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[화학실험]물질의상태와확인-메틸레드의 변화

? 실험 목적 및 개요메틸레드가 산성에서는 빨간색을 띠고 중성에서는 주황색, 염기성에서는 노랑색을 띠는 특성을 이용하여 용액 중에서 분자의 상태를 밝혀보자.? 실험의 원리메틸레드는 분자 구조상에 아조기(-N=N-)를 가지는 아조염료에 속하는 지시약이다. 염기성용액에서는 아조기의 형태로 존재하면서 노란색을 띠고, 산성용액에서는 아조기가 수소와 결합하면서 분자의 구조가 바뀌어 붉은색을 띤다. pH 4.4 이하일 때는 붉은색, pH 6.2 이상일 때는 노란색, 그리고 이 사이에서는 주황색을 띤다. 메틸레드는 물에는 용해되지 않고, 알코올이나 벤젠 등에 잘 녹는다.화학식은 CH3CO2Na이고, 분자량은 82.04이다. 약산인 아세트산과 강염기인 수산화나트륨을 반응시키면 중화반응이 일어나 물이 생기고 염으로 아세트산나트륨이 만들어진다.CH3COOH + NaOH → H2O + CH3COONa이 반응에서 만들어진 CH3COONa가 CH3COO-와 Na+로 물 속에 이온화 되어 존재하는데 이 용액을 증발시키고 농축하여 냉각시키면 3수화염인 CH3CO2Na?3H2O가 생기는데 이 결정을 120~250℃에서 가열하면 물이 빠져나가 무수염이 된다.염산은 이온화도가 큰 산으로 물에 녹아 거의 대부분의 분자가 수소이온과 염화이온으로 해리되어 존재한다. 이렇게 물에 녹인 분자의 대부분이 해리됨으로써 용액 속 수소이온의 농도를 높여주어 강한 산성용액이 된다.? 고찰이번 실험은 메틸레드 지시약을 사용하여 용액 중의 분자 상태를 밝혀보는 것이었다. 메틸레드는 pH 4.4와 pH 6.2를 기준으로 산성일 때는 붉은색, 염기성일 때는 노란색을 띠고, 중성에서는 주황색을 나타낸다. 용액이 주황색일 때 이 용액 속에는 빨강색을 띠는 색소와 노랑색을 띠는 색소가 혼합되어 있는 것이다.Beer의 법칙을 이용하여 산성종의 비율을 계산할 수 있다. Beer의 법칙은 같은 분광셀을 사용할 때 흡광도는 용액 중의 화학종의 농도에 비례한다는 것이다. 이것을 이용하여 산성종 비율을 구하는 방법은 두 가지가 있는데 이 두 가지의 방법으로 구한 결과 값이 일치한다면 실험이 제대로 된 것인데, 우리의 모든 결과 값은 일치하였으므로 잘 된 실험이라고 할 수 있지만 1이 넘는 값도 있다는 것이 결과가 잘못되었다는 것을 보여준다. 산성종의 평균농도와 염기성종의 농도를 더하면 1이 나와야 하는데 산성종의 평균농도가 1을 넘어버리면 염기성종의 농도가 마이너스 값이 나오게 되기 때문이다. 이런 점을 고려하여 결과 값을 보면 용액 3번과 5번이 잘못되었다고 생각할 수 있다. 이것은 흡광분광광도계가 잘못되었던 것이거나 사용방법이 미숙하여 측정이 잘못되었다고 생각할 수 있다. 이 둘 중에도 사용방법의 미숙이 오차를 만들게 된 더 가까운 이유라고 생각되는데, 아마 우리가 제조한 용액을 넣고 측정하기 전에 깨끗한 증류수를 넣고 영점을 맞출 때 증류수가 오염이 되어 있었거나 분광셀에 다른 물질(다른 용액이라던가, 사람의 지문)이 묻어있었을 수도 있고, 영점을 제대로 맞췄어도 그 후에 분광셀에 다른 물질이 묻었다면 잘못된 결과가 나올 수밖에 없다. 그리고 용액의 색이 용액 1번부터 11번까지 내려갈수록 점점 색이 옅어져야 하는데 중간에 눈으로도 구분이 될 정도로 진한 분홍색을 띄는 용액도 있었고, 흡광도를 측정해 보니 이전의 용액이나 다음의 용액 흡광도와 비교하여 보았을 때 나와야 할 값에서 벗어나는 값이 나온 용액도 있었다.

