معلومة

كلما كانت الخلية أصغر كلما زادت نسبة السطح إلى الحجم؟

كلما كانت الخلية أصغر كلما زادت نسبة السطح إلى الحجم؟


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

قرأت في كتاب أنه كلما كانت الخلية أصغر كلما زادت نسبة السطح إلى الحجم (مساحة سطح الخلية مقارنة بحجمها).

والخلايا الأكبر حجمًا لها مساحة سطحية محدودة مقارنة بحجمها.

كيف يكون هذا ممكنا؟ أنا لا أفهم.


هذه خاصية أساسية للهندسة: لأي شكل معين ، ستكون المساحة متناسبة بشكل عام مع مربع الطول ، وسيكون الحجم متناسبًا مع مكعبها. (هذا ليس صحيحًا لجميع الأشكال بأي وسيلة ؛ تشير "بشكل عام" إلى المبدأ القائل بأن الطول والمساحة والحجم هي خصائص ذات أبعاد 1 و 2 و 3 على التوالي ، وليس أن جميع الأشكال أو حتى معظمها تتصرف بهذه الطريقة ... على الرغم من هناك الكثير من الأشكال الشائعة في الكون. انظر نهاية الإجابة).

على سبيل المثال ، إذا كانت الكرة نصف قطرها R ، فستكون مساحة سطحها 4 * Pi * R² ، وسيكون حجم باطنها 4/3 * Pi * R³. هذا يعني أن نسبة السطح إلى الحجم ستكون 3 / R ، والتي تتناسب عكسياً مع R ، مما يعني أنه عندما يزيد R سينخفض ​​والعكس صحيح.

مثل ذلك:

start {array} {| l | l |} hline R ~ ( sim length) & R ^ 2 ~ ( sim surface ~ area) & R ^ 3 ~ ( sim volume) & 1 / R ~ ( سطح sim ~ المساحة / الحجم) hline 1 & 1 & 1 & 1 ~ (= 1/1) hline 2 & 4 & 8 & 1/2 ~ (= 4/8) hline 3 & 9 & 27 & 1/3 ~ (= 9/27) hline 4 & 16 & 64 & 1/4 ~ (= 16/64) hline 5 & 25 & 125 & 1/5 ~ ( = 25/125 hline end {مجموعة}

بعبارة أخرى ، إذا كان شكلك ينمو بشكل ثلاثي الأبعاد ، فكلما أضفت القليل من الطول ، ستميل إلى إضافة مساحة أكبر بكثير (لأن المساحة تتزايد على طول اثنين اتجاهات الطول) ولكنك ستضيف المزيد من الحجم (لأن الحجم يتزايد باستمرار ثلاثة اتجاهات الطول) ، والحجم الأكبر من المساحة يعني أن نسبة المساحة إلى الحجم تصبح أصغر.

يساعد في أن تكون الخلايا محدبة ويمكن غالبًا تقريبها على أنها كرات ، لذلك تنطبق القاعدة تمامًا عليها. إنه يختلف مع الأشكال المتعرجة ، أو الحالات التي لا تنمو فيها على طول كل محور (على سبيل المثال ، يكون هذا المبدأ صحيحًا إذا قمت بزيادة نصف قطر الأسطوانة وطولها ، ولكن ليس إذا قمت بزيادة طولها فقط ؛ عند تلك النقطة الطول ، مساحة السطح و يتزايد الحجم على طول بُعد واحد وبالتالي جميعًا بنفس المعدل ؛ تحقق من المعادلات لمعرفة ذلك). غالبًا ما تجد مثل هذه الأشكال المتعرجة والطويلة أو الرفيعة في الطبيعة ، وغالبًا ما يكون هذا تكيفًا للالتفاف حول مشكلة انخفاض سطح إلى حجم. تشمل الأمثلة الأمعاء ، أو الواجهة بين المشيمة والرحم.


تشرح إجابة روزين كيريبين وجيراردو فورتادو المبدأ الأساسي جيدًا. ومع ذلك ، أود إضافة جانب آخر. يأتي تأثير زيادة نسبة السطح إلى الحجم أيضًا في حالة إيقاف تقنية النانو حيث تتم مقارنة الجزيئات الصغيرة بالمواد السائبة.

تأمل المثال التالي ، حيث تم تقسيم مكعب بطول حرفه 1 متر إلى مكعبات أصغر بطول حرف س:

ابدأ {مجموعة} {ccc} طول حافة الخط ~ s & number ~ من ~ الجزيئات والسطح ~ المساحة ~ A (m²) والإجمالي ~ الحجم hline 1 ~ m & 10 ^ 0 & 6 * 10 ^ 0 & 1 ~ م ^ 3 1 ~ سم & 10 ^ 6 & 6 * 10 ^ 3 & 1 ~ م ^ 3 1 ~ مم & 10 ^ 9 & 6 * 10 ^ 5 & 1 ~ م ^ 3 1 ~ µm & 10 ^ {18} & 6 * 10 ^ {11} & 1 ~ m ^ 3 1 ~ nm & 10 ^ {27} & 6 * 10 ^ {17} & 1 ~ m ^ 3 hline end {مجموعة}

