Размер клетки
Введено| English | Значение |
|---|---|
| volume/ˈvɒljuːm/ | объём |
| surface area/ˈsɜːfɪs ˈeərɪə/ | площадь поверхности |
| surface-area-to-volume ratio/ˈsɜːfɪs ˈeərɪə tə ˈvɒljuːm ˈreɪʃɪəʊ/ | соотношение площади поверхности к объёму |
| diffusion/dɪˈfjuːʒn/ | диффузия |
Почему клетки остаются маленькими
- Почти каждая клетка микроскопична, будь то мышь или слон.
- Большое животное состоит не из больших клеток — оно состоит из большего количества клеток.
- Есть строгая физическая причина, по которой клетки не могут расти большими.
- Это сводится к гонке между поверхностью и объемом.
Поверхность против объема
- Клетка получает пищу и кислород через свою площадь поверхности.
- Она использует эти материалы по всему своему объему.
- По мере роста клетки ее объем увеличивается быстрее, чем поверхность.
- Поэтому большая клетка имеет слишком малую поверхность для питания своего большого внутреннего пространства.
Куб со стороной 2 имеет площадь поверхности 24 и объем 8. Каково его отношение ПП:Об (площадь ÷ объем)?
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
$24 \div 8 = 3$. Меньший куб (сторона 1) дал бы $6 \div 1 = 6$ — более высокое отношение.
Соотношение П:О падает
- Соотношение площади поверхности к объему измеряет площадь на единицу внутреннего пространства.
- Увеличение размера куба вдвое снижает это соотношение вдвое.
- Маленькая клетка имеет высокое соотношение — достаточно поверхности для своего объема.
- Большая клетка имеет низкое соотношение — недостаточно поверхности для поддержания жизнедеятельности.
Площадь поверхности : объём
Увеличьте куб и следите за снижением отношения ПП:Об — причина, по которой клетки и поверхности обмена остаются маленькими.
Почему большинство клеток должны оставаться очень маленькими?
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
У маленькой клетки большая площадь поверхности относительно объема, поэтому вещества диффундируют внутрь и наружу достаточно быстро.
По мере увеличения клетки ее отношение площади поверхности к объему снижается.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Объем растет быстрее площади поверхности, поэтому отношение ПП:Об уменьшается при увеличении размера.
Диффузия устанавливает предел
- Вещества проникают в клетку через диффузию, которая эффективна только на коротких расстояниях.
- В крупной клетке центр находится слишком далеко от поверхности.
- Поставки поступали бы слишком медленно, чтобы поддерживать жизнедеятельность клетки.
- Поэтому сохранение малых размеров обеспечивает близость каждой части к поверхности.
Что устанавливает предел размера клетки, полагающейся на диффузию?
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Диффузия быстра только на коротких расстояниях, поэтому слишком большая клетка не может обеспечить центр достаточным количеством веществ.
Выберите все верные утверждения о размере клетки.
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
Большие клетки обмениваются веществами медленнее на единицу объема, а не быстрее. Остальные три верны.
Больше — не лучше для обмена веществ. Клетка большего размера имеет меньше поверхности на каждую единицу своего объёма, поэтому обменивается веществами медленнее, а не быстрее. Именно поэтому клетки делятся, вместо того чтобы расти без ограничений.
Почему поверхности обмена складываются:
- Ваши легкие должны быстро обменивать огромные количества кислорода.
- Гладкий шар имел бы слишком маленькую площадь поверхности.
- Вместо этого легкое складывается в миллионы крошечных мешочков — гигантская поверхность, упакованная в небольшой объем.
Клетки остаются маленькими, потому что у маленькой клетки высокий соотношение площади поверхности к объему. По мере увеличения размера объем растет быстрее, чем площадь поверхности, поэтому соотношение падает, и диффузия больше не может доставлять вещества в центр достаточно быстро. Крупные организмы используют больше клеток, а не более крупные.