الخلايا والنقل: دليل دراسة

الأفكار الأساسية

لماذا تبقى الخلايا صغيرة، وبأي سرعة تتحرك المواد فيها، وكيف تؤثر الحرارة في المعدلات، كلها أسئلة عن المقياس. تفسر مساحة السطح والحجم والمسافة معظمها.

• تنمو مساحة السطح بمربع الحجم الخطي ويتنامى الحجم بمكعبه، فتنخفض نسبة السطح إلى الحجم كلما كبرت الخلية: 6 ÷ L للمكعب و3 ÷ r للكرة.
• يزداد زمن الانتشار بمربع المسافة، لذا تحتاج الخلايا الكبيرة إلى أنظمة نقل أو أشكال مسطحة ومطوية.
• Q₁₀ هو العامل الذي يزداد به المعدل عند ارتفاع الحرارة 10 °C. لكثير من التفاعلات الحيوية Q₁₀ قريب من 2.
• يُستعمل التغير المئوي في الكتلة، (النهائية − الابتدائية) ÷ الابتدائية × 100، في تجارب التناضح بأسطوانات البطاطس.

المعادلات الأساسية

• cube: SA ÷ V = 6 ÷ L
• sphere: SA ÷ V = 3 ÷ r
• t ∝ x²
• Q₁₀ = (R₂ ÷ R₁)^(10 ÷ (T₂ − T₁))
• % change = (final − initial) ÷ initial × 100

مثال محلول

مكعب ضلعه 1 cm نسبته SA ÷ V = 6 cm⁻¹ ومكعب ضلعه 2 cm نسبته 3 cm⁻¹ فمضاعفة الحجم الخطي تنصّف النسبة. معدل تفاعل ينتقل من 2.0 إلى 4.0 وحدات بين 20 °C و30 °C له Q₁₀ = 2. قطعة بطاطس كتلتها 2.5 g صارت 2.8 g بعد النقع اكتسبت (2.8 − 2.5) ÷ 2.5 × 100 = 12 %.

أخطاء شائعة

• الظن أن الخلية الأكبر لها نسبة سطح إلى حجم أكبر. هي أصغر.
• استعمال الكتلة النهائية مقاماً للتغير المئوي. اقسم على الكتلة الابتدائية.
• تطبيق Q₁₀ على مدى غير 10 °C دون استعمال الأس.

تدرّب

اختبر نفسك بأسئلة تدريبية في هذا الموضوع: الخلايا والنقل