كما ترى ، الحجم الإجمالي لجميع الجزيئات هو دائمًا 1 متر مكعب نظرًا لأنك قمت فقط بتقطيع المكعب الأصلي البالغ 1 × 1 × 1 متر إلى قطع أصغر. ومع ذلك ، يسلط هذا المثال الضوء على أن لديك مساحة إجمالية أكبر بكثير الكل الجسيمات إذا كانت أصغر عند مقارنتها بالجسيمات الأكبر.
هذا يعني أن مساحة السطح الفعالة للجسيمات التي تم الحصول عليها تزداد مع عكس مربع الحجم بينما تظل الكتلة الكلية (والحجم) ثابتة. يتناسب سطح الجسيمات مع نشاطها (الحيوي).


دعونا نقرب الخلية بأبسط شكل ممكن ، وهو المكعب. لنفترض أن جوانب المكعب 1 مم (ستكون خلية كبيرة…). من الواضح أن حجمها 1 مم3، ولأنه يحتوي على 6 جوانب ، فإن مساحة سطحه 6 مم2. هذا يعطينا نسبة السطح إلى الحجم 6. والآن لنقطع هذا المكعب إلى النصف. الآن كل جزء له حجم 0.5 مم3. لكن ماذا يحدث لمساحة السطح؟ أربعة من الجوانب الستة مقطوعة إلى النصف ، ونحتفظ بأحد الضلع الأصلي. لكننا نحصل أيضًا على جانب جديد من المكان الذي حدث فيه الخفض. إذن ، مساحتنا الجديدة هي 1 + 1 + 4 * 0.5 = 4 مم2. هذا يعطينا نسبة السطح إلى الحجم 4 / 0.5 = 8 ، وهي أكبر من 6 الأصلية.


ذكر آخرون المكعبات ، والمبدأ هو نفسه ، لكنني أفضل التفكير من منظور الكرات.

حجم الكرة هو $ frac43 pi r ^ 3 $

مساحة سطح الكرة هي 4 دولارات pi r ^ 2 $

وبالتالي فإن نسبة السطح إلى الحجم هي $ frac3 {r} $.

يمكنك رسم الوظيفة $ frac3 {r} $ (انظر هنا) ، أو تعرف فقط أن هذه علاقة عكسية - مثل $ r $ يرتفع ، النسبة تنخفض ؛ كما $ r $ تنخفض النسبة ترتفع.

هذه طريقة مختلفة للقول - كائن أصغر (أصغر $ r $) لديها نسبة سطح أكبر.


كلما كانت الخلية أصغر كلما زادت نسبة السطح إلى الحجم؟ - مادة الاحياء

1.) يعتمد نمو الخلية على امتصاص المغذيات والتخلص من النفايات. لذلك قد تتخيل أن معدل حركة العناصر الغذائية وإنتاج النفايات عبر غشاء الخلية سيكون محددًا مهمًا لمعدل نمو الخلية. هل هناك علاقة بين معدل نمو الخلية ونسبة السطح إلى الحجم؟ بافتراض أن الخلايا عبارة عن كرات ، قارن بين البكتيريا (نصف قطرها 1 ميكرومتر) ، والتي تنقسم كل 20 دقيقة ، مع خلية بشرية (نصف قطرها 10 ميكرومتر) ، والتي تنقسم كل 24 ساعة. هل هناك تطابق بين نسب السطح إلى الحجم وأوقات المضاعفة لهذه الخلايا؟ اشرح لماذا تكون نتائجك منطقية.

هناك حدود نظرية عليا وسفلية لحجم الخلية. هذا يرجع في المقام الأول إلى متطلبات التمثيل الغذائي اللازمة للحفاظ على الخلية والحفاظ على أكبر قدر من الكفاءة. عندما يزداد حجم الجسم ، يزداد حجمه بشكل متناسب أكثر من مساحة سطحه. وبالتالي ، كلما كان الجسم أصغر ، زادت نسبة مساحة سطحه إلى الحجم. الخلايا التي يبلغ نصف قطرها 1 ميكرومتر لها مساحة سطح إلى نسبة حجم من 3 إلى 1 (مساحة السطح 3 pi بينما الحجم (3pi) / 4) بينما الخلايا ذات نصف قطر 10 ميكرومتر لها مساحة سطح إلى نسبة حجم 3 إلى 10 (مساحة السطح 400 نقطة في البوصة بينما الحجم (4000 بكسل) / 3). كما يتضح هنا ، هناك علاقة عكسية بسبب القاعدة المذكورة أعلاه: كلما كان الجسم أصغر ، زادت نسبة مساحة سطحه إلى الحجم.

2.) يتكون الإنسان البالغ من حوالي 10 13 خلية ، وكلها مشتقة من انقسامات خلوية من بويضة واحدة مخصبة.

