빛의 세기와 파장이 광합성에 미치는 영향

Ⅰ. 서론

식물은 빛에너지, 이산화탄소, 물을 원료로 하여 포도당을 합성하고 산소와 물을 방출한다. 이 과정은 식물의 잎에 있는 엽록체에서 일어나며 엽록소는 빛을 받아들이는 안테나 역할을 한다.

이 과정을 반응식으로 정리하면 다음과 같다.

광합성에 영향을 미치는 요인으로는 빛의 세기, 빛의 파장, 온도, 이산화탄소 농도 등이 있다. 그러면 수초를 이용하여 빛의 세기와 파장이 광합성에 미치는 영향을 실험적으로 확인해 보자.

Ⅱ. 실험재료

수초(카붐바 또는 검정말 등), 탄산수소나트륨(NaHCO3), 비커, 시험관, 클램프, 전기스탠드, 자, 사각수조, 깔때기, 셀로판지, 초시계, 카운터

Ⅲ. 실험과정

[실험 1] 빛의 세기에 따른 광합성 속도 측정

① 싱싱한 수초의 줄기를 물 속에서 잘라 깔때기에 넣은 후, 0.1% 탄산수소나트륨 수용액이 들어있는 시험관에 넣는다.

② 위의 시험관을 같은 수용액이 들어 있는 비커에 넣고 그림과 같이 클램프로 고정한다.

③ 시험관과 전기 스탠드 사이에 물을 채운 수조를 세우고 비커로부터 20cm의 거리에서 빛을 쪼여준다.

④ 기포가 발생되기 시작하면 카운터를 이용하여 3분 동안 발생하는 기포의 수를 측정한다.

⑤ 전기 스탠드를 40cm, 60cm의 거리로 점점 멀리하면서 발생하는 기포 수를 측정한 다음 1분 동안 발생하는 기포 수를 계산하여 아래 표를 완성한다.

[실험 2] 빛의 파장에 따른 광합성 속도 측정

① 싱싱한 수초의 줄기를 물 속에서 잘라 깔때기에 넣은 후, 0.1% 탄산수소나트륨 수용액이 들어있는 시험관에 넣는다.

② 위의 시험관을 같은 수용액이 들어있는 비커에 넣고 그림과 같이 클램프로 고정한다.

③ 시험관과 전기 스탠드 사이에 물을 채운 수조를 세우고 비커로부터 30cm의 거리에서 빛을 쪼여준다.

④ 전등 앞에 붉은색 셀로판지를 설치하고 카운터를 이용하여 3분 동안 발생하는 기포의 수를 측정한 다음 1분 동안 발생하는 기포 수를 계산한다.

⑤ 셀로판지의 색깔을 달리한 상태에서 발생하는 기포의 수를 측정하여 아래 표를 완성한다.

Ⅳ. 실험결과 및 토의

[실험 1] 빛의 세기와 광합성

실험 결과를 토대로 그래프를 완성한다.

[실험 2] 빛의 파장과 광합성

실험 결과를 토대로 그래프를 완성한다.

① 물에 탄산수소나트륨을 넣어주는 이유는 무엇인가?

② 비커와 전기 스탠드 사이에 물을 채운 수조를 설치하는 이유는 무엇인가?

③ 비커와 스탠드와의 거리가 멀어질수록 발생하는 기포 발생 속도는 어떻게 변하는가? 또, 그 이유는 무엇인가?

④ 빛의 세기와 광합성 사이에는 어떤 관계가 있는지 설명하고 보상점과 광포화점에 대해 조사해 보자.

⑤ 엥겔만의 실험을 조사하고 빛의 파장과 광합성은 어떤 관계에 있는지를 설명해 보자.

[참고자료]

① 물에 탄산수소나트륨을 넣어주는 이유는 무엇인가?

② 비커와 전기 스탠드 사이에 물을 채운 수조를 설치하는 이유는 무엇인가?

③ 비커와 스탠드와의 거리가 멀어질수록 발생하는 기포 발생 속도는 어떻게 변하는가? 또, 그 이유는 무엇인가?

④ 빛의 세기와 광합성 사이에는 어떤 관계가 있는지 설명하고 보상점과 광포화점에 대해 조사해 보자.

⑤ 엥겔만의 실험을 조사하고 빛의 파장과 광합성은 어떤 관계에 있는지를 설명해 보자.

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