 이루어진다. 유관속 조직은 사부와 목부로 이루어져 있는데, 사부가 아래쪽, 목부가 위쪽에 배열되어 있다. 침엽수 잎에서는 표피 아래에 포피와 기공이 존재하며, 엽육조직은 치밀하게 배열되어 있고 수지도라는 특수 기관을 가진다.
실험 기구 및 재료로는 광학현미경, 식물체의 줄기와 잎, 핀셋, 면도칼, 슬라이드 글라스, 커버 글라스, 거름종이, 핀침, 아세트산카민 염색액 등이 사용된다. 실험 방법은 면도날로 가능한 얇게 절단한 식물 절편을 슬라이드 글라스에 올려놓고 아세트산카민 염색액을 처리한 후 커버 글라스로 덮은 다음 현미경으로 저배율에서 고배율까지 순차적으로 관찰하는 것이다.
이를 통해 식물의 줄기와 잎의 조직 구조와 그 기능을 이해할 수 있으며, 이는 추후 식물의 생리적 특성을 이해하는 데에 도움이 될 것이다.
1.4.2. 공변세포 관찰 실험
공변세포 관찰 실험은 식물의 표피 조직에 존재하는 공변세포를 관찰하는 실험이다. 공변세포는 한 쌍으로 이루어져 있으며, 기공을 개폐하는 역할을 한다. 기공이 열리면 이산화탄소는 확산에 의해 잎 내부로 들어가고, 광합성의 부산물인 산소는 배출된다. 기공이 열리면 수분 소실도 일어나는데, 이를 보충하기 위해 뿌리에서 물을 흡수한다. 이처럼 식물은 공변세포의 팽압 조절을 통해 기공을 개폐함으로써 이산화탄소 흡수와 수분 증발 사이의 균형을 맞춘다.
실험 방법은 다음과 같다. 첫째, 단자엽 식물 또는 쌍자엽 식물의 잎에 매니큐어를 바른다. 둘째, 매니큐어가 마르면 그 위에 스카치테이프를 부착하고 떼어내어 표피를 벗긴다. 셋째, 표피를 아세트산카민 염색액으로 1분간 염색한다. 넷째, 염색시약을 물로 씻어낸다. 다섯째, 거름종이로 물을 제거하고 커버글라스를 압착시킨다. 마지막으로 현미경으로 저배율부터 고배율의 순으로 관찰하고,...
