CAM식물과 C3식물의 수분저항능력비교

소개글

CAM식물과 C3식물의 수분저항능력비교에 대한 보고서 자료입니다.

목차

(1)실험제목

(2)실험계획

(3)실험이론

(4)실험결과

(5)실험고찰

본문내용

서 기공이 열리게 될 것이다. 하지만 실제로는 시간이 지나도 별다른 변화가 없는 것이 관찰되었는데 아마도 실험상 기다린 45분이 짧은 시간이어서 기공이 열리는 것을 관찰하지 못한 게 아닌가 싶다. 그리고 어두운 상태에서는 이론상 계속 닫힌 상태를 유지할 것이라고 생각되고 결과는 생각과 마찬가지로 닫힌 상태를 그대로 유지하고 있었다. 다음으로 ABA를 첨가 했을 때를 알아보면 이론상으로 ABA는 토양의 수분 함량이 감소할 때 뿌리 끝에서 가장 활발하게 합성되는 호르몬이다. 공변세포 내에 이 ABA의 농도가 증가하게 되면 공변세포의 소포체나 액포 막의 칼슘이온(Ca2+)의 채널이 활성화되고 칼슘이온이 공변세포 외부에서 이 채널을 통해 유입하게 되면, 반대로 공변세포의 세포막에서는 음이온 채널이 활성화된다. 그렇게 되면 Cl-와 말산2-가 세포외부로 방출하게 되고 또한 K+채널이 활성화되어 K+역시 유출된다. 그렇게 되면 세포내의 이와 같은 이온(K+, Cl-, 말산2-)의 농도가 감소하게 되고 따라서 삼투퍼텐셜이 감소하고 수분 방출을 촉진시키게 된다. 이후 팽압이 감소하고 기공을 닫히게 된다. 이와 같이 실험상에서 빛이 있으나 이 ABA의 영향으로 인해 결국은 기공이 닫힐 것이 예상되었다. 결과는 빛을 비추는 상황에서는 예상과 마찬가지로 기공이 닫혔으나 의외로 어두운 상황에선 기공이 열리는 현상이 발견되었다. 원래는 기공이 닫혀야 할 것 이나 기공이 열린 것은 우선 실험적인 오차로 ABA를 너무 낮은 농도로 넣거나 하여 빛이 없는 상태이나 이산화탄소와 이미 존재하고 있는 명반응산물을 이용하여 포도당이 생성되고 포스포릴라아제의 활성이 없이도 포도당이 많은 상태가 되어 삼투압이 높아지고 그에 따라 수분을 흡수하고 그로 인해 팽압이 높아져서 기공이 열리지 않았을까 라고 생각된다. 다음으로 NaCl을 넣고 실험을 한 경우 이론적으로 밖이 삼투압이 높아지게 될 것이다. 그래서 안의 수분이 밖으로 빠져나오고 기공의 삼투압이 작아져서 기공이 닫힐 것이 예상된다. 그리고 실험 결과를 보면 이론과 동일하게 빛이 있는 상황이건 없는 상황이건 기공이 닫히는 것을 관찰 할 수 있었다.
위의 도입부분에서 기공의 개폐원리를 간단히 다루었는데 이를 좀 더 자세히 다루어 보면 기공을 이루는 공변세포는 기공 쪽의 세포벽이 두껍고, 그 반대 부분의 세포벽은 얇다. 따라서 공변세포가 주위 세포로부터 물을 흡수하여 세포의 팽압이 높아지면, 세포벽이 얇은 부분은 잘 늘어나지만 두꺼운 부분은 늘어나기가 어려우므로, 세포가 활 모양으로 휘어서 기공이 열리게 된다. 반대로 공변세포의 수분량이 줄어들어 팽압이 낮아지면 기공이 닫힌다. 즉 공변세포 내의 엽록체에서 광합성을 하면 포도당이 생성되어 삼투압이 높아진다. 그러면 외부세포로부터 물의 흡수가 많아서 공변세포 내의 팽압이 증가한다. 팽윤상태가 된 공변세포는 안과 밖의 세포벽의 두께 차 때문에 세포가 밖으로 밀려나가 기공이 열린다. 