Toolyard

Клетки и транспорт: учебное руководство

Главные идеи

Почему клетки остаются маленькими, как быстро в них перемещаются вещества и как температура влияет на скорости — всё это вопросы масштаба. Площадь поверхности, объём и расстояние объясняют большую часть.

  • Площадь поверхности растёт как квадрат размера, а объём — как куб, поэтому отношение площади к объёму падает с ростом клетки: 6 ÷ L для куба и 3 ÷ r для шара.
  • Время диффузии растёт как квадрат расстояния, поэтому крупным клеткам нужны транспортные системы или уплощённые и складчатые формы.
  • Q₁₀ — множитель, на который растёт скорость при повышении температуры на 10 °C. У многих биологических реакций Q₁₀ около 2.
  • Процентное изменение массы (конечная − начальная) ÷ начальная × 100 используют в опытах по осмосу с цилиндрами картофеля.

Основные формулы

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

Разобранный пример

У куба со стороной 1 см SA ÷ V = 6 см⁻¹, у куба со стороной 2 см — 3 см⁻¹, поэтому удвоение размера уменьшает отношение вдвое. Скорость реакции, выросшая с 2,0 до 4,0 между 20 °C и 30 °C, даёт Q₁₀ = 2. Кусочек картофеля массой 2,5 г, весящий после вымачивания 2,8 г, прибавил (2,8 − 2,5) ÷ 2,5 × 100 = 12 %.

Частые ошибки

  • Мнение, что у большей клетки отношение площади поверхности к объёму больше. Оно меньше.
  • Использование конечной массы в знаменателе процентного изменения. Делите на начальную массу.
  • Применение Q₁₀ на интервале, отличном от 10 °C, без показателя степени.

Практика

Проверьте себя на тренировочных вопросах по этой теме: Клетки и транспорт

Инструменты из этого руководства

Другие руководства

Закон Снеллиуса, преломление и полное внутреннее отражениеАтомные орбитали: s, p, d и fКак работает гель-электрофорез и как читать гель с ДНКФазы Луны, приливы и затменияБиномиальное распределение, колоколообразная кривая и доска ГальтонаПоследовательные и параллельные цепиКак работают буферы: уравнение Хендерсона — Хассельбаха и буферная ёмкостьМитоз и мейоз: фазы, кроссинговер и нерасхождениеКак работает парниковый эффектРяды Фурье: как собрать волну из синусоидЗакон Бернулли: неразрывность, расходомеры Вентури и трение в трубахКак работает электромагнитная индукция: закон Фарадея, правило Ленца, генераторы и трансформаторыКак работает хроматография: Rf, колонки и разрешениеЗакон Бугера — Ламберта — Бера: оптическая плотность, спектрофотометры и калибровочные кривыеКак идёт синтез белка: транскрипция, трансляция и мутацииФотосинтез и лимитирующие факторы: свет, углекислый газ и температураЦиклы хищников и жертв: уравнения Лотки — ВольтеррыЭпидемические модели SIR и SEIR: R₀, коллективный иммунитет и сглаживание кривойЖизненный цикл звезды и диаграмма Герцшпрунга — РасселаКристаллические решётки, элементарные ячейки и рентгеновская дифракцияСтроение клетки и органоиды: учебное руководствоМембраны и транспорт: учебное руководствоДыхание и фотосинтез: учебное руководствоКлеточный цикл и мейоз: учебное руководствоЭкспрессия генов и синтез белка: учебное руководствоЭволюция и естественный отбор: учебное руководствоЭкология и поток энергии: учебное руководствоФизиология человека: учебное руководствоНервы и мышцы: учебное руководствоБиология растений: учебное руководствоИммунитет и эпидемиология: учебное руководствоФерменты и белки: учебное руководствоБиотехнология и молекулярные методы: учебное руководствоРост и подсчёт микроорганизмов: учебное руководствоСтроение атома и свет: учебное руководствоКинетика реакций: учебное руководствоХимическое равновесие: учебное руководствоСвободная энергия и самопроизвольность: учебное руководствоВероятность и распределения: учебное руководствоОрбиты и свет звёзд: учебное руководствоЗемлетрясения, плиты и датирование: учебное руководствоНоменклатура (названия соединений): учебное руководствоФункциональные группы: учебное руководствоСтроение и связи: учебное руководствоУглеводороды: алканы, алкены и алкины: учебное руководствоСпирты, фенолы и простые эфиры: учебное руководствоАльдегиды и кетоны: учебное руководствоКарбоновые кислоты и их производные: учебное руководствоАмины: учебное руководствоАроматические соединения: учебное руководствоСтереохимия: учебное руководствоЗамещение, отщепление и карбокатионы: учебное руководствоФизические свойства и кислотность: учебное руководствоЯМР- и ИК-спектроскопия: учебное руководствоЛабораторные методы: учебное руководствоКинематика: учебное руководствоЭлектромагнитная индукция: учебное руководствоСовременная физика: учебное руководствоДвижение брошенного тела: учебное руководствоРабота, энергия и мощность: учебное руководствоИмпульс и столкновения: учебное руководствоДвижение по окружности и гравитация: учебное руководствоКолебания: учебное руководствоЖидкости и газы: учебное руководствоВолны и звук: учебное руководствоОптика: учебное руководствоЭлектростатика: учебное руководствоМагнетизм: учебное руководство