谁生物学的好，求解答这个题（9年级水平）

这是来解释为什么肌肉是长条的好像。。。。

看生物书里cell dividion and growth那章，开头就是讲表面积和体积比的，可以找到答案。高中生物书的内容编排大同小异。

为了满足simple diffusion，细胞的大小有限制。细胞越大，它的面积体积比就越小，导致simple diffusion 无法把养分扩散到整个细胞。原核细胞的大小就是被这个严格限制的。复杂的真核细胞有细胞骨架和运输系统，所以它的大小会比原核大的多，但也是有限制的。 面积体积比很重要，简单理解就是你的肺部气体交换面积大概有70到100平方米，如果你的肺是一个实心的，你的肺只有可能0.5个平方米，能提供足够多的氧气吗？

我怎么觉得这是物理题？

这是数学题

为了满足simple diffusion，细胞的大小有限制。细胞越大，它的面积体积比就越小，导致simple diffusion 无法把养分扩散到整个细胞。原核细胞的大小就是被这个严格限制的。复杂的真核细胞有细胞骨架和运输系统，所以它的大小会比原核大的多，但也是有限制的。 面积体积比很重要，简单理解就是你的肺部气体交换面积大概有70到100平方米，如果你的肺是一个实心的，你的肺只有可能0.5个平方米，能提供足够多的氧气吗？
littlelin 发表于 2023-11-16 18:11

这部分我理解。我觉得全是小球球面积最大。但是据说人体肌肉是因为这个diffusion，而选择了圆柱体？这我就不理解了。。。是否我哪里想错了？

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立体几何？

这是来解释为什么肌肉是长条的好像。。。。
CK 发表于 2023-11-16 17:58

这题需要学生物的解答吗？同样形状，体积越大，sa to volume ratio越小。同样体积，形状越细长，越不规则，sa to volume ratio越大

这部分我理解。我觉得全是小球球面积最大。但是据说人体肌肉是因为这个diffusion，而选择了圆柱体？这我就不理解了。。。是否我哪里想错了？
CK 发表于 2023-11-16 18:42

首先你说的是骨骼肌，心肌不是圆柱体 骨骼肌是由很多个细胞融合而成的，很多细胞核. 也就是说这个圆体是由很多个小球叠在一起的 另外，骨骼肌选择这个形状是为了达到他的生物学性能，肌肉的收缩需要肌纤维能够在一个方向有一定的运动空间，一个球形的细胞无法达到这个目的

这题需要学生物的解答吗？同样形状，体积越大，sa to volume ratio越小。同样体积，形状越细长，越不规则，sa to volume ratio越大
Night_Cat 发表于 2023-11-16 19:09

“越不规则”这个有点含糊，为啥不是肺那样的全部小球球呢？cylinder 并没有比很多小球面积更大。是不是还有啥别的原因。。。

Okay. 可以说，题目本身就是数学或者物理题，但是在生物学的层面得到了非常有意义的解释。这叫做interdisciplinarity

首先你说的是骨骼肌，心肌不是圆柱体 骨骼肌是由很多个细胞融合而成的，很多细胞核. 也就是说这个圆体是由很多个小球叠在一起的 另外，骨骼肌选择这个形状是为了达到他的生物学性能，肌肉的收缩需要肌纤维能够在一个方向有一定的运动空间，一个球形的细胞无法达到这个目的
Bioiskeng 发表于 2023-11-16 19:24

谢谢你。这下我终于懂了。 这题是娃问我的，我生物一塌糊涂，不知道咋回答她。

这其实是一个几何问题。如果不考虑细胞形状的话，细胞的面积体积比和细胞大小成反比，所以原核细胞的大小是受严格限制，这样才能保证足够的营养交换（diffusion)。形状，球形的面积体积比是最小的，所以细胞要长成长条形，这样面体体积比就更大，从而获得更高的营养交换。

size越大 s to v ratio 越小 形状越褶皱 无论凹凸 s to v ratio 越大

“越不规则”这个有点含糊，为啥不是肺那样的全部小球球呢？cylinder 并没有比很多小球面积更大。是不是还有啥别的原因。。。
CK 发表于 2023-11-16 19:25

什么叫全是小球球？那是肺泡的形状，不是细胞的形状

谢谢你。这下我终于懂了。 这题是娃问我的，我生物一塌糊涂，不知道咋回答她。
CK 发表于 2023-11-16 19:35

你懂了啥？上面那段话不是你贴的问题的答案，你贴的问题是解释细胞尺寸和形状跟sa to volume ratio的关系，上面那段话回答的是为什么骨骼肌（不是细胞）是长条型
另外btw骨骼肌细胞也不是球型的，表皮和肌肉细胞没有球形的

你懂了啥？上面那段话不是你贴的问题的答案，你贴的问题是解释细胞尺寸和形状跟sa to volume ratio的关系，上面那段话回答的是为什么骨骼肌（不是细胞）是长条型
另外btw骨骼肌细胞也不是球型的，表皮和肌肉细胞没有球形的
Night_Cat 发表于 2023-11-16 20:01

如果自己不懂的话，至少先查一下Wikipedia再来comment骨骼肌细胞是什么形状的 你要是非说那长条形的细胞不是严格意义的圆柱，那么你赢了

你懂了啥？上面那段话不是你贴的问题的答案，你贴的问题是解释细胞尺寸和形状跟sa to volume ratio的关系，上面那段话回答的是为什么骨骼肌（不是细胞）是长条型
另外btw骨骼肌细胞也不是球型的，表皮和肌肉细胞没有球形的
Night_Cat 发表于 2023-11-16 20:01

这个题本来就是那个肌肉长条形状的一部分。。。如果是纯数学题我知道是圆的面积最大。 现在我觉得圆柱形的肌肉细胞也合理了。

你们去看高中生物书，如果我没记错的话，书上说的是表面积越大，细胞膜表面积越大，能进行的细胞所需的生物活动越多，所以同样的体积下，surface volume越大越好。 具体到这题，Khan的课也有讲：In order to stay alive, cells exchange resources, waste, and energy with their environments. This exchange happens across the cell membrane. As the volume of a cell increases, the ratio of surface area to volume decreases, making these exchanges less efficient. Some cells have folds in their membranes, which increase their surface area to volume ratio. 这是回答how the ratio change with cell size. Volume的我忘了，让这孩子自己看书去，别给带沟里去了。 就看Miller & Levine的课本里都有写，这娃估计老师正好上到cell division and growth 这章。

家长帮娃Google一下也有答案吧

这个题本来就是那个肌肉长条形状的一部分。。。如果是纯数学题我知道是圆的面积最大。 现在我觉得圆柱形的肌肉细胞也合理了。
CK 发表于 2023-11-16 20:24

size to volume 并不是肌细胞变成这个形状的原因 如果肌细胞拥有最佳的size to volume, 所有细胞都长成长条的好了 这个形状是由他的功能决定的

你们去看高中生物书，如果我没记错的话，书上说的是表面积越大，细胞膜表面积越大，能进行的细胞所需的生物活动越多，所以同样的体积下，surface volume越大越好。 具体到这题，Khan的课也有讲：In order to stay alive, cells exchange resources, waste, and energy with their environments. This exchange happens across the cell membrane. As the volume of a cell increases, the ratio of surface area to volume decreases, making these exchanges less efficient. Some cells have folds in their membranes, which increase their surface area to volume ratio. 这是回答how the ratio change with cell size. Volume的我忘了，让这孩子自己看书去，别给带沟里去了。 就看Miller & Levine的课本里都有写，这娃估计老师正好上到cell division and growth 这章。
ostrakon 发表于 2023-11