◎ 미리생각해보기

생물은 세포라는 단위로 이루어져 있습니다. 처음 세포를 발견한 사람은 누구인가요?

세포는 1665년 영국의 로버트 훅(Hook, R.: 1635~1703)에 의해 처음으로 발견되었습니다. 그는 자신이 만든 현미경으로 코르크 조각을 관찰하였는데, 그가 관찰한 코르크 조각에는 작은 벌집과 같은 구조가 많이 있었습니다. 그는 이것이 복도를 따라 늘어선 수도원의 작은 방들처럼 생겼다고 해서 작은 방이라는 의미로 세포(cell)라는 이름을 붙였는데, 사실 그가 관찰한 것은 죽은 세포벽에 불과하였습니다.

◎ 실험 전 주의사항!

1. 실험에 포함된 작은 부품이나 시약 등은 삼키지 않도록 주의합니다.

2. 실험에 포함된 준비물은 실험 외 다른 용도로 절대 사용하지 않도록 합니다.

3. 실험용 도구와 시약으로 절대 장난치지 않도록 합니다.

4. 날카로운 도구를 사용할 때는 다치지 않도록 주의합니다.

5. 실험 후에는 주변 지역을 정리하고 손을 깨끗이 씻습니다.

◎ 실험 전 반드시 확인하기!

액체의 크기에 따라 세포가 보이지 않을 수 있습니다. 글리세린 또는 물방울로 구멍의 크기에 맞게 최대한 동그랗게 만들어 관찰합니다.(글리세린과 물의 굴절률, 구멍의 크기, 액체와 프레파라트 사이의 거리에 의해 초점이 달라지기 때문입니다.)

관찰 시 글리세린이 눈에 들어가지 않도록 주의하세요.

[프레파라트 만들기]

양파를 가로 1cm 세로 1cm 잘라서 핀셋으로 안쪽의 표피를 벗겨냅니다.

표피를 슬라이드 글라스 위에 펴놓고 물방울을 떨어뜨린 후 커버글라스를 덮습니다.

(주의! 커버글라스를 덮을 때 45°로 기울여 공기방울이 생기지 않게 덮습니다.)

[현미경 만들기]

1. 빨대의 주름을 기준으로 긴 쪽을 절반 이상 자릅니다. 커넥터에 LED를 끼워 잘라둔 빨대에 끼웁니다.

(주의! LED를 끼울 때 긴다리는 빨간선에, 짧은 다리는 검은선에 닿도록 끼웁니다.)

◎ 실험방법

2. 두 개의 뚜껑 중 한 개의 뚜껑은 가운데 가로 2cm, 세로 1cm 구멍을 뚫어 재물대를 만들고, 나머지 뚜껑은 꼬지막대로 뚫어 테이프를 붙여 렌즈뚜껑을 만듭니다.	3. 종이컵 옆면에 그림과 같이 두 개의 구멍을 뚫고 구멍 밑에 스위치를 끼웁니다. (주의! 침핀으로 구멍을 낸 후 스위치를 끼우면 잘 끼워집니다.)

4. 전지끼우개와 2번커넥터를 컵 안에 넣고, 전선을 아래쪽 구멍을로 빼줍니다. 컵의 바깥쪽에서 스위치를 끼우고 2번커넥터와 연결합니다.

SZ-F-R-005(Rev.3)                                                                                                      호기심의 시작 사이언스존                                                                                                     A4(210mm ×297mm)

5. 실험과정1에서 만든 1번 커넥터를 위쪽 구멍에 끼웁니다.

(주의! 컵의 안쪽에 LED가 위치할 수 있도록 바깥쪽에서 안쪽으로 끼우세요.)

6. 종이컵 밖의 전선을 연결하고, 글리세린을 구멍크기에 맞게 떨어뜨린 후 뚜껑을 누르며 초점을 잡아 세포를 관찰합니다.

(주의! 글리세린을 구멍의 크기에 맞게 떨어뜨려주세요. 글리세린은 표면장력이 작기 때문에 옆으로 퍼질 수 있습니다. 또한, 관찰시 글리세린이 눈에 들어가지 않도록 주의하세요.)

◎ 실험결과 및 생각해보기

1. 직접만든 현미경으로 관찰 했을 때 세포는 어떻게 생겼나요? 그림으로

그려보세요.

