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Tamaño celular e intercambio de sustancias

Compare las tasas de difusión y penetración según el tamaño del cubo de agar.

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    Compare las tasas de difusión y penetración según el tamaño del cubo de agar. También puedes experimentar con los números y controles a continuación.

    Ciencias de la vida, células y movimiento material / principios y exploración

    Tamaño celular e intercambio de sustancias: principios y exploración

    A medida que las células crecen, puede resultarles difícil intercambiar las sustancias necesarias desde el interior a través de sus superficies. Compare la proporción de volumen penetrado por la sustancia cambiando el tamaño, el coeficiente de difusión y el tiempo de observación del cubo de agar. Observe la relación geométrica entre el área de superficie y el volumen crecen a diferentes ritmos a lo largo de la longitud.

    ¿Cómo funciona?

    Los cubos más pequeños tienen una superficie/volumen mayor y alcanzan una relación de volumen mayor con la misma profundidad de difusión. La tasa de penetración es 1−((a−2d)/a)³ y es 100% si a≤2d.

    Relación clave

    d = √(2Dt) · SA/V = 6/a

    Prueba esta investigación

    1. En la sección transversal de un cubo de agar dibujado a la misma escala, el verde es el área de penetración y el morado es el centro que aún no ha sido alcanzado. Supongamos que penetra a la misma profundidad en los seis lados de la superficie.
    2. Ejecute 1 cm y 2 cm de lado con el mismo tiempo y coeficiente de difusión y registre el área de superficie/volumen y la tasa de penetración.
    3. Después de comparar aumentando solo un lado a 3,4 cm, solo el coeficiente de difusión se duplica desde 2 cm.

    Interpretación de resultados

    ¿Cuál es la relación del volumen de penetración cuando a = 2 cm y la profundidad de penetración d = 0,5 cm?

    El lado central restante mide 2−2×0,5=1 cm. La proporción de volumen no infiltrado es 1³/2³=1/8, por lo que la proporción de infiltración es 87,5%.

    Supuestos y limitaciones

    Es un modelo que penetra un cubo de agar uniformemente por seis lados con un coeficiente de difusión constante. Un límite definido y d=√(2Dt) son aproximados. Se omiten la distribución de concentración real, el transporte de la membrana celular, el metabolismo y la geometría celular esférica. La relación del área de color de la sección transversal y la relación del volumen de penetración tridimensional son diferentes.