أ. بافتراض أن جميع الخلايا تستمر في الانقسام (مثل البكتيريا في الوسائط الغنية) ، كم عدد الأجيال من الانقسامات الخلوية المطلوبة لإنتاج 10 13 خلية؟

بافتراض أن جميع الخلايا تستمر في الانقسام ، فإنها تتطلب أكثر من السجل2(10 13) قسمًا ، والذي أصبح 43.19 ، والذي ، التقريب ، سيعطي 44 قسمًا للخلايا

ب. تنقسم الخلايا البشرية في الثقافة مرة واحدة يوميًا. لنفترض أن جميع الخلايا تستمر في الانقسام بهذا المعدل أثناء التطور ، فكم من الوقت سيستغرق تكوين الكائنات الحية البالغة؟

سيستغرق الأمر 44 يومًا ، مع التقريب ، ولكن لكي نكون أكثر تحديدًا ، سوف يستغرق الأمر 43 يومًا ، و 4 ساعات ، و 33 دقيقة ، و 36 ثانية.


ج. لماذا ، في اعتقادك ، يستغرق تطوير البشر البالغين وقتًا أطول مما قد توحي به هذه الحسابات؟

توجد مجموعة متنوعة من الأسباب التي تجعل البشر البالغين يستغرقون وقتًا أطول للتطور مما توحي به هذه الحسابات. أولاً ، هناك العديد من أنواع الخلايا المختلفة في جسم الإنسان ، ولكل منها حجمها ووظيفتها. تحتاج هذه الأنواع المختلفة من الخلايا إلى متطلبات مختلفة لتعمل. أيضًا ، على عكس الثقافة التي تحتوي على البكتيريا في الوسائط الغنية ، لا يمتلك البشر مخزونًا غير محدود من الطعام أثناء التطور. يوجد سبب آخر مهم وهو أن الخلايا تموت أيضًا لأن الجسم يحتاج إلى إعادة تدوير الخلايا التي تقدمت في السن أو أدت بالفعل الوظائف الضرورية. لذلك ، بينما يتم تكوين الخلايا ، يموت بعضها أيضًا ، مما يستغرق وقتًا أطول في نمو الإنسان البالغ أكثر مما قد يفترضه المرء.

3.) لماذا تتطلب الخلايا حقيقية النواة نواة كمقصورة منفصلة عندما تعمل الخلايا بدائية النواة بشكل جيد بدونها؟

الخلايا حقيقية النواة معقدة إلى حد كبير ، أكثر بكثير من نظيراتها بدائية النواة. في خلية بدائية النواة ، يقع الحمض النووي في منطقة كثيفة في السيتوبلازم المعروفة باسم النواة. الموقع المقابل للحمض النووي في خلية حقيقية النواة موجود في النواة. نظرًا لأن الخلية حقيقية النواة أكثر تعقيدًا ، فإنها تزيد من كفاءتها عن طريق تجزئة عضياتها. هذا يسمح للخلية بأداء وظائفها المختلفة في وقت واحد. لذلك ، فإن وجود النواة ووظيفتها الخلوية المكرسة فقط للعمل المتنوع للحمض النووي (تكرار الحمض النووي ، النسخ ، إلخ) ، يزيد من الكفاءة الخلوية. بعد ذلك ، يمكن للخلية حقيقية النواة أن تنسخ الحمض النووي إلى ما قبل الرنا المرسال ، وهو نسخة أولية يمكن أن تخضع بعد ذلك لمعالجة الحمض النووي الريبي ثم الترجمة. لا تحتاج الخلايا بدائية النواة إلى نواة لأنها لا تمتلك فقط القدرة على إجراء النسخ والترجمة بشكل متزامن ، ولكنها تفتقر أيضًا إلى الإنترونات (شيء تمتلكه حقيقيات النوى mRNA ، وبالتالي ، سبب آخر لفائدة النواة).

4.) ما هو مصير البروتين بدون إشارة الفرز؟

إن البروتين الذي لا يحتوي على إشارة فرز لا يترك للخلية الكثير من الخيارات. في الأساس ، ما يعنيه البروتين الذي لا يحتوي على إشارة فرز للخلية ، هو أن الخلية لا تعرف إلى أين يجب أن يذهب البروتين ولا يمكنها توجيهه إلى المكان الذي يحتاجه للذهاب. وبالتالي ، قد تتراكم في مكان واحد (السيتوبلازم حيث تنتجها الريبوسومات الحرة أو ER الخام) ، وفي هذه الحالة قد تختار الخلية تدمير هذه البروتينات لأنها ليست مفيدة بشكل خاص بينما يمكن أن تكون أحماضها الأمينية نفسها.

