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식물의 수송

IGCSE 생물학 · 주제 8

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5:54

식물에서의 수송

높은 나무는 펌프나 움직이는 부품 없이 매일 수백 미터의 공기로 물을 올립니다. 이는 잎에서 일어나는 증발만을利用하여 이루어집니다…

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8.1

관목 및 체관

Syllabus
핵심 보충
1 관포관(xylem)과 체포관(phloem)의 기능을 서술하시오: (a) 관포관 – 물과 무기 이온의 운반 및 지지 (b) 체포관 – 사카리오스와 아미노산의 운반 3 관포관 관의 구조가 기능과 어떻게 연결되는지 서술하되, 다음 사항에 국한하시오: (a) lignin이 포함된 두꺼운 벽 (lignification의 상세 내용은 불필요함) (b) 세포 내용물이 없음 (c) 세로벽이 없어 긴 연속된 튜브를 형성하도록 끝이 끝으로 이어진 세포
2 비목본双子葉식물(non-woody dicotyledonous plants)의 뿌리, 줄기, 잎 절단면에서 관포관(xylem)과 체포관(phloem)의 위치를 도표 및 이미지에서 식별하시오

출처: Cambridge International syllabus

 들판에 서 있는 높은 나무
나무는 관목을 통해 뿌리로부터 물을 위로运搬함.

식물은 뿌리, 줄기, 잎을 관통하는 두 가지 수포 조직을 가지고 있음:

  • 관목(xylem) — 물과 무機离子을 뿌리에서 위로运搬하고 식물에게 지지를 제공함.
  • 체관(phloem) — 필요로 하는 곳으로 **당류(sucrose)**와 아미노산을运搬함.

뿌리, 줄기 또는 잎에서 관목과 체관은 수포束(vascular bundles) 내에서 옆에 위치함.

관목의 구조 (보충)

관목은 물을运搬하기에 적합한 긴 튜브인 **관(vessels)**으로 이루어져 있음:

  • 벽은 두껍고 ** lignin**으로 강화되어 있어 식물 지지에도 도움됨.
  • 세포는 죽어 있고 빈 공간임(세포 contents 없음), 따라서 물이 자유롭게 흐를 수 있음.
  • 세포들이 끝끼리 이어져 튜브에 가로벽이 없어 하나의 긴 연속된 파이프를 형성함.
관목과 체관이 나란히 배치됨: 관목은 lignin 벽을 가진 죽고 빈 공기의 세포로 이루어진 브이며 물을 위로运搬하고, 체관은 sieve plate를 가진 살아있는 세포로 당류를 양방향으로运搬함
목부는 죽은 lignified 관을 통해 물을 위로 운반하고; 선부는 살아있는 세포 내에서 수크로스를 운반합니다
줄기의 횡단면 일부의 광현미경 사진: 외곽 근처의 고리형 수포束 내에 적색 염색된 관목 세포의 무리가 있으며, 중앙을 채우고 있는 큰 밝은 색의 간 parenchyma 세포가 보임
단면 절단된 줄기: 빨간색 염색된 목부가 가장자리에 가까운 생체bundle에 위치합니다
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Xylem and phloem route

물과 당이 식물 운輸 조직을 통해 이동하는 것을 관찰하세요.

English 한국어
xylem/ˈzaɪləm/ 관포관(목부)
mineral ions/ˈmɪnərəl ˈaɪɒnz/ 광물 이온
support/səˈpɔːt/ 지지체
phloem/ˈfləʊɪm/ 정맥
sucrose/ˈsuːkrəʊs/ 수크로스
amino acids/əˈmiːnəʊ ˈæsɪdz/ 아미노산
vascular bundles/ˈvæskjʊlə ˈbʌndlz/ 维管束(维管束)
vessels/ˈveslz/ 혈관
lignin/ˈlɪɡnɪn/ 리그닌
8.2

물 흡수

Syllabus
핵심 보충
1 도표 및 이미지에서 뿌리모세포(root hair cells)를 식별하고 그 기능을 서술하시오
2 뿌리모의 큰 표면적이 물과 무기 이온의 흡수를 증가시킨다는 점을 서술하시오
3 물이 뿌리모세포, 뿌리 피질세포, 관포관, 엽육세포를 통해 이동하는 경로를 설명하시오
4 적절한 염색제를 사용하여 식물 지상부의 물 이동 경로를 조사하시오

출처: Cambridge International syllabus

물과 무機离子은 **근모세포(root hair cells)**를 통해 식물 안으로 들어옴. 방대한 수의 근모는 매우 큰 표면적을 제공하여 물과 무機离子의 흡수를 가속화함.