자연과학| 2009.11.13| 3페이지| 1,000원| 조회(3,457)

화학실험, 물질의상태, 메틸레드, 메틸레드의변화, 물질의 상태와 확인

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[생물실험]삼투와 물질이동 평가A+최고예요

실험 보고서실험제목: 삼투와 물질 이동1. 실험 목표 : 동물세포와 식물세포를 사용하여 선택적으로 막을 통과하는 물질의 종류 와 투과량을 결정한다.2. 실험 이론(1) 삼투 : 용매는 자유로이 투과시키지만 용질은 투과시키지 않는 성질의 막을 반투과성막이라고 하는데, 세포막도 반투과성이다. 이러한 반투과성막을 통하여 용매가 확산하는 현상을 특히 삼투라고 하며, 삼투 현상에서 물은 항상 농도가 낮은 쪽에서 높은 쪽으로 이동한다.(2) 팽압 : 식물의 세포를 저장액에 담그면 세포의 내용물인 원형질이 물을 흡수하여 팽창하고 세포벽을 넓히려는 힘. 세포벽에는 팽압의 반작용으로 이것과 크기가 같고 방향이 반대인 힘이 생긴다. 이것을 벽압이라고 한다. 세포가 물을 흡수하는 데 따라서 내액의 삼투압은 낮아지고 팽압은 높아진다. 얼마 후 삼투압에 의한 물의 흡수와 이것을 억제하는 팽압이 평형에 이른다. 이 상태에서 팽압은 가장 높고 세포의 부피는 최대가 된다. 세포를 등장액에 넣은 경우, 겉보기로는 물이 세포에 출입하는 일이 없으므로 팽압은 0이다. 또 세포를 고장액에 담그면 세포의 내액으로부터 물이 밖으로 나오고 부피가 감소하므로 팽압은 마이너스가 된다.(3) 원형질 분리 : 식물세포를 그 세포액보다도 삼투압이 높은 용액 속에 담그면 세포액의 수분이 밖으로 빠져나와 그 때까지 세포막에 밀착되어 있던 원형질이 세포막에서 떨어져 수축하는 현상. 원형질분리는 원형질막이 반투성을 가졌기 때문에 일어나므로 죽은 세포에서는 볼 수 없다. 따라서 식물세포의 생사를 판별하는 데 흔히 이용된다. 또, 원형질분리가 막 일어나기 시작하는 외액의 농도를 조사하면 그 세포의 삼투압을 알 수 있다. 분리한 원형질 모양은 세포 종류나 외액의 조성에 의하여 철형이 될 때와 요형이 될 때가 있는데 이것에서 세포벽과 원형질막과의 부착력, 원형질막의 표면장력 등을 추정할 수 있다. 또한, 동물세포에는 세포벽이 없으므로 높은 삼투압의 용액 내에서는 세포 전체가 수축하고 원형질분리 현상을 볼 수가 없다.(4) 세포에 대한 용액의 농도① 고장액 : 농도가 다른 두 용액을 반투막으로 막아놓으면, 두 용액의 농도가 서로 같아질 때까지 농도가 낮은 용액의 용매가 반투막을 통과하여 농도가 높은 용액으로 이동한다. 이것을 삼투 현상이라고 하는데, 반투막 양쪽의 압력에 차이가 생기기 때문에 일어난다. 여기서 압력이 높은 고농도 용액을 고장액이라 한다.② 저장액 : 두 용액의 삼투압을 비교할 때, 삼투압이 높은 용액에 대해 삼투압이 낮은 용액농도가 다른 두 용액을 반투막으로 막아놓으면, 두 용액의 농도가 서로 같아질 때까지 농도가 낮은 용액의 용매는 반투막을 통과하여 농도가 높은 용액으로 이동한다. 이것을 삼투 현상이라고 하는데, 반투막 양쪽의 압력에 차이가 생기기 때문에 일어난다. 여기서 압력이 낮은 저농도 용액을 저장액이라 한다.③ 등장액 : 생체의 생리적 삼투압에 관하여 사용되는 일이 많다. 