⇒ 길쭉한 육각형의 세포들이 규칙적으로 배열되어 있으며, 각 세포마다 1개의 핵이 보입니

다.

2. 식물세포의 핵을 관찰 할 때는 아세트산카민용액으로 염색 후 관찰합니다. 이

실험에서는 염색을 하지 않지만 세포의 형태와 핵이 보입니다. 그 이유는 무엇

일까요?

⇒ 세포의 내부 구조에는 각 부분에 따른 빛의 굴절률이 다릅니다. 그래서 세포벽과 핵의

굴절률의 차이로 인해 그 형태를 구별할 수가 있습니다. 이 원리를 이용한 것이 위상차

현미경입니다.

◎ 원리이해

1. 세포

동물세포와 식물세포는 모양이나 그 구성 성분에 차이가 있습니다. 식물세포는 세포막 주

변을 세포벽이 둘러싸고 있어 모양이 비교적 고정적이고 다면체를 이루고 있습니다. 반면

동물세포는 세포벽이 존재하지 않아 모양이 유동적이며 대체로 구형을 이루고 있습니다.

또, 식물세포에는 엽록체와 액포가 존재하지만 동물세포에는 존재하지 않습니다.

SZ-F-R-005(Rev.3)                                                                                                      호기심의 시작 사이언스존                                                                                                     A4(210mm ×297mm)

세포막 : 세포와 세포 외부의 경계를 짓는 막으로 세포 내의 물질들을 보호하고 세포간	물질 이동을 조절하는 역할을 합니다.

세포질 : 세포에서 핵을 제외한 세포막 안의 부분입니다. 주성분은 단백질, 물,	무기염류입니다.

핵 : 유전물질인 DNA가 들어있고 세포의 모든 활동을 조절하는 세포내 기관입니다.

인 : RNA와 단백질로 구성된 망상 구조이며 RNA를 생성하고, 단백질 합성에	관여합니다.

소포체 : 모든 진핵생물의 세포 안에 존재하는 망상구조로서 세포내 망상구조라고도               합니다.

조면소포체 : 표면에 리보솜이 붙어 있는 소포로 단백질을 만들어 세포 곳곳에                        전달합니다.

활면소포체 : 리보솜이 붙어있지 않는 소포체입니다. 지방, 인지질, 스테로이드의                      지질합성을 합니다.

골지체 : 세포 내의 세포질 소기관으로 동식물 세포 모두에서 발견되며 분비 작용을 맡고           있습니다.

리보솜 : RNA와 단백질로 이루어진 복합체로서 세포질 속에서 단백질을 합성하는 역할을           합니다.

미토콘드리아 : 생명활동에 필요한 에너지를 생성합니다.

액포 : 생명 활동 결과 생긴 노폐물과 색소를 저장하며 주로 늙은 식물 세포에 많고             크기가 큽니다.

엽록체 : 녹색식물 잎의 세포에 들어있는 세포 소기관으로, 광합성이 이루어지는                  장소입니다.

세포벽 : 식물세포에서 관찰하며 세포를 외부로부터 보호하고 세포의 모양을 유지합니다.

2. 현미경

1) 최초의 현미경

세포는 육안으로 관찰이 불가능하므로 자세한 구조를 알기 위해서는 현미경이나 그 밖의 방법을 이용해야 합니다. 현미경을 사용해 처음으로 세포를 관찰한 사람은 영국의 로버트 훅(Hook, R.:1635~1703)입니다. 간단한 현미경을 만든 후, 코르크 조직을 관찰하여 그 조직이 벌집과 같은 작은 방으로 이루어졌음을 발견하고 이를 세포라고 명명하였습니다. 이때 사용된 현미경의 배율은 약 270배였습니다. 광학현미경은 렌즈로 광선을 굴절시켜 물체를 확대시키기 때문에 2,000배 이상 확대하는 것은 불가능 합니다. 따라서 세포의 미세 구조는 전자 현미경의 발달과 함께 밝혀지게 되었습니다.

2) 현미경의 구조

① 접안렌즈 : 눈으로 들여다보는 렌즈입니다.

② 대물렌즈 : 재물대 쪽에 있는 렌즈로 관찰하려는 물체와 닿는 렌즈이며 길수록 고배율입니다.

③ 조동나사 : 재물대를 움직여 상을 찾습니다.