그 후 물은 이 경로를 따름:

근모세포 → 뿌리 피질(cortex) 세포 → 관목 → 잎의 엽육(mesophyll) 세포.

이 경로를 보여주기 위해 식물이나 흰 꽃을 색소 **염料(stain)**가 포함된 물에 세우면 된다. 염料는 관목을 따라 올라와 맥을 물들임.

토양에서 근모를 통해 흡수된 물이 줄기의 관목을 따라 올라와 기공을 통해 수증기로 잎에서 빠져나가는 증산 작용을 보여주는 전체 식물
물은 뿌리모세포에 의해 흡수되어 목부를 타고 올라가서 잎에서 손실됩니다
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뿌리모의 물 흡수

뿌리모 세포는 삼투를 통해 물을 흡수합니다 — 물은 희석된 토양에서 더 농축된 세포로 이동합니다.

English 한국어
root hair cells/ruːt heə selz/ 뿌리모 세포
root hairs/ruːt heəz/ 뿌리모
surface area/ˈsɜːfɪs ˈeərɪə/ 표면적
cortex/ˈkɔːteks/ 피질
mesophyll/ˈmesəfɪl/ 엽육
stain/steɪn/ 염색
8.3

증산 작용

Syllabus
핵심 보충
1 증산작용이 잎으로부터 수증기가 손실되는 것임을 서술하시오
2 물이 엽육세포 표면에서 증발하여 공기 공간으로 들어간 후 기공(stomata)을 통해 수증기 형태로 잎 밖으로 확산된다는 점을 서술하시오
4 수증기 손실이 엽육세포 사이의 서로 연결된 공기 공간이 제공하는 큰 내부 표면적과 기공의 크기 및 개수와 어떻게 관련되는지 설명하시오
5 물분자 간의 인력(hydrogen bonding)에 의해 묶여 있는 물 분자 기둥이 증산강수(tension pull)에 의해 관포관을 따라 위로 이동하는 메커니즘을 설명하시오
3 온도와 바람 속도의 변이가 증산율에 미치는 영향을 조사하고 서술하시오 6 증산율에 미치는 요인들인 온도, 바람 속도, 습도를 변화시켰을 때의 영향을 설명하시오
7 시들음(wilting)이 발생하는 원리와 방법을 설명하시오

출처: Cambridge International syllabus

**증산(transpiration)**은 잎에서 수증기가 손실되는 현상임.

  • 물이 엽육 세포의 습한 표면에서 **증발(evaporates)**하여 잎 내부의 **공극(air spaces)**으로 들어감.
  • 수증기는 이후 **기공(stomata)**를 통해 잎 밖으로 **확산(diffuses)**함.
잎의 클로즈업: 물이 관목을 따라 올라와 습한 엽육 세포에서 증발하여 공극으로进入하고, 수증기가 열린 기공을 통해 확산해 나가는 모습
물은 엽육에서 증발하여 수증기 형태로 기공을 통해扩散해 나감

증산 속도에 영향을 미치는 요인

요인 증산이 빠를 때… 이유
온도 더 따뜻할 때 물이 더 빠르게 증발함
풍속 바람이 강할 때 바람이 수증기를 날려보냄
습도 (보충) 공기가 건조할 때 큰 차이로 인해 물이 더 빠르게 확산됨

풀이 예시. 포토미터(potometer)에서 공기 기포가 60 분 동안 5 mm 이동했습니다. 물 흡수 속도를 구하고, 선풍기를 켰을 때发生了什么일来说明. 속도 = 거리 ÷ 시간 = 60 ÷ 5 = 12 mm/분입니다. 반드시 속도에 완전한 단위를 붙여야 합니다. 단순히 "12"이라기보다 "mm/분"이라고 명시하십시오. 선풍기는 풍속을 높여 잎 주변의 수증기를 밀어내므로, 증산作用이 빨라지고 같은 5 분 동안 기포가 더 멀리 이동합니다.