세포를 둘러싸는 수용액의 용질이 세포의 원형질막을 통과할 수 없을 때, 그것이 일정 농도 이상이면 세포는 물을 빼앗기며, 일정 농도 이하일 때에는 세포의 물은 이동되지 않는다. 물리적으로 같은 삼투압을 가진 용액이라도 원형질막의 투과성에 따라 등장액이 되거나 그렇지 않다. H.드브리스가 처음으로 식물 세포의 원형질분리를 목적으로 각종 당류의 용액이 같은 몰농도에서 등장액이 되는 것을 발견하였다. 그러나 식염과 같은 전해질 용액에서는 훨씬 낮은 몰농도에서 등장이 되는 것이 알려지고 후자가 물 속에서 이온으로 해리되기 때문이라는 것이 밝혀졌다. 생리적 식염수는 온혈동물의 혈액과 마찬가지로 조직세포에 대해서도 등장액이 된다.(5) 용혈 : 적혈구가 붕괴하여 헤모글로빈이 혈구 밖으로 용출하는 현상 (6) 동물세포, 식물세포 비교고장액 : 적혈구-용혈, 식물세포-팽창저장액 : 적혈구-수축, 식물세포-원형질 분리동물 세포는 세포벽이 없으므로 고농도에서 터진다. 그러나 식물 세포는 세포벽이 있으므로 고농도에서 터지지 않는다. 또, 식물 세포는 저농도에서 세포벽과 세포막의 사이가 벌어지는 원형질 분리 현상이 나타난다.(7) 세포막과 유동 모자이크막설 : 세포막은 세포 전체를 둘러싸고 있는 막으로 인지질과 단백질로 구성되어 있다. 이러한 구조는 단백질이 고정되어 있지 않고 자유롭게 유동하기 때문에 유동 모자이크막이라 한다. 유동 모자이크막을 구성하는 인지질과 당지질 분자들은 극성이 있어 친수성을 띤 부분은 밖을 향해 정렬하고 소수성을 띤 지방산 사슬이나 탄화수소 사슬은 안쪽을 향해 정렬하여 2중막으로 배열된다. 2중막을 형성하는 인지질층은 막을 구성하는 단백질에 대한 용매 작용과 투과성을 조절하는 역할을 하며 지질 중 일부는 특정 막 단백질과 특별한 상호 작용을 하여 그 기능에 영향을 준다. 막을 구성하는 단백질 또한 친수성과 소수성을 모두 갖는다. 막을 구성하는 단백질은 연속적인 2중의 지질막 사이에 끼여 있는데 단백질 분자의 극성 부분은 막의 표면으로 돌출되어 있고 비극성 부분은 소수성을 띤 막의 내부에 매몰되어 있다. 막 단백질이 지질막에 위치하는 형태는 다양하여 지질막을 관통하고 있거나 분자 전체가 막 내부에 매몰되어 있는 것도 있고 일부만 밖으로 돌출되어 있는 것도 있다. 단백질의 돌출된 부분 표면에는 작은 당 사슬들이 뻗쳐 있다. 이러한 분자 배치에 의해 막 단백질은 이온이나 저분자 물질을 통과 시킨다.< 유동 모자이크 막>(8) 삼투압어떤 막은 물 분자는 통과하지만 용질 입자는 통과시키지 않는 성질을 가진다.이와 같이 입자를 선택적으로 통과시키는 막을 반투막이라 하는데, 예를 들면 생물의 세포막이나,달걀 속껍질, 방광막 따위가 바로 그것이다.위 그림에서 설탕 분자는 반투막을 통과하지 못하지만 물 분자는 통과할 수 있으므로 물에서 설탕물 쪽으로 알짜 흐름이 생겨액면에 차이가 생기는데, 이 차이가 삼투압에 해당한다.이 차이는 온도, 농도에 따라서도 달라지는데 이 현상은 반트 호프 법칙이라 하여 다음과 같다.p = CRT (p : 삼투압, C : 몰농도, R : 기체 상수, T : 절대 온도)온도가 높을수록, 농도가 진할수록, 삼투압이 높아 액면의 차이가 더 크게 벌어진다.3. 