5.)) هل صحيح حقًا أن جميع الخلايا البشرية تحتوي على نفس المجموعة الأساسية من العضيات المغلقة بالغشاء؟ هل تعرف أي أمثلة لخلايا بشرية لا تحتوي على مجموعة كاملة من العضيات؟

لا تحتوي جميع الخلايا البشرية على نفس المجموعة الأساسية من العضيات المغلقة بالغشاء. في حين أنه من الصحيح أن معظمهم يفعلون ذلك ، إلا أن هناك البعض الذي لا يحتوي على نفس مجموعة العضيات. يمكن رؤية مثال رئيسي على ذلك في كريات الدم الحمراء أو خلايا الدم الحمراء. ليس لديهم نواة (وبالتالي ليس لديهم DNA) أو ميتوكوندريا لتسهيل إنتاج ATP. السبب في أن بعض الخلايا لا تحتوي على هذه العضيات الشائعة هو أنها تعيق وظيفتها بدلاً من المساعدة. من الممكن أيضًا أن يكون للخلايا البشرية أكثر من نواة واحدة (متعددة النوى) ومثال رئيسي على ذلك هو خلايا العضلات الهيكلية ، التي تسمى الخلايا العضلية ، والتي تصبح متعددة النوى أثناء التطور. هذا يدل على أن هناك اختلافات مختلفة لكل قاعدة.

حقيقة عشوائية: تفوقت الصين على ألمانيا لتصبح ثالث أكبر اقتصاد في العالم ، بناءً على أرقام الناتج المحلي الإجمالي المنقحة لعام 2007.


تحدث العديد من ردود الفعل داخل الخلية. يجب أن تؤخذ المواد إلى الخلية لتغذية هذه التفاعلات وتحتاج نواتج التفاعلات إلى إزالتها. عندما يزداد حجم الخلية ، يزداد نشاطها الكيميائي. هذا يعني أنه يجب تناول المزيد من المواد ويجب إزالة المزيد. مساحة سطح الخلية حيوية لهذا الغرض. تؤثر مساحة السطح على معدل دخول الجزيئات إلى الخلية والخروج منها (كمية المواد التي تمتصها من البيئة وتفرزها في البيئة) ، بينما يؤثر الحجم على معدل صنع المادة أو استخدامها داخل الخلية ، ومن هنا النشاط الكيميائي لكل وحدة زمنية.

مع زيادة حجم الخلية ، تزداد مساحة السطح ولكن ليس بنفس القدر. عندما تكبر الخلية تصبح مساحة سطحها إلى نسبة الحجم أصغر. لتوضيح ذلك ، يمكننا استخدام ثلاثة مكعبات مختلفة. المكعب الأول له ضلع 1 سم ، والمكعب الثاني 3 سم والثالث 4 سم. إذا قمنا بحساب مساحة السطح إلى نسبة الحجم ، نحصل على:

مكعب 1
مساحة السطح: 6 جوانب × 12 = 6 سم 2
الحجم: 13 = 1 سم 3
النسبة = 6: 1

مكعب 2
مساحة السطح: 6 جوانب × 32 = 54 سم 2
الحجم: 33 = 27 سم 3
النسبة = 2: 1

مكعب 3
مساحة السطح: 6 جوانب × 42 = 96 سم 2
الحجم: 43 = 64 سم 3
النسبة = 1.5: 1

كما يمكننا أن نرى المكعب الذي يحتوي على أكبر مساحة سطح وحجم له أصغر مساحة سطح إلى نسبة الحجم. إذا أصبحت نسبة مساحة السطح إلى الحجم صغيرة جدًا ، فلن تتمكن المواد من دخول الخلية بسرعة كافية لتغذية التفاعلات وستبدأ نواتج النفايات في التراكم داخل الخلية حيث سيتم إنتاجها بشكل أسرع مما يمكن إفرازه. بالإضافة إلى ذلك ، لن تتمكن الخلايا من فقدان الحرارة بالسرعة الكافية وبالتالي قد ترتفع درجة حرارتها. لذلك فإن نسبة مساحة السطح إلى الحجم مهمة جدًا للخلية.

ملخص:

- يجب أن تؤخذ المواد إلى الخلية لتغذية التفاعلات كما يجب إزالة نفايات الأمبير
- زيادة حجم الخلية يؤدي إلى زيادة التفاعلات الكيميائية - وزيادة المواد اللازمة في الجسم والمزيد من المواد التي تحتاج إلى إزالتها
- تؤثر مساحة السطح على معدل دخول الجزيئات إلى الخلية وخروجها
- يؤثر الحجم على معدل الأنشطة الكيميائية
- عندما يزداد الحجم تزداد مساحة السطح ولكن ليس بنفس القدر
- مع زيادة حجم الخلية ، تقل مساحة سطحها إلى نسبة الحجم
- إذا أصبحت النسبة صغيرة جدًا ، فلن تتمكن الجسيمات من دخول الخلية والخروج منها بالسرعة الكافية
- يؤدي إلى تراكم الفضلات وارتفاع درجة حرارة الخلية


AP Biology Question 458: الإجابة والشرح

استخدم زر الرجوع في المتصفح للعودة إلى نتائج الاختبار.

