意義與機制
細胞膜的表面是一個與外界進行交換的邊界，而內部的體積則需要提供。這兩個量並非以相同的速率增加，而是與大小有關。
如果將立方體的其中一條邊增加到原來的兩倍，那麼它的表面積將變為原來的四倍，其體積也將變為原來的八倍。 對應於一個單位體積的表面積減變為原來的一半。
關係與條件
以邊長為 *a* 的立方體的表面積與體積比 [SA/V] 為 6/ *a*。 一維擴散的代表距離是 √(2 * D * t)，因此，要移動相同的距離加倍，需要的時間是原來的四倍。
真實細胞利用細胞分化、膜皺紋以及主動運輸和內部流動。僅使用簡單的尺寸模型，無法確定所有細胞的最大尺寸。
觀察實驗中需要注意的事物
較小的立方體具有更大的表面積/體積，並且在相同的擴散深度下，可以達到更大的體積比。滲透速率為 1 − ((a−2d)/a)³，當 a ≤ 2d 時，滲透速率為 100%。
這是一個模型，以一個恆定的擴散係數，均勻地從六個方向滲透到瓊脂立方體中。 邊界較為銳利，且 d = √(2Dt)。 實際濃度分佈、細胞膜運輸、代謝以及球形細胞幾何形狀被忽略。 截面顏色區域與三維滲透體積區域的比例存在差異。
關鍵關係與符號
d = √(2Dt) · SA/V = 6/a
| 符號 | 含義 | 單位 |
|---|---|---|
| a | 模型細胞的邊長 | m |
| D | 擴散係數 | m²/s |
| SA/V | 表面積與體積比 | m⁻¹ |
透過範例確認
當 a=2 cm、滲透深度 d=0.5 cm 時，滲透體積比例是多少？
剩餘的中心面積為 2 - 2 × 0.5 = 1 cm。 未浸滲的體積比為 1³/2³ = 1/8，因此浸滲的比例為 87.5%。
常見誤解
- 表面積並不一定因為增加了，在交換條件下，就比體積更好。