실험 결과(1) 적혈구 용혈결과0.5 %1.5 %2.5 %NaCl동글동글약간 쭈글완전 쭈글설탕용액동글동글약간 쭈글거리며 모양이 변형됨많이 쭈글거리며 길쭉하게도 됨(2) 원형질분리 결과0.2M 설탕0.25M 설탕0.3M 설탕0.35M 설탕0.4M 설탕0.45M 설탕원형질분리 세포수 / 30259162026(3) 적혈구 세포막 물질투과성 결과증류수0.3M methanol0.3M ethanol0.3M propanol0.3M glycerol0.3M diacetin0.3M glucose0.3M sucrose용혈순서12345678[문제]1. 동일 농도의 소금용액과 설탕용액이 삼투에 미치는 영향을 쓰시오.동일 농도라는 말은 물과의 비율 즉 같은 %의 농도를 가지고 있다는 말이다. 그러나 삼투압은 물 속의 입자의 수와 관계된다. 설탕은 고체상태이던 액체상태이던 설탕분자의 형태를 지닌다. 그러나 소금은 물에 녹으면서 Na+ 과 Cl- 로 나뉘어진다. 즉 삼투압이 두 배가 된다. 그리고 설탕과 같은 고분자 물질에 비해서 분자량이 낮은 단위 원소로 이루어져 있으므로 더 삼투압이 커진다.2. 이용된 분자의 크기 및 적혈구 세포막 물질 투과성의 관찰결과에서 보여준 각 화학물질에 대해 용혈까지 걸리는 시간과 표에 나타난 화학 물질들의 이화학적 특성을 참조하여 분자의 크기나 극성정도와 용혈속도와의 일반적 관계를 제시하시오.생명의 기본 단위인 세포(cell)는 그의 생존에 필요한 구조와 분자 구성물을 포함하고 있으며 이 안에서 세포는 원료를 취하고 에너지를 추출하고, 그 자체의 분자를 합성하고, 유기적 형태로 생장하고, 환경으로부터의 자극에 반응하며, 스스로 증식하게 된다. 이러한 정교한 생명 과정이 일어나기 위해서 생명에 필수적인 물질은 지속적으로 흡수하고 대사 노폐물은 방출하는 작용이 필요하다. 이렇게 세포에서 방출되거나 흡수되는 물질은 원형질막(plasma membrane)을 통과해야만 한다. 원형질막이 흔히 살아 있는 막으로 일컬어지는 것은 이 막을 통한 수송이 매우 선택적이며 세포로의 물질 이동이 섬세한 조절을 받기 때문일 것이다. 물질이 막을 통과할 수 있는 정도를 막의 투과성(permeability)라고 정의 할 때 원형질막은 어떤 물질에 대해서는 더 투과성이 높기 때문에 선택적 투과성(selective permeability)을 갖는다고 한다. 원형질막에 의한 물질의 출입은 많은 요인에 의해 영향을 받지만 가장 중요한 것은 그 물질의 크기, 극성, 그리고 전하이다. 포도당과 설탕과 같은 다소 큰 분자는 스스로 막을 통과하기가 매우 어렵다. 또한 나트륨, 칼륨, 칼슘 이온과 같이 전하를 띤 물질도 어떤 도움(에너지를 사용한다거나 다른 단백질의 도움)을 받지 못하면 막을 통과하기가 어렵다. 반면, 작고 비극성인 물질(산소, 질소), 그리고 작고 약한 극성을 띠나 전하를 갖지 않은 분자(물, 이산화탄소, 글리세롤, 요소)는 쉽게 막을 통과할 수 있다.3. 위 실험결과를 참조하여 양파세포의 삼투압을 구하시오.∏ = CRT (p : 삼투압, C : 몰농도, R : 기체 상수, T : 절대 온도)양파세포의 삼투압 = 등장액의 삼투압등장액의 농도 = 한계 원형질 분리(50% 정도가 원형질 분리 되었을때)가 일어나는 농도의 용 액. 그러므로 우리조의 실험에서는 30개 중 16개가 원형질 분리된 0.35M온도 = 상온 25℃∏= 0.35M * 0.082 * (273+25) = 8.5526atm4. 결과 고찰이번 실험은 동물세포인 적혈구의 용혈현상과 실물세포의 원형질 분리의 관찰 그리고 적혈구를 이용한 세포막 물질투과성의 관찰을 해 보았다.