السؤال: 458

3. معظم الخلايا الحيوانية ، بغض النظر عن الأنواع ، صغيرة نسبيًا وبنفس الحجم تقريبًا. بالنسبة للخلايا الأكبر حجمًا ، لماذا هذا؟

  • أ. الخلايا الأصغر تتجنب التناضح المفرط والتحلل اللاحق.
  • الخلايا الأصغر لها نسبة سطح إلى حجم أصغر.
  • جيم - الخلايا الأصغر لها نسبة سطح إلى حجم أكبر.
  • د- الخلايا الأصغر تتلاءم مع بعضها بشكل أكثر إحكامًا.

اجابة صحيحة: ج

تفسير:

ج. من المهم أن يكون للخلايا مساحة كبيرة بالنسبة لحجمها من أجل تعظيم قدرة الخلايا على استيراد العناصر الغذائية الضرورية وتصدير النفايات. كلما زادت مساحة السطح ، زادت مساحة تنفيذ هذه العمليات. قد لا تحتوي الخلية الكبيرة على مساحة سطح كافية لاستيعاب احتياجات النقل للخلية. قيد آخر على حجم الخلية هو نسبة الجينوم إلى الحجم. يظل جينوم الخلية (المادة الوراثية أو الكروموسومات للخلية) ثابتًا في الحجم وثابتًا في قدرته على التحكم في نشاط الخلية (عن طريق إنتاج الحمض النووي الريبي ، والذي ينتج بدوره البروتينات). قد لا يكون الجينوم قادرًا على استيعاب احتياجات البروتين (والإنزيم) لخلية كبيرة.

* AP & Advanced Placement Program هي علامات تجارية مسجلة لمجلس College Board ، والتي لم تشارك في إنتاج ، ولا تصادق على هذا الموقع.


لماذا الخلايا صغيرة جدًا؟

تشرح كلية بروكلين أن الخلايا صغيرة لأنه يجب أن يكون لها مساحة سطح كبيرة بالنسبة لمقدار الحجم الذي تحتويه لتعمل بشكل صحيح. عندما تنمو الكرة بشكل أكبر ، يزداد حجمها بسرعة أكبر بكثير من مساحة سطحها. هذا يمثل مشاكل لوجستية للخلية ، حيث تحاول نقل الموارد والمنتجات من خلال حجم كبير دون الموارد المتاحة عبر سطح كبير.

على سبيل المثال ، تتطلب الخلية الحيوانية النموذجية الأكسجين للبقاء على قيد الحياة. يحدد حجم الخلية جزئيًا كمية الأكسجين التي تحتاجها ، بينما تحد مساحة الخلية من كمية الأكسجين التي يمكن امتصاصها في المرة الواحدة. وفقًا لذلك ، عندما ينمو حجم الخلية ، يرتفع طلبها على الأكسجين والموارد الأخرى بمعدل سريع ، بينما تزداد قدرتها على امتصاص الأكسجين بشكل أبطأ. في مرحلة ما ، سيؤدي حجم الخلية إلى انقسام الخلية أو موتها ، وفقًا لكلية بروكلين.

على الرغم من القيود المفروضة على حجم الخلية التي تفرضها نسبة السطح إلى الحجم ، فإن دراسة عام 2013 نشرت في مجلة Nature Cell Biology توضح أن الجاذبية تحد أيضًا من حجم الخلية. في حين أن الجاذبية هي قوة ضئيلة في المقاييس الصغيرة جدًا ، يجب أن تشتمل الخلايا التي يبلغ قطرها حوالي 1 ملم على عناصر هيكلية للحفاظ على استقرار بعض العضيات تحت تأثير الجاذبية. بدون هذه العناصر ، يمكن أن تفقد مكونات الخلية سلامتها الهيكلية.


كلما كانت الخلية أصغر كلما زادت نسبة السطح إلى الحجم؟ - مادة الاحياء

تعتبر نسبة السطح إلى الحجم مفهومًا مهمًا تحتاج إلى فهمه.
بشكل أساسي ، هي مساحة الكائن التي تتعرض للبيئة الخارجية (مساحة السطح) ، مقارنة بالمقدار داخل الكائن (الحجم).

لذلك ، يمتلك الفيل مساحة سطح أقل من نسبة حجم الفأرة.

كلما كان الجسم أصغر كلما زادت مساحة سطحه إلى نسبة الحجم.

مساحة السطح = الطول × الارتفاع × عدد الجوانب

الحجم = الطول × الارتفاع × العرض

SA: V = مساحة السطح الحجم

تبلغ مساحة سطح هذا المكعب إلى الحجم 6

هذا المكعب له مساحة سطح إلى نسبة حجم 1.5

تسمح مساحة السطح العالية إلى نسبة الحجم للأجسام بنشر العناصر الغذائية والحرارة بمعدل مرتفع.

سترى غالبًا ثدييات صغيرة تتغاضى باستمرار ، لأنها تفقد حرارة الجسم بسرعة في البيئة وتحتاج إلى توليد المزيد من الحرارة للبقاء على قيد الحياة.