④ 미동나사 : 초점을 정확히 맞출 때 사용합니다.

⑤ 광원 : 빛을 내어 시료를 잘 볼 수 있도록 해줍니다.

- 밝은 빛 : 어두울 때, 고배율일 때 사용

- 어두운 빛 : 밝을 때, 저배율일 때 사용

⑥ 조리개 : 시야로 들어오는 빛의 양을 조절합니다.

⑦ 경통 : 광원의 빛을 모아줍니다.

⑧ 재물대 : 시료를 올려 놓습니다.

⑨ 클립 : 시료를 고정시킵니다.

⑩ 받침대 : 현미경을 받쳐 똑바로 세워줍니다.

3)현미경의 원리

광학현미경은 빛이 렌즈를 지나갈 때 꺾이는 현상을 이용하며, 기본적으로 그림과 같이 볼록렌즈 2개를 배열하여 만듭니다. 대물렌즈는 물체에서 나온 빛을 모아 물체의 확대된 상을 만들고, 접안렌즈는 이 상을 더욱 확대시켜 줍니다. 배율은 대물렌즈와 접안렌즈의 배율을 곱한 것과 같습니다. 배율이 1000배면 실물보다 우리 눈에 1000배 더 크게 보입니다. 박테리아처럼 아주 작은 미생물도 1000배 정도로 확대하여 우리 눈으로 관찰 할 수 있습니다. 일반적인 광학현미경에서 보는 상은 상하좌우가 서로 바뀐 도립 실상이고 물체를 투과한 빛을 이용하여 보기 때문에 시료 아래쪽에 광원 장치가 있습니다.

4)현미경의 종류

① 광학현미경(LM, Light Microscope)

일반적으로 현미경이라고 할 때는 이것을 가리킵니다. 표본에 빛을 비추어 그 표본을 통과한 빛이 대물렌즈에 의해 확대된 실상을 맺고 이것을 접안렌즈를 통해 재확대된 상을 관찰 할 수 있도록 고안된 것입니다. 그 종류에는 보통현미경, 자외선현미경, 적외선현미경, 형광현미경, 위상차현미경, 편광현미경 등이 있습니다.

② 전자현미경(EM, Electron Microscope)

전자현미경은 목적에 따라 투과형(TEM), 주사형(SEM) 등으로 분류됩니다. 가시광선보다 파장이 작은 전자를 광학렌즈대신 전자렌즈를 사용하여 시료에 주사하고 시료와 상호작용한 전자를 검출기로 측정하여 형상을 만듭니다. 광학현미경의 경우 약200배의 배율이 한계였다면, 현대의 전자현미경은 수백만 배까지 확대하여 관찰할 수 있어 생물학, 의학, 공학 등 넓은 분야에 걸쳐 이용되고 있습니다.

③ 원자현미경(AFM, Atomic Force Microscope)

광학현미경과 전자현미경에 이어 개발된 제3세대 현미경으로, 원자 지름의 수십분의 1까지 측정할 수 있습니다. 진공 중에서도 사용이 가능하며 시료의 물리적, 전기적 성질을 알아낼 수 있는 장점이 있습니다.

◎ Memo

ED 액체 현미경

학습목표

직접 현미경을 만들어 보고 양파의 표피세포

형태를 관찰해봅니다.

실험날짜          년      월      일

학년   반    이름 :

생물은 세포라는 단위로 이루어져 있습니다. 처음 세포를 발견한 사람은 누구인가요?

◎ 미리생각해보기

종이컵(1개), 뚜껑(2개), LED(1개), 커넥터(2개), 건전지(2개), 전지끼우개(1개), 연결캡(3개), 빨대(1개), 침핀(1개), 꼬지막대(1개), 글리세린, 투명테이프

※ 직접준비해주세요.(가위, 칼, 송곳, 양파프레파라트)

◎ 실험준비물

1. 직접 만든 현미경으로 관찰 했을 때 세포는 어떻게 생겼나요? 그림으로 그려보세요.

2. 식물세포의 핵을 관찰 할 때는 아세트산카민용액으로 염색 후 관찰합니다. 이 실험에서는 염색을 하지 않지만 세포의 형태와 핵이 보입니다. 그 이유는 무엇일까요?

◎ 실험결과 및 생각해보기

◎ 새롭게 알게 된 사실

◎ 느낀점