자연과학| 2009.11.13| 6페이지| 1,000원| 조회(2,066)

생물실험, 삼투, 물질이동, 삼투와물질이동, 삼투물질이동

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[생물실험]광합성 색소의 분리

실험 보고서실험제목: 광합성 색소의 분리1. 실험 목표 : 박층크로마토그래피(TLC : thin layer chromatograghy)로 식물의 광합 성색소를 분리하고 각 분획별 색소의 이화학적 특성을 조사한다.2. 실험 이론(1) 엽록소녹색식물의 잎 속에 들어 있는 화합물이다. 엽록소는 그 빛깔이 녹색이기 때문에 엽록체가 녹색으로 보이고, 따라서 식물의 잎도 녹색으로 보인다. 엽록소는 엽록체의 그라나(grana) 속에 함유되어 있으며, 그라나를 구성하고 있는 단백질과 결합하고 있다. 엽록소에는 a, b, c, d, e와 박테리오클로로필 a와 b 등 여러 가지가 알려져 있다. 이들은 모두 그 분자의 구조식의 차이에 의하여 분류 ·명명된 것이다. 이 엽록소들은 그 분자 속에 한 원자의 마그네슘(Mg)을 가지고 있는 것이 특징이다. 엽록소는 모두 물에 녹지 않고 유기용매(에테르 ·벤젠 ·클로로포름 등 액체 상태의 유기화합물)에 녹는 것이 또한 특징이다. 또, 자외선을 받으면 암적색의 형광을 방출한다.(2) 엽록소a엽록소a(클로로필a)의 분자식은 C14H72MgN4O5, 분자량 893.5, 융점 117∼120℃, 660㎚와 429㎚의 주흡수극대를 가진다. 단위는 입방미터(㎥)당 밀리그램(㎎)으로 표시한다.엽록소a는 세균을 제외한 모든 광합성 생물에 존재하며, 특히 수계 한경 내의 식물 플랑크톤 세포에서 가장 보편적이고 많이 분포한다. 따라서 엽록소a의 양을 측정하면 수계 환경 내의 식물 플랑크톤의 분포를 알 수 있기 때문에 총인 등의 화학적 성분들과 더불어 수계환경의 부영양화에 대한 지표가 될 수 있다.(3) 카로틴주요한 것에 α-카로틴, β-카로틴, -카로틴 및 리코핀 등이 있다. α-와 -카로틴은 β-카로틴에 수반해서 존재하며, 양도 β-카로틴에 비해 적기 때문에 처음에는 한 종류의 것으로 간주되었다. 카로틴이라는 명칭도 이들의 혼합물을 가리키고 있었다. 당근의 적색은 β-카로틴이, 수박이나 토마토의 적색은 리코펜이 색소를 띠는 것이다.산소에 불안정하여, 산화되면 무색으로 된다. 특히 리코핀은 산화되기 쉽다. 또, α-, β-, -카로틴은 동물체내에서 비타민 A로 변하는 프로비타민 A이다. 비타민 A(C20H28O)의 구조는 β-카로틴을 한가운데서 자른 알코올이다. 3종의 카로틴의 비타민 A 활성을 비교하면, β-카로틴은 α- 및 -카로틴의 2배이다. 이 사실로부터 프로비타민 A는 생체내에서 산화하여 비타민 A 알데히드가 되고, 다시 환원되어 비타민 A로 변하는 것을 알 수 있다. 동물체내에서는 장벽에서의 흡수율이 약 30%이다.(4) 크로마토그래피색층분석이라고도 한다. 수직으로 세운 유리관에 알맞은 흡착제(활성 알루미나 ·실리카겔 ·탄산칼슘 등)를 채우고, 식물색소를 석유에테르로 추출한 것을 흘려 넣으면 무색의 흡착체 기둥에 클로로필 a ·루테인 등이 분리 ·흡착되어 빛깔이 있는 띠를 생성한다. 이 착색대를 크로마토그램이라고 하는데, 여기에 용매를 흘려 넣으면 더 전개하여 구별이 명확하게 된다. 각 성분을 얻고자 할 때는 흡착제를 유리관에서 밀어내어 절단해도 되고, 또는 그대로 다른 용매를 흘려 넣어서 필요한 것만을 용액으로서 얻을 수도 있다. 이것을 용해분리 또는 용리라고 한다. 착색하지 않은 물질이라도 크로마토그램을 만든 다음 적당한 발색제를 사용하여 관찰할 수 있다. 