광합성실험(중학교,고등학교,대학교)

소개글

광합성실험(중학교,고등학교,대학교)에 대한 보고서 자료입니다.

목차

∥차 례∥
중학교 교과과정
• 잎의 단면 구조 관찰하기
• 광합성에 필요한 물질
• 녹색 식물이 광합성으로 만드는 양분
• 식물에 빛을 쬘 때 발생하는 기체

고등학교 교과과정
• 빛에너지 획득 장소
• 그라나와 스트로마의 기능
• 벤슨의 명반응과 암반응 실험
-빛과 CO2를 분리하여 주었을 때 광합성 속도의 변화
• 루벤의 산소발생실험
-산소의 기원을 밝히는 실험
• 엥겔만 실험
-빛의 파장과 광합성
• 잎의 색소 분리
• CO2 의 농도가 광합성에 미치는 영향
• 빛의 세기가 광합성에 미치는 영향

대학 교과과정
• 흡수스펙트럼

최종결론

본문내용

잎에서 추출한 광합성 색소에 프리즘으로 분광된 빛을 비추어 각 색소가 어떤 빛을 흡수하는 가를 측정하여 얻는다. 작용스펙트럼은 녹색식물에 여러 가지 단색광을 비추어 파장별 광합성량을 구한다.
흡수스펙트럼과 작용스펙트럼은 거의 일치한다. 많이 흡수하는 영역에서 광합성량이 상대적인 값인 작용스펙트럼 역시 높게 나타난다. 엽록체가 녹색광(500~600nm)을 거의 흡수하지 않고 대부분 반사하기 때문에 식물의 잎이 녹색을 띤다. 녹색 잎은 녹색을 반사하고 붉은색 계통의 파장(600~700nm) 영역의 파장을 잘 흡수한다.
준비 :　80% 아세톤, 시금치 잎, 막자사발, cuvets, pipette, spectrophotometer, mass cylinder
실험과정
① 녹색 잎 5g을 냉각시켜둔 80% 아세톤으로 막자사발에 갈아서 여과한다.
② 여과액의 최종 부피는 메스실린더에 넣어서 정확한 부피를 측정, 기록한다.
③ spectrophotometer를 먼저 15분간 warming-up 시켜둔 다음 0점을 맞춘다.
④ cuvet에 80% 아세톤을 넣고 660nm에서 흡광도가 0가 되게 한다.
⑤ 다른 cuvet에 엽록소의 추출액을 넣고 뚜껑을 덮은 후 흡광도가 0.3~0.4정도에 오도록 색소의 농도를 적당히 조절한다.
⑥ 400nm부터 시작하여 20nm 간격으로 흡광도를 조사한다. 이때 파장을 바꿀때 마다 blank를 넣어서 흡광광도를 0으로 맞춘다.
⑦ 색소가 든 cuvet의 흡광도를 조사하여 그래프를 그린다. ( x축 : 파장, y축 : 흡광도 )
⑧ 특히 엽록소의 농도를 측정하기 위하여 663nm 와 645nm 에서의 흡광도를 측정하여 기록해 둔다.
C chl.a = 0.0217 A663 - 0.00269 A645
C chl.b = 0.0229 A645 - 0.00468 A663
C chl.a+b = 0.0202 A645 + 0.00820 A663
* Total chl. = A652 / 34.5 (단위: chl mg/mL)
⑨ 농도 C가 계산되면 단위와 최종부피와의 관계로부터 희석비를 고려하여 엽록소량을 계산한다.
결과
spectrophotometer를 이용하여 각 파장에 따른 흡광도를 측정해 본 결과 적색과 청색 파장에 대한 흡광도가 상대적으로 높게 나왔고, 시금치 잎의 색소에서 많은 양을 차지하고 있는 엽록소 a와 b의 흡수 파장과도 비슷하게 나왔다(이론부분에 제시한 고등학교 교과서에 나오는 그림 참조)
C chl.a = 0.04687001
C chl.b = 0.03366086
C chl.a+b = 0.0593168
* Total chl. 0.06744928
엽록소량 (mg)
chl.a = 7.0305015
