식물 세포에서 삼투에 대한 형태변화 차이를 확인한다.
식물 세포의 구조
1. 세포벽 : 식물에서 세포의 기능을 유지하고 형태를 보호하며 지나친 물의 흡수를 막는 구조
① 1차 세포벽 : 얇고 유연성이 있고 팽창이 가능한 층으로 세포가 생장하면서 만들어진다
② 2차 세포벽 : 세포가 완전히 성장한 후 1차 세포벽 안쪽에 형성되는 두꺼운 층이다. 물관 세포와 같은 세포는 세포벽을 강하게 만들고 방수가 가능하게 하는 리그닌을 포함하는 2차 세포벽을 갖는다.
2. 액포 : 성숙한 세포 부피의 30%이상을 차지하며 특정 세포 유형 및 조건에서는 세포 부피의 90%이상까지 늘어날 수 있다. 액포를 둘러싸고 있는 세포질과 액포를 구분하는 막을 액포막이라고 한다.
3. 원형질 : 동식물의 세포에서 살아 있는 부분. 생명에 필요한 대사기능을 행하는 부분. 세포질과 핵질로 구성된다. 원형질은 세포막에 의해 세포 밖의 환경과는 격리되어 있으나 능동수송으로 에너지 물질을 취하고 대사물질을 배출하며 항상성을 유지하면서 활발한 생명 활동을 영위하고 있다.
① 원형질 분리 : 살아있는 식물 세포의 원형질막이 세포벽으로부터 분리되는 현상을 일컫는다. 세포벽이 있는 식물세포에서만 관찰된다. 식물세포를 고장액 속에 넣을 경우, 세포벽으로부터 원형질막이 떨어져 나가는 모습을 볼 수 있다. 액포 속의 액체가 반투과성 막으로 빠져나가 원형질이 수축하여 분리되기 때문이다. 이 현상은 외부와 농도가 같아지는 순간 수축은 멈추게 되고 세포를 다시 저장액 속에 넣으면 정상의 모습으로 환원된다.
② 한계원형질 분리 : 원형질 분리가 일어나려는 순간
③ 원형질 복귀 : 원형질이 분리된 세포가 저장액에서 물을 흡수하여 원형질 복귀가 일어나는 현상
④ 팽윤상태 : 물질이 용매를 흡수하여 부푸는 상태
삼투압
농도가 다른 두 액체를 반투박으로 막아 놓았을 떄, 용질의 농도가 낮은 쪽에서 농도가 높은 쪽으로 용매가 옮겨가는 현상에 의해 나타나는 압력
1. 저장액 : 두 용액이 있을 때 삼투압을 비교하여 삼투압이 낮은 용액
2. 고장액 : 두 용액이 있을 때 삼투압을 비교하여 삼투압이 높은 용액
3. 등장액 : 삼투압이 같은 용액
실험 방법
실험 1 : 감자의 무게 변화
1) 감자 3g정도의 무게로 3개를 자른다
2) 준비해둔 저장액, 등장액, 고장액에 각각 넣는다
3) 15분 간격으로 총 45분 감자의 무게를 소수 둘째자리까지 측정한다.
실험 2 : 양파 식물세포의 현미경 관찰
1) 양파 표피를 벗겨 슬라이드 글라스 올린다.
2) 준비해둔 저장액 등장액 고장액에 벗겨낸 표피를 담근다
3) 40분 후 커버글라스를 덮고 거름종이로 커버 글라스 주변을 닦아 낸 후 현미경으로 관찰한다.
실험 결과
실험 1 : 감자의 무게 변화
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처음 |
15분후 |
30분후 |
45분후 |
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저장액 |
3.25 |
3.33 |
3.4 |
3.45 |
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등장액 |
3.15 |
3.16 |
3.16 |
3.16 |
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고장액 |
3.21 |
3.05 |
2.87 |
2.74 |
실험 2 : 양파 식물세포의 현미경 관찰
토의 사항
실험 1 : 감자의 무게 변화
위에 그래프의 변화 양상을 보게 되면 등장액을 대체적으로 별다른 차이가 없고 고장액은 무게가 감소했고 그 반대로 저장액은 무게가 증가했다. 먼저 등장액은 용액의 농도가 감자의 농도가 비슷하거나 같기 때문에 물의 이동속도가 똑같아 무게의 변화가 없다. 그 다음 고장액은 감자의 농도가 용액의 농도보다 낮기 때문에 감자에서의 물이 용액으로 빠져나간다. 그래서 시간이 지남에 따라 질량이 감소한다. 마지막으로 저장액은 용액의 농도가 더 낮기 때문에 물이 감자로 이동하면서 무게가 증가한다.
실험결과에서 특별한 오차가 있다고 하기에는 별다른 것은 없으나 실험 과정에서 오차가 생길만한 점들이 있었다. 세 개의 감자를 동시에 떨어트릴 수 없어서 또는 동시에 꺼낼 수 없어서 언 한쪽이 그 짧은 시간 내에 영향이 미쳤을 수도 있었다. 또한 물기를 제대로 닦지 않아 물기의 무게까지 포함했을 수도 있고, 마지막으로 핀셋의 모양을 살펴보니 뾰족하게 나 있는 것으로 감자를 집어서 용액에 담글 때 또는 용액에서 꺼낼 때 흠집이 생기면서 무게 측정에 영향을 주지 않았을까 생각이 들었다.
그래프를 보면 고장액의 변화가 저장액의 변화보다 더 큰 것을 확인 할 수 있는데, 무게측정을 할 때 항상 저장액부터 꺼내고 용액에 다시 넣을 때는 고장액부터 넣었기 때문인 것 같다.
실험 2 : 양파 식물세포의 현미경 관찰
먼저, 기준이 되는 등장액에서의 세포를 살펴보면 정상적으로 된 형태를 볼 수 있다. 그리고 오른쪽에 있는 고장액에서의 세포를 살펴보면 원형질 분리가 된 것을 볼 수 있다. 즉, 원형질막이 세포벽으로부터 분리되는 현상이다. 등장액과 비교했을 때도 대체적으로 쭈글쭈글한 모양이 보인다. 마지막으로 저장액에서의 세포를 보면 정확한 형태를 확인하기에는 어려움이 있으나 등장액과 비교해보면 차이를 확인할 수 있다. 등장액에서의 세포보다 훨씬 더 부푼 상태로 팽윤상태임을 확인할 수 있다.
저장액에서 세포의 형태를 더 자세히 보기 위해서는 등장액에서 관찰한 것 처럼 조금 더 깔끔하게 보이는 형태를 찾아야 할 것이다. 하지만 저장액을 관찰할 때 배율을 올리면서 초점을 제대로 맞추지 못했고 또한 깔끔하게 보이는 부분을 찾지 못해 최대한 자세히 보이는 부분을 찾아 찍은 사진이다.
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