细胞大小探索 / 05

大小之间相对表面积与物质扩散

共同扩散深度 0.00 mm同种材料 · 相同条件 · 同一比例尺
染色区域 未染色区域 实色:内部切面 · 半透明:前半块
三个完整立方体的实时比较数据
比较什么A 块B 块C 块
观察问题同样浸染 10 min,哪块的染色体积比例最大?

先作预测,再开始浸染、切开观察。

从模型中读出什么?

边长 a 增大时,表面积 S = 6a²、体积 V = a³ 都增大,但 S/V = 6/a 减小。相同条件下比较渗入的深度和占比,才能讨论单位体积对应的交换表面。

未染色核心边长 b = max(a − 2d, 0)。染色体积 = a³ − b³;染色体积比例 = (a³ − b³) / a³。达到中心后,该块的单侧有效深度最多为 a/2;共同深度 d 仍是用于比较的模型参数。

本模型假设六面同时接触足量同种溶液、材料均匀、各面按相同恒定速率渗入,并用清晰边界表示染色。真实扩散存在浓度梯度,深度并非普遍与时间成正比;这里不模拟浓度、反应动力学、膜选择性或代谢。

比例较小不等于染色体积较小;染色体积也不等于进入物质的质量。细胞不能无限长大有多方面原因,物质交换只是其中一个解释,还涉及细胞内调控等。厘米、毫米级材料块是放大的模型,不能当作真实细胞大小。

来源

人教版高中生物必修1《分子与细胞》,2019—2020语料快照,第115页思维训练(PDF page_idx 124)。原页核验:边长2、4、8 mm;相同深入0.5 mm;细胞大小限制不止一种原因。

Exploratorium:Agar Cell Diffusion(2026-10-03核验),用于交叉核对立方体几何及渗入比例计算。网页模型、交互与文字为原创表达,未使用教材原图或该网站图片。

教材语料鉴定:corpus_id=BIO-TEXT-HS-RJ-2019-2020;学段/版本=新人教高中生物;范围=5册660个PDF页,本作仅引用必修1第115页事实;OCR=四件套完整,沿用批次QA;来源=本地教材与MinerU OCR,原文件路径保留在内部交接档案;版本状态=2019—2020语料快照;权利状态=internal_only;证据边界=OCR召回后回看原页,几何计算交叉核验;人工复核缺口=实体教室效果及独立科学/权利审核;发布状态=用户授权公开试用,独立科学与权利审核待完成。

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