현재는 흡착제로서 이온교환수지 등을 사용하기도 하며, 아미노산 ·당 ·펩티드 ·항생물질 ·무기이온 등 거의 모든 물질의 분리 ·검출 ·정량 등에 사용되고 있다. 또 그 방법도 여과지 등 종이에 의한 침투성의 차를 이용하는 페이퍼 크로마토그래피를 비롯하여 많은 방법이 고안되었다. 이동하는 혼합물에 따라 액체 크로마토그래피 ·기체 크로마토그래피로, 고정상에 따라 컬럼 크로마토그래피 ·페이퍼 크로마토그래피 ·박층 크로마토그래피로 분류된다.(5) 종이 크로마토그래피흡착물질로는 거름종이를 사용한다. 보통 직사각형으로 자른 거름종이의 한쪽 끝에 시료를 놓고 전개제가 되는 용매의 모세관현상을 이용하여 스며들게 한다. 전개제가 스며듬에 따라 시료 중의 각 성분도 이동하는데, 이때의 각종 성분은 그 이동속도가 다르기 때문에 시간 경과와 더불어 분리된다.3. 실험 결과(1) 광합성 색소의 분획결과색소이동거리Rf 값비고(밴드의 색 등)전개용매90 mm1흰색엽록소 b30 mm0.33풀색엽록소 a56 mm0.62녹색카로틴90 mm1노란색크산토필69 mm0.76연한 노란색Rf= 특정 색소가 이동한 거리/ 전개액이 이동한 거리전개용매 Rf= 90/90=1엽록소b Rf= 30/90= 0.33엽록소a Rf= 56/90= 0.62카로틴 Rf= 90/90= 1크산토필 Rf= 69/90= 0.76파장흡광도파장흡광도파장흡광도380nm0.686500nm0.059620nm0.187400nm0.814520nm0.058640nm0.199420nm1.066540nm0.067660nm0.857440nm0.799560nm0.078680nm0.158460nm0.251580nm0.118700nm0.031480nm0.150600nm0.135(2) 엽록소a의 흡광도 측정 결과(3) 흡광도 곡선을 그래프로 그리고 엽록소a의 최대흡수파장을 측정하시오.엽록소 a의 최대흡수파장 : 431nm에서 1.229, 661nm에서 0.868(4) 엽록소 b의 흡광도 측정 결과파장흡광도파장흡광도파장흡광도380nm0.430500nm0.078620nm0.134400nm0.419520nm0.071640nm0.322420nm0.599540nm0.087660nm0.328440nm0.720560nm0.092680nm0.075460nm0.963580nm0.122700nm0.033480nm0.270600nm0.131(5) 흡광도 곡선을 그래프로 그리고 엽록소 b의 최대흡수파장을 측정하시오.엽록소 b의 최대흡수파장 : 457mn에서 0.991, 433nm에서 0.7914. 결과 고찰시금치를 곱게 갈아서 추출한 엽록소 추출액을 여과지에 점적한 후 전개액에 담가서 색소가 분리되는 것을 관찰하는 것이었다. 크로마토그래피를 보면, 점적한 위치를 기준으로 연두색을 띤 엽록소 b, 녹색을 띤 엽록소 a, 연한 노란색의 크산토필, 노란색의 카로틴 순서로 분획됐다.Rf 값은 색소가 올라가는 속도를 나타내는 것으로, 실험결과로 보면, 전개용매를 1로 놓고, 카로틴, 크산토필, 엽록소 a, 엽록소 b 순서로 크다. 찾아보니, 색소가 이동하는 이유가 흡착력 때문이라고 한다. 용매와 색소사이에 인력이 성분마다 달라서 이동속도의 차이가 나게되고 서로 분리된다. 유기용매에 잘 녹는 색소가 덜 녹는 색소보다 멀리까지 이동하는 것으로 봐서, Rf 값이 큰, 카로틴, 크산토필, 엽록소 a, 엽록소 b 순서대로, 유기용매에 잘 녹는 것 같다.

자연과학| 2009.11.13| 4페이지| 1,000원| 조회(1,365)

광합성, 광합성색소, 생물실험, 광합성색소의분리, 광합성색소분리

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