| English | 의미 |
|---|---|
| volume/ˈvɒljuːm/ | 부피 |
| surface area/ˈsɜːfɪs ˈeərɪə/ | 표면적 |
| agar/ˈeɪɡɑː/ | 아가르 |
| dialysis tubing/daɪˈæləsɪs ˈtjuːbɪŋ/ | 투석관 |
| exchange surface/eksˈtʃeɪndʒ ˈsɜːfɪs/ | 교환 표면 |
세포가 작은 이유
- 세포는 표면을 통해 영양분과 산소를 흡수하고 폐기물을 배출합니다.
- 그러나 물체가 커질수록 부피는 표면적보다 빠르게 증가합니다.
- 따라서 큰 세포는 내부에 필요한物质를 충분히 빠르게 공급하기 어렵습니다.
크기가 커질수록 비율이 감소함
변의 길이가 $L$인 정육면체에 대해:
- 더 큰 $L$일수록 비율은 작아집니다.
표면을 통한 확산
입자는 밀집한 곳에서 희박한 곳으로 자발적으로 퍼집니다. 작은 세포는 큰 표면적 대 부피 비를 가지므로 물질이 충분히 빠르게进出합니다.
세포가 커지면 그 표면적 대 부피 비율은:
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부피(L³)가 표면적(6L²)보다 빠르게 증가하므로 L이 커질수록 비율 6/L은 감소합니다.
정육면체의 한 변의 길이가 2입니다. 비율 = 6/L 공식을 사용할 때, 이 정육면체의 표면적 대 부피 비율은?
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비율 = 6 / L = 6 / 2 = 3 (즉, 3 : 1).
정육면체의 한 변의 길이가 3입니다. 비율 = 6/L 공식을 사용할 때, 이 정육면체의 표면적 대 부피 비율은?
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비율 = 6 / L = 6 / 3 = 2 (즉, 2 : 1) — 변의 길이 2인 정육면체보다 작습니다. 왜냐하면 크기가 더 크기 때문입니다.
다음 정육면체들을 표면적 대 부피 비율이 가장 큰 것부터 순서대로 나열하십시오.
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가장 작은 정육면체가 가장 큰 비율을 가집니다; 변의 길이가 커질수록 6/L은 감소합니다.
이 점이 중요한 이유
- 표면적대부피비가 클수록交換이 빠릅니다. 따라서 작은 세포와 얇고 평평한 형태는 물질을 빠르게交换합니다.
- 큰 세포는 확산만으로는 의존할 수 없으며 수송계가 필요합니다.
- 서로 다른 크기의 아gar 블록을 염료에 담근 실험으로 보여줄 수 있습니다: 가장 작은 블록(가장 큰 비율)이 가장 빠르게 전체가 색칠됩니다. (비생물학적 materil을 통한 확산은 ** dialysis tubing**으로 연구됩니다.)
표면적 : 부피
정육면체를 더 크게 만들면: 부피가 표면보다 빠르게 증가하여 SA:V 비율이 감소합니다 — 이것이 교섭 표면과 세포가 작게 유지되는 이유입니다.
왜 작은 세포와 얇고 평평한 형태는 물질을 빠르게 교환하나요?
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큰 비율은 부피 단위당 많은 표면을 의미하므로 확산에 의한交换가 빠릅니다.
작은 세포는 ______ 표면적 대 부피 비율을 가지고 있어 물질을 빠르게 exchange합니다.
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큰 비율은 부피 단위당 충분한 표면을 제공하므로 확산이 전체 세포를 빠르게 공급합니다.
아gar-block 실험에서 어떤 블록이 가장 빠르게 전체가 색이 변합니까?
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가장 작은 블록은 가장 큰 비율을 가지므로 염료/산이 중심까지 가장 빠르게扩散됩니다.
exchange surfaces가 문제를 해결한다
- 큰 생물은 작은 surface에만 의존할 수 없으므로 전용 exchange surfaces(폐, 아가미, 근모, 융모)를 진화시켰습니다.
- 이들은巨大한 surface area, 얇은 wall, 풍부한 blood supply를 제공하여 빠른 exchange를 가능하게 합니다.
더 큰 생물일수록 surface-area-to-volume ratio가 작습니다. 그래서 쥐는 열을 빠르게 잃지만 고래는 그렇지 않으며, 큰 생물들은 단일 세포가 필요하지 않는 exchange 및 transport systems가 필요합니다.
이해했습니다
- volume이 surface area보다 빠르게 증가함 → 크기가 커지면 비율이 작아짐
- 정육면체: $\text{SA}=6L^2$, $V=L^3$, 비율 $=\dfrac{6}{L}$
- 큰 비율 = 빠른 exchange → 작은 세포와 얇고 평평한 형태가 유리함
- agar-block demo: 가장 작은 블록이 가장 빠르게 전체가 색칠됨