ولهذا السبب أيضًا لدينا أكثر من مليون خلية صغيرة ، بدلاً من 5 خلايا كبيرة.

كما ترى ، كلما كبر الجسم ، كلما صغرت مساحة سطحه إلى نسبة الحجم.

الفيديو الموجود على اليسار يستخدم مكعبات السكر وحمض الكبريتيك.

لاحظ مقدار الوقت لحدوث رد الفعل.

الآن لاحظ الفيديو على اليمين.

في هذه التجربة ، نستخدم مسحوق السكر بدلاً من المكعبات.

لاحظ مدى سرعة حدوث التفاعل. هذا يرجع إلى زيادة مساحة السطح.


لماذا مساحة السطح إلى نسبة الحجم أكبر في الحيوانات الأصغر والعكس صحيح؟

في نسبة مساحة السطح إلى الحجم (SA: Vol) ، نقارن مساحة السطح الخارجية لجسم ما بحجمه الداخلي. تخيلوا 3 كرات مطاطية ، واحدة صغيرة ومتوسطة وواحدة كبيرة. أصغر كرة لها محتوى داخلي قليل (الحجم) مقارنة بمساحة السطح الخارجية. لذلك فهي تتمتع بمساحة كبيرة مقارنة بحجمها ، لذا فإن SA: Vol. في الكرة المتوسطة ، مقارنة بالكرة الأصغر ، لم تزداد مساحة السطح بشكل كبير ، لكن المحتوى الداخلي (الحجم) سيكون أكبر بكثير ، وهذا يعني أن مساحة السطح إلى نسبة الحجم تقل. في الكرة الأكبر مرة أخرى ، لم تزداد مساحة السطح التي تغطي الكرة بشكل كبير ولكن المحتويات الداخلية زادت بشكل كبير مما أدى إلى انخفاض مساحة السطح إلى نسبة الحجم (مما يجعلها أصغر) لأن الحجم الداخلي أكبر بكثير من مساحة السطح الخارجية. إذا طبقنا ذلك على الحيوانات ، أشياء مثل الدببة القطبية التي لديها قدر كبير من الكتلة المركزية وعدد قليل جدًا من الزوائد (على سبيل المثال ، ليس لديها آذان كبيرة) - سيكون لهذه الحيوانات مساحة سطح صغيرة إلى نسبة الحجم لأن حجمها الداخلي هو أكبر بكثير من مساحة سطحها الخارجية. الحيوانات مثل الثعلب الفنك لها آذان كبيرة جدًا ، وهي نحيفة جدًا (وليست دهنية) ، وتزيد الآذان الكبيرة من مساحة السطح ويقلل النحافة من حجم الحيوان ، مما يزيد من مساحة السطح إلى نسبة الحجم. بشكل عام ، تذكر: الأشياء الصغيرة لها SA كبير: Vol. الأشياء الكبيرة لها سا صغير: المجلد.


أجب على هذا السؤال

كيمياء

احسب جهد الخلية القياسي لكل من الخلايا الكهروكيميائية؟ 2Ag + (aq) + Pb (s) → 2Ag (s) + Pb2 + (aq) E∘cell. الخامس؟ 2ClO2 (g) + 2I− (aq) → 2ClO − 2 (aq) + I2 (s) E∘cell. الخامس؟ O2 (g) + 4H + (aq) + 2Zn (s) → 2H2O (l) + 2Zn2 + (aq)

مادة الاحياء

بالنظر إلى خلية تحت المجهر ، تلاحظ أنها بدائية النواة. كيف علمت بذلك؟ A. الخلية تفتقر إلى السيتوبلازم. B. الخلية تفتقر إلى غشاء الخلية. C. الخلية تفتقر إلى نواة. د- تفتقر الخلية إلى المادة الوراثية.

كيمياء

محيرة قليلا !! أحتاج إلى مساعدة من فضلك. تتكون خليتان نصفيتان في خلية جلفانية من قطب كهربائي واحد (Fe (s)) في محلول من كبريتات الحديد (II) (FeSO4 (aq)) وقطب كهربائي (Ag (s)) في محلول نترات الفضة. أ. افترض

الرياضيات! الرجاء المساعدة!

1. ما هو الشكل المبسط لـ (–3x ^ 3y ^ 2) (5xy ^ –1)؟ أعتقد أنه هو 15x ^ 4y 2. ما هو الشكل المبسط لـ –9m ^ –2n ^ 5 × 2m ^ –3n ^ –6؟ ليس لدي فكرة عن هذا. : / 3. مرعى مستطيل له سور حوله

غشاء الخلية عبارة عن حاجز انتقائي للغاية يتحكم في حركة المواد داخل وخارج الخلية. في الواقع ، الجزيئات القطبية غير قادرة على العبور ما لم تكن A. محصورة في حويصلات مملوءة بالماء. ب. يمرون