관목을 통한 물 상승 (보충)

수증기가 잎을 빠져나가면 뒤에 더 많은 물을 끌어올림. 이 당김력을 **증산 당김력(transpiration pull)**이라 함. 물 분자들은 **인력(forces of attraction)**에 의해 서로 붙어 있으므로 하나의 긴 기둥(column) 형태로 관목을 따라 함께 당겨 올라감.

시들음 (보충)

식물이 물을 흡수하는 것보다 빠르게 잃어버리면 세포가 부드러워지고 식물이 시들다(wilts) — 잎과 줄기가 처짐. 이는 종종 고 건조하며 바람이强的한 날에 발생함.

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증산 유동

물은 뿌리부터 잎까지 증발하는 곳까지 연속적인 흐름으로 위로 끌어올려집니다.

English 한국어
transpiration/trænspəˈreɪʃn/ 증산作用
water vapour/ˈwɔːtə ˈveɪpə/ 수증기
evaporates/ɪˈvæpəreɪts/ 증발하다
air spaces/eə ˈspeɪsɪz/ 공기 공간
diffuses/dɪˈfjuːzɪz/ 확산되다
stomata/ˈstəʊmətə/ 기공
temperature/ˈtemprɪtʃə/ 온도
wind speed/wɪnd spiːd/ 풍속
humidity/hjuːˈmɪdɪti/ 습도
transpiration pull/trænspəˈreɪʃn pʊl/ 증산 수압
forces of attraction/ˈfɔːsɪz ɒv əˈtrækʃn/ 인력
column/ˈkɒlʌm/ 열(column)
wilts/wɪlts/ 위축
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8.4

전성 (보충)

Syllabus
핵심 보충
1 체내 운반이 사카리오스와 아미노산이 체포관에서 생산부(source)에서 소비부(sink)로 이동하는 것임을 서술하시오
2 다음을 서술하시오: (a) 생산부(source)란 사카리오스 또는 아미노산을 방출하는 식물 부분 (b) 소비부(sink)란 사카리오스 또는 아미노산을 사용하거나 저장하는 식물 부분
3 식물의 일부가 다른 시기에 생산부와 소비부로 작용할 수 있는 이유를 설명하시오

출처: Cambridge International syllabus

**전성(translocation)**은 당류와 아미노산이 **원천(source)**에서 **저장소(sink)**로 체관을 통해 이동하는 과정임.

  • 원천은 당분이나 아미노산을 방출하는 부분입니다. 예를 들어 광합성으로 당을 만드는 잎이 해당합니다.
  • 흡수부는 이를 사용하거나 저장하는 부분입니다. 예를 들어 자라는 뿌리나 저장 장기 등이 있습니다.
잎이 원천으로서(element) 설탕을 생성하며, 제관(phloem) 내의 화살표가 설탕을 자라는 새싹 위로 그리고 뿌리로 아래로 운반함을 보여줍니다. 이 두 부분은 모두 흡수부로 표시되어 있습니다
제관은 설탕을 원천에서 흡수부로 이동시키며, 그 방향은 변경될 수 있습니다
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체관에서의 전이

정맥은 당이 생성된 곳(원천)에서 당이 사용되거나 저장되는 곳( sinks)으로 용해된 당을 운반합니다.

English 한국어
translocation/trænsləʊˈkeɪʃn/ translocation
sources/ˈsɔːsɪz/ 출처
sinks/sɪŋks/ 물체
8.4

시험 팁

  • 관목(xylem): 물과 미네랄 이온, 위쪽 방향으로만 이동하며 지지 기능도 수행함 — 세포는 죽어 있고 두꺼운 리그닌 벽을 가짐. 제관(phloem): 설탕과 아미노산, 살아있는 세포 내에서 이동함.
  • 물의 경로 기억하기: 뿌리모세포 → 피질 → 관목 → 중피(mesophyll).
  • 증발산(transpiration) = 중피에서의 증발 이후 기공(stomata)을 통한 확산으로 외부로 나가는 것. 기온이 높거나 바람이 강하며 건조할 때 더 빠름.
  • 물은 증발인력(transpiration pull) 에 의해 상승하며, 물 분자들은 기둥(column) 형태로 서로结合在一起(결합됨) 있다.
  • 전이(translocation)는 원천(당이 생산되거나 저장되는 곳)에서 흡수부(사용되는 곳)로 일어난다. 계절에 따라 방향이 바뀔 수 있다.

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