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7.빛의 세기와 광합성, 8.광합성에 필요한 물질

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by

Ryu Chan Jong

on 14 November 2012

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Transcript of 7.빛의 세기와 광합성, 8.광합성에 필요한 물질

3-7. 빛의 세기와 광합성
3-8. 광합성에 필요한 물질 생물실험 9조
21402 강예성
21409 김택진
21412 류찬종 차례 2. 실험 : 빛의 세기와 광합성의 관계 3. 실험 : 광합성에 필요한 물질 4. 문제 설명 5. 질문 1. 광합성? 엽록체의 구조 실험 : 빛의 세기와 광합성의 관계 스트로마 광합성의 전체 과정 명반응은 광합성 색소가 흡수한 빛에너지를 이용하여 물을 분해하여 산소를 방출하고, 암반응에서 이산화탄소를 환원시키는 데 쓸 NADPH와 ATP를 생성한다. 암반응은 명반응의 산물인 NADPH와 ATP를 이용하여 이산화탄소를 환원하여 포도당을 합성한다. 6CO2 + 12H2O ---------> C6H12O6 + 6O2 + 6H2O H O ---------> O2 + 2H + 2e + - 2 1 - 2 광인산화 그라나 명반응을 진행시킴 틸라코이드가 겹겹이 쌓인 구조 빛에너지를 흡수함. 암반응을 진행시킴 효소, 자신의 DNA, 자신의 리보솜을 가짐 포도당을 합성함 1. 실험 기구 및 재료 기구 : 수조, 시험관, 스탠드, 전기 스탠드, 깔때기, 초시계, 온도계, 조도계, 비커, 표본병, 시험관, 자, 면도칼, 카운터, 선향, 성냥 재료 : 검정말, 0.3% 탄산수소나트륨 용액 2. 방법 및 절차 (1) 표본병에 0.3% NaHCO3용액을 넣고, 검정말의 잎이 달린 줄기를 물 속에서 면도칼로 절단하여 깔때기 속에 2~3개를 거꾸로 넣는다. (2) 깔때기 위에 0.3% NaHCO3 용액이 들어 있는 시험관을 거꾸로 끼우고 표본병을 물이 든 큰 수조에 주의하여 넣은 후, 시험관을 스탠드로 고정한다. (3) 수조 안의 표본병 가까이에 온도계를 설치하고 물의 온도를 실온으로 유지한다. (4) 100W의 전구를 검정말로부터 10cm 거리에 놓고 빛을 비춘다. (5) 기포가 고르게 발생될 때까지 기다려 1분 동안에 발생하는 기포의 수를 세어 기록한다. 기포의 수를 5회 반복하여 측정하고, 평균값을 계산한다. (6) 전등을 검정말로부터 10cm, 20cm, 30cm, 40cm 60cm 80cm로 이동시키면서 같은 방법으로 실험을 반복한다. 조도계가 있으면 각각의 경우 빛의 밝기를 측정해 보자. (7) 각 거리에서 발생한 기포 수의 평균값을 X축은 전구의 거리, Y축은 분당 기포 발생 수로 하여 그래프로 나타내어 보자. 불똥은 어떻게 되는가? (8) 시험관 속에 기포가 많이 모이면 표본병 속에서 엄지손가락으로 시험관 입구를 잘 막은 채로 꺼내어 시험관을 열면서 선향의 불똥을 넣는다. 시험관 속에는 산소 기체가 모아졌으므로 불씨가 활활타게 된다. 3. 