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.
d = √(2Dt) · SA/V = 6/a
Prueba esta investigación
- 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.
- 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.
- 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.