광합성이 이루어지지 않으면 삼투압이 낮아져 물이 빠져나가므로 팽압이 떨어져 안쪽 세포벽의 탄력으로 공변세포는 원위치로 돌아와 기공이 닫힌다 이것은 pH와 직접적인 관계가 있다. 즉, 공변세포 내에 흡수된 CO2는 H2O와 반응하여 쉽게 H2CO3가 되고 이것은 즉시 해리된다. 그리하여 H와 HCO 으로 된다. CO2 + H2O → H2CO3 → H + HCO . 그런데 CO2는 HCO 으로 존재하므로 광합성에 이 용될 수가 없다. 이것이 광합성에 이용되려면 다시 H2CO3로 되고 이것은 CO2와 H2O로 되어야 한다. 즉 역과정인 H + HCO → H2CO3 → H2O + CO2로 된다. 이때 분자 상태로 된 CO2는 광합성에 이용될 수 있다. 즉 수중의 H이 적어졌으므로 pH가 높은 경우에 광합성이 일어나 기공이 열리 게 되고 pH가 낮은 경우에는 광합성이 이루어지지 않아 기공이 닫힌다.
증산 작용은 잎의 기공을 통하여 이루어지는데 뿌리로부터 흡수된 물아 기공까지 죽 연결되어 하나의 물기둥이 형성된다. 이 물기둥은 기공에서 증발되므로 물분자의 응집력에 의하여 뿌리로부터의 물의 흡수와 상승은 계속된다. 즉 뿌리로부터 물이 잘 흡수되려면 기공에서 물의 증산이 잘 일어나야 한다. 또한 기공의 개폐와 증산작용은 밀접한 관계를 맺고 있는데 증산작용이란 식물체 내의 수분을 잎의 뒷면 표피의 기공을 통해 수증기의 형태로 공기 중으로 내보내는 현상이다. 그리고 증산작용의 과정은 간단히 이야기하여 체내 수분이 많은 경우 세포이 팽압이 높아져서 기공이 열리고 반대로 수분이 적은 경우 팽압 감소로 기공이 원상태로 돌아가게 되는 것이다. 이 증산작용의 역할은 물과 무기양분 흡수 원동력, 식물체 내의 체온조절 및 수분량 조절, 양분의 농축을 할 수 있도록 하고 증산작용에 영향을 주는 다른 요인을 알아보면
구분
햇빛
기온
습도
체내수분
바람
증산량이 많을 때
약
낮다
높다
적을때
없을때
증산량이 적을 때
강
높다
낮다
많을때
많을때
이렇게 정리 할 수 가있다. 그리고 사막 같은데서 살고 있는 식물 같은 경우는 크레슐산 대사(CAM) 광합성을 한다. 예로는 사막의 선인장류나 다육질 식물, 돌나물과 식물 등이 있고 크래슐산 대사(crassulacean acid metabolism)의 경우 CO2는 밤에 기공을 통해 들어와 유기산에고정이 된다. 낮 동안에 이 화학반응이 반대로 일어나 CO2가 세포내로 방출됨으로써 캘빈회로를 통해 도당 합성된다 이는 모든 화학과정에서 ATP가 소모되지만 대신 덜 경쟁적인 환경에서 살 수 있고 이로 인해 사막과 같은 혹독한 환경에서 수분 손실을 최소한으로 줄일 수 있는 것 이다.
5주에 걸친 실험과 그에 대한 보고서를 쓰면서 솔직히 결과 분석을 하는 것도 너무 어려웠고 실험을 하는 과정 자체도 너무 생소한 것이라 너무 고생했다. 하지만 이렇게 보고서를 쓰면서 실험한 것을 깔끔하게 정리해 볼 수 있어 좋은 기회가 된 것 같다. 그리고 이 보고서를 쓰면서 내린 결론은 1주에서 4주까지의 실험의 총 결과물이 5주차인 공변세포 관찰 인 것 같은데 수분퍼텐셜에 의한 공변세포의 다양한 모습을 관찰 할 수 있어 좋은 기회가 된 것 같다.

키워드

C3식물,   CAM식물,   수분저항능력,   수분스트레스,   공변세포,   광합성,   닭의장풀,   돌나물