مادة الاحياء

يجب أن تكون الكائنات الحية قادرة على التكيف مع البيئة الخارجية والداخلية المتغيرة. تُعرف قدرة الكائن الحي على الحفاظ على بيئة داخلية مستقرة باسم الاستتباب. كيف يساعد غشاء الخلية الكائن الحي في الحفاظ عليها

الوظائف / اللوغاريتمات

الطاقة ضرورية لنقل مادة من خارج الخلية الحية إلى داخل الخلية. تُقاس هذه الطاقة بالكيلو كالوري لكل جرام جزيء ، وتعطى بواسطة E = 1.4 log (C1) / (C2 حيث C1 تمثل تركيز

الكيمياء AP

يتم إنشاء الخلية الفولتية التي تستخدم تفاعلات نصف الخلية التالية. Cu + (aq) + e− -> Cu (s) I2 (s) + 2 e− -> 2 I− (aq) يتم تشغيل الخلية عند 298 K مع [Cu +] = 2.7 M و [I−] = 2.7 (أ) حدد E للخلية عند

مادة الاحياء

لماذا مساحة السطح الكبيرة: نسبة الحجم المطلوبة للخلايا لتعمل بشكل صحيح؟ أ- هناك حاجة إلى مساحة سطح كافية (غشاء البلازما) لتزويد المغذيات وطرد النفايات من الحجم (السيتوبلازم). ب. الأحجام الصغيرة تقلل

العلوم 7R Q2

ما هو الفرق بين الخلية النباتية والخلية الحيوانية؟ أ. الخلية النباتية لها جدار خلوي لا خلية حيوانية ب. تحتوي الخلية النباتية على صفراء وخلايا حيوانية لا ج. تحتوي الخلية النباتية على فجوة ضخمة وخلية حيوانية بها

كيمياء

تبلغ قدرة الخلية الجلفانية التالية في الظروف القياسية 0.03 فولت: Ag + (aq) + Fe2 + (aq) → Fe3 + (aq) + Ag (s). ما هو تأثير زيادة تركيز Ag +؟ A. ستنخفض إمكانات الخلية. ب

كيمياء

تبلغ قدرة الخلية الجلفانية التالية في الظروف القياسية 0.03 فولت: Ag + (aq) + Fe2 + (aq) → Fe3 + (aq) + Ag (s). ما هو تأثير زيادة تركيز Ag +؟ A. ستنخفض إمكانات الخلية. ب


كلما كانت الخلية أصغر كلما زادت نسبة السطح إلى الحجم؟ - مادة الاحياء

نسب سطح إلى حجم في علم الأحياء

تم تصميم هذه التمارين لتعريفك بمفهوم نسب السطح إلى الحجم (S / V) وأهميتها في علم الأحياء. تشير نسبة S / V إلى مقدار السطح الذي يمتلكه الهيكل بالنسبة إلى حجمه. أو ذكر بطريقة أكثر بشاعة ، مقدار & quotskin & quot مقارنة بكمية & quotguts & quot. لحساب نسبة S / V ، ما عليك سوى قسمة مساحة السطح على الحجم.

تمرين 1. تأثير الحجم على نسب S / V. سنستخدم المكعب ليكون بمثابة خلية نموذجية (أو كائن حي). تعتبر المكعبات لطيفة بشكل خاص لأن حسابات مساحة السطح (الطول × العرض × عدد الجوانب) والحجم (الطول × العرض × الارتفاع) سهلة التنفيذ. لحساب نسبة السطح إلى الحجم ، اقسم مساحة السطح على الحجم. أكمل الجدول أدناه للحصول على سلسلة من المكعبات ذات الأحجام المختلفة:

تمرين 2. نسب الشكل و S / V: في هذا التمرين سوف نستكشف تأثير الشكل على نسب السطح إلى الحجم. الأشكال الثلاثة الواردة أدناه لها نفس الحجم تقريبًا. لكل منها ، احسب الحجم ومساحة السطح ونسبة S / V وأكمل الجدول.

شكل الأبعاد (مم) الحجم (مم 3) مساحة السطح (مم 2) نسبة S / V حجم البيئة في حدود 1.0 مم
جسم كروى قطر 1.2
مكعب 1 × 1 × 1
خيوط 0.1 × 0.1 × 100

ملاحظة: حجم الكرة = 4/3 (ع) ص 3 = 4.189r 3 مساحة سطح الكرة = 4 (ع) ص 2 = 12.57 ص 2

تمرين 3. نسب S / V في الأجسام المسطحة: في هذا التمرين سوف نستكشف كيف يؤثر تسطيح جسم ما على نسبة السطح إلى الحجم. ضع في اعتبارك صندوقًا بحجم 8 × 8 × 8 مم على أحد جوانبه. بعد ذلك ، تخيل أنه يمكننا تسطيح الصندوق مما يجعله أرق وأرق مع الحفاظ على الحجم الأصلي. ماذا سيحدث لمساحة السطح ، ونسبة s / v عند تسطيح الصندوق؟ ملء الجدول أدناه.