결과 및 논의 (1) 빛의 세기와 발생하는 기포 수는 어떤 관계가 있는가? 빛의 세기가 강할수록 광합성이 활발하게 일어나기 때문에 발생하는 기포 수가 많아지나, 광포화점 이상에서는 빛의 세기를 증가시켜도 광합성량이 증가하지 않는다. (2) 표본병과 시험관에 NaHCO3 용액을 넣는 이유는 무엇인가? NaHCO3가 물에 녹으면서 이산화탄소 기체를 발생시키기 때문이다. 즉, NaHCO3은 이산화탄소를 공급해주는 역할을 한다. (3) 물이 든 수조 안에서 실험을 하는 이유는 무엇인가? 전기 스탠드에서는 빛 뿐만 아니라 열에너지도 나온다. 즉, 온도의 요인이 광합성에 영향을 주지 못하게 하기 위한 것이다. (4) 발생된 기체는 무엇인가? 산소이다. 물, 빛에너지, 이산화탄소의 공급이 일어나므로 광합성이 일어나게 되고, 부산물로 산소가 생성된다. 4. 연구 과제 (1) 광포화점 이상에서는 빛의 세기를 증가시켜도 광합성량이 증가하지 않는다. 그 이유를 조사해 보자. (2) 빛의 세기를 일정하게 하고 온도를 변화시키면서 기포의 발생량이 어떻게 변하는지 조사해 보자. (3) 녹색 식물의 광합성과 세균의 광합성의 차이를 조사해 보자. 심화 실험 (1) 검정말을 어두운 곳에 하룻동안 놓아 둔 후, 검정말 줄기 하나를 알루미늄 포일로 감싼다. (2) 알루미늄 포일로 감싼 검정말과 감싸지 않은 검정말을 햇빛이 잘 드는 곳에 2~3시간 놓아 둔다. (3) 알루미늄 포일로 감쌌던 검정말의 잎과 감싸지 않은 잎을 현미경으로 관찰한다. (4) 각각의 잎을 알코올이 담긴 시험관에 넣고, 중탕 가열한다. (5)중탕한 잎을 꺼내 물기를 닦고 요오드-요오드화칼륨 용액을 떨어뜨린 후 색깔의 변화를 관찰한다. 각각의 잎은 요오드-요오드화칼륨 용액에 의해 어떻게 색깔이 변하였는가? 1. 실험 기구 및 재료 실험 : 광합성에 필요한 물질 기구 : 비커, 시험관, 스탠드, 전기 스탠드, pH미터(pH시험지), 빨대, 고무마개 재료 : 검정말, 페놀레드 용액, 증류수 (1) 400mL 비커를 깨끗하게 씻은 후, 증류수를 반 정도 채운다. 2. 방법 및 절차 (2) 비커에 몇 방울 페놀레드 용액을 떨어뜨린다. (4) 시험관 2개에 각각 노랗게 변한 용액을 넣는다. (5) 어리고 싱싱한 검정말을 골라 한쪽 시험관에 넣는다. 두 시험관의 입구를 모두 고무마개로 막는다. 용액은 무슨 색깔을 나타내는가? (3)빨대를 이용하여 비커에 숨을 불어넣는다. 용액의 색이 노란색으로 변할 때까지 계속 숨을 불어넣어야 하는데, 약 4~5분 정도가 소요된다. (6) 두 시험관을 물을 가득 채운 큰 비커에 넣고 고정시킨다. (7) 두 시험관에 전구를 이용하여 빛을 비춘다. (8) 시험관을 흔들어 주면서 용액의 색깔이 변하는 것을 확인해 보자. 어느 시험관에서 용액의 색깔이 변하였는가? (9) 용액이 분홍색으로 변할 때 용액의 pH를 측정해 보자. 녹말이 생성되므로, 요오드 반응에 의하여 청남색으로 변한다. ㄱ. 녹색식물 : CO2의 환원물질로 H2O사용, O2발생
ㄴ. 세균 : CO2의 환원물질로 H2, H2S사용, H2O, O2발생 녹색 식물은 이산화탄소를 포도당으로 환원시키는 데에 물을 사용한다.