chl.b = 5.0491290
chl.a+b = 8.8975200
* Total chl. = 10.117392
결론 및 토의
광합성에 적색과 청색 파장의 빛을 많이 이용함을 알 수 있는 실험이다.
고등학교 과정에서 배운 빛의 파장에 대한 이론을 바탕으로 한 흡수 스펙트럼 실험은, spectrophotometer라는 기기를 직접 사용해 본 것이 좋은 경험이었다. 파장을 바꿀 때마다 blank를 넣고 흡광도를 0으로 맞추어서, 다음의 엽록소 추출액을 넣고 엽록소의 흡광도를 측정해야 할 때 아세톤의 흡광도를 무시해도 되도록 하는 점이 기억해 두어야 할 사항이다.
<최종결론>
① 광합성에 필요한 물질을 알아보는 실험과, CO2 농도가 광합성에 미치는 영향을 알아보는 실험을 통하여 광합성을 할 때 CO2가 쓰인다는 것을 알 수 있었다.
② 빛의 세기가 광합성에 미치는 영향을 알아보는 실험과 벤슨의 명반응과 암반응 실험의 자료해석을 통해 광합성을 할 때 빛이 필요하다는 것을 알 수 있었다.
③ 녹색식물이 광합성으로 만드는 양분을 알아보는 실험을 통하여 광합성을 하여 녹말(C6H12O6)이 생성된다는 것을 알 수 있었다.
④ 식물이 빛을 쬘 때 발생하는 기체를 알아보는 실험을 통하여 광합성의 부산물로 O2가 발생한다는 것을 알 수 있었다.
⑤ 루벤의 산소발생실험 자료해석을 함으로써 광합성에는 H2O가 쓰이고, 발생하는 O2가 H2O에서 기원한다는 것을 알 수 있었다.
이 실험들을 통해 다음과 같은 광합성 식이 세워진다.
CO2 + H2O ㅡ빛→ C6H12O6 + O2
▷ 중학교 교과과정
잎의 단면 구조 관찰하기
: 광합성이 일어나는 장소를 알아보는 실험
광합성에 필요한 물질
: 광합성에 필요한 물질(이산화탄소)을 알아보는 실험
녹색 식물이 광합성으로 만드는 양분
: 광합성산물로 녹말을 합성한다는 것을 확인하는 실험
식물에 빛을 쬘 때 발생하는 기체
: 광합성산물로 산소가 발생한다는 것을 확인하는 실험
▷고등학교 교과과정
빛에너지 획득 장소
: 광합성이 엽록체에서 일어난다는 것을 확인하는 실험
그라나와 스트로마의 기능
: 그라나에서 명반응이 일어나고, 스트로마에서 탄소고정반응이 일어나며,
이 두 과정이 함께 일어나야 녹말이 합성된다는 실험(자료해석)
벤슨의 명반응과 암반응 실험
-빛과 CO2를 분리하여 주었을 때 광합성 속도의 변화
: 광합성에는 빛이 필요하며, 빛을 이용하는 과정은 이산화탄소를 이용하는 과정에
선행되어야한다는 것을 보여주는 실험(자료해석)
루벤의 산소발생실험
: 광합성에서 방출되는 산소는 그 기원이 물이라는 것을 확인하는 실험(자료해석)
엥겔만 실험
: 광합성이 어느 파장에서 많이 일어나는 지 알아볼 수 있는 실험(자료해석)
잎의 색소 분리
: 식물의 잎에는 여러 가지 색소가 포함되어 있음을 알 수 있는 실험
CO2 의 농도가 광합성에 미치는 영향
빛의 세기가 광합성에 미치는 영향
▷대학 교과과정
흡수스펙트럼
중학교 교과과정에서는 광합성에 필요한 물질을 알아보는 실험을 했다면 고등학교 과정에는 그 물질을 가지고 광합성이 일어나는 장소와 , 더 세부적인 과정을 알아보는 확장된 실험을 할 수 있었으며 중학교 교과과정에서는 광합성에 쓰이고 발생하는 산물을 알아보는 실험을 했다면 고등학교 과정에서는 그 산물들을 이용해서 환경의 변화 따른 광합성 속도 변화와 더 구체적인 광합성 원리를 알아보는 실험을 할 수 있었다.

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