تمرين 4. نسب S / V في الأجسام الطويلة: في هذا التمرين سوف نستكشف كيف يؤثر استطالة الجسم على نسبة السطح إلى الحجم. ضع في اعتبارك صندوقًا بحجم 8 × 8 × 8 مم على أحد جوانبه. بعد ذلك ، تخيل أننا نسحب الأطراف لجعلها أطول وأطول مع الحفاظ على الحجم الأصلي. ماذا سيحدث لمساحة السطح ونسبة s / v عند تسطيح الصندوق؟ ملء الجدول أدناه.

تمرين 5. لماذا الخلايا صغيرة؟ الخلية حقيقية النواة النموذجية صغيرة نوعًا ما - يبلغ قطرها حوالي 100 متر. تم تصميم هذا التمرين للمساعدة في تقديم تفسير لماذا لا تكون الخلايا عادة أكبر.

احصل على نموذجين من الخلايا ، أحدهما صغير والآخر كبير. قم بقياس الطول والقطر لكل منهما ثم قم بتسجيل بياناتك في الجدول أدناه. ضع كل خلية في وعاء يحتوي على خل صافٍ (كن حذرًا!). اتركيه لبضع دقائق ، أو حتى يختفي اللون الأزرق من أصغر خلية. قم بإزالة النماذج بملعقة بلاستيكية (تنبيه: لا تضع الخل على يديك.) وضعها على قطعة من المناديل الورقية. بعد ذلك ، قم بقياس حجم المنطقة الملونة المتبقية وقم بتسجيل هذه البيانات في الجدول أدناه. أكمل العمليات الحسابية.

النظرية: النماذج الخلوية مصنوعة من مادة تشبه الجيلاتين تسمى أجار. يحتوي الأجار على صبغة حساسة للأحماض مدمجة فيه. تتحول الصبغة من اللون الأزرق إلى الأصفر (واضح في وجود الحمض). يمثل امتصاص الحمض ، وبالتالي المناطق عديمة اللون في نماذج الخلايا ، امتصاص الخلية للغذاء / العناصر الغذائية. من هذا ، يمكننا حساب النسبة المئوية لكل خلية تم تغذيتها خلال فترة الحضانة.

حجم الاسطوانة = p r 2 l حيث p = 3.14
مساحة سطح الاسطوانة = 2 ص 2 + 2 ص ر
نسبة تغذية الخلية = (الحجم الأولي - الحجم النهائي) / الحجم الأولي × 100

تمرين 6. لماذا تتمتع الفئران بمعدلات استقلابية أعلى من معدلات الأيض؟ - من المعروف أن هناك علاقة عكسية بين حجم الجسم ومعدل الأيض. الغرض من هذا التمرين هو تحديد سبب هذه العلاقة.

المحتوى الحراري (جول) = درجة الحرارة. (ج) × المجلد. (سم 3) × حرارة محددة للماء (4.2 جول / سم 3 درجة مئوية)

احسب إجمالي فقد الحرارة خلال فترة الدقيقتين (الصف 11) بطرح المحتوى الحراري النهائي (الصف 10) من المحتوى الحراري الأولي (الصف 8).


كيف تؤثر نسبة مساحة السطح إلى الحجم على تبادل الغازات؟

يجب أن تكون مساحة السطح إلى نسبة الحجم للخلية بحيث يكون لغشاء الخلية مساحة سطح كافية لخدمة المحتويات الداخلية (الحجم) للخلية بشكل مناسب ، بما في ذلك التبادل المناسب للغازات. مع نمو الخلية ، تقل مساحة سطحها إلى نسبة الحجم ، مما يقلل من معدل تبادل الغازات. هذا لأنه مع انخفاض نسبة السطح إلى الحجم ، لا توجد مساحة سطح كافية (غشاء الخلية) لحدوث تبادل كافٍ للغاز من أجل تلبية احتياجات المحتويات الداخلية (الحجم) للخلية. إذا أصبحت مساحة السطح إلى نسبة الحجم للخلية صغيرة جدًا ، فيجب أن تخضع الخلية إما لانقسام الخلية الانقسامية أو لن تكون قادرة على العمل.

من حيث سبب زيادة الحجم بشكل أسرع من مساحة السطح مع نمو الخلية ، يمكنك التفكير في الأمر بعدة طرق. الأول هو إدراك أن الحجم يتزايد في ثلاثة أبعاد بينما تزداد مساحة السطح في اثنين فقط. يمكنك أيضًا إلقاء نظرة على حسابات الاثنين. هنا سأتظاهر بأن الخلية ليست كذلك ، لكنها تجعل الأرقام أسهل في الفهم وتنطبق نفس المبادئ على الأشكال الأخرى.

لذلك يمكنك أن ترى ، مع زيادة حجم الخلية ، تقل مساحة السطح / نسبة الحجم. تحتاج الخلية إلى أن تكون هذه النسبة عالية لضمان قدرتها على إجراء تبادل الغازات بالسعر اللازم.


شاهد الفيديو: النمو الخلوي (شهر نوفمبر 2022).