반면에, 광합성세균은 수중에서 사람이나 동물의 먹이 찌꺼기나 배설물

등의 유기물이 분해되면서 나오는 유화수소나 질소 화합물 등의 해로운

물질을 자신의 먹이로 섭취하여 제거한다.

또한, 광합성 세균은 엽록체를 가지지 않는 대신 세포에서 직접 광합성

이 일어난다. 광합성세균은 환경의 정화와 보전에 필수 빛의 세기가 증가하더라도 광합성을 할 수 있는 최대 효소의 양이 식물세포 내에는 유한하게 존재하기 때문이다. 온도를 높이면 기포의 발생량이 점점 증가하다가 37~40도가 되면 급격히 감소한다. 지시약 : 담겨있는 물질의 산성도에 따라 자신의 색깔을 변화시킴으로써 그 물질이 어떤 특성(산성, 중성, 염기성)을 지니는가를 구분해주는 물질 C19 H14 O5 S 페놀레드 용액 산성 : 노랑
염기성 : 빨강
pH 6.8~8.4 : 분홍 pH7인 증류수에 넣었으므로 분홍색을 나타낸다. 검정말을 넣은 시험관에서 광합성이 일어나므로 CO2가 사용된다. 따라서 수소이온의 농도는 낮아지고, pH는 상승하게 된다. NaHCO3에서의 이산화탄소 발생 NaHCO3 Na + HCO3 HCO3 + H 해리 H2CO3 H2CO3 CO2 + H2O CO2 + H2O H2CO3 H2CO3 H + HCO3 페놀레드 지시약이 들어있으므로, pH가 6.8에 도달함에 따라 용액이 분홍색으로 변하기 시작한다. 3. 결과 및 논의 (1) 빨대를 이용하여 숨을 불어넣었을 때 페놀레드가 든 증류수가 노란색으로 변한 이유는 무엇인가? 날숨에 들어있는 CO2에 의해 용액이 산성화 되기 때문이다. (2) 물풀이 들어 있는 시험관에서 용액의 색깔이 다시 분홍색으로 변한 이유는 무엇인가? CO2가 감소하고, pH가 증가하여 6.8 이상에 도달하였기 때문이다. (3) 검정말이 들어 있지 않은 시험관을 설치하는 이유는 무엇인가? 대조군을 설정해 주어야 하기 때문이다. 광합성이 일어남을 통해서 실험 결과를 알아보고 싶은 실험군과 실험을 확인하기 위해서 그대로 놔두어야 하는 대조군이 필요하다 (4) 검정말이 들어 있는 시험관에서는 기포가 발생하는 것을 관찰할 수 있다. 이 기체는 무엇인가? 산소이다 4. 연구 과제 (1) 많은 수중 식물과 조류들이 살고 있는 작은 연못의 pH는 하루를 주기로 어떻게 변하겠는가? (2) 광합성과 호흡의 관계를 이용하여 동물과 식물이 함께 살 수 있는 조건을 조사해 보자. 심화 실험 5개의 시험관에 황색의 BTB(Bromthymol Blue)용액을 넣고, 그림과 같이 장치한 후 용액의 색깔 변화를 관찰하여 광합성과 호흡의 관계를 조사해 보자. + + + pH : -log[H ] + 식물이 하는 광합성과 호흡의 양을 비교하면, 낮에는 광합성량이 더 많고, 밤에는 호흡량이 더 많다. 따라서, 낮에는 CO2의 양이 적어저셔 pH가 상승하며, 밤에는 CO2의 양이 많아져서 pH가 하강하게 된다. - - - 광합성은 호흡의 산물인 이산화탄소와 물에 의해 일어나고, 호흡은 광합성의 산물인 포도당과 산소에 의해 일어난다. 따라서 동물과 식물이 공존해야 광합성과 호흡의 과정이 잘 일어날 수 있다. 시험관 A : 호흡이 일어난다. 시험관 B : 광합성>호흡 시험관 C : 광합성<호흡 시험관 D : 호흡이 일어난다. 시험관 E : 반응이 없다. BTB용액의 색깔이 황색에서 녹색, 청색으로 서서히 변한다. 서로의 산물을 이용하여 반응이 진행된다. NaHCO3가 물에 녹으면서 이산화탄소 기체를 발생시키기 때문이다. 즉, NaHCO3은 이산화탄소를 공급해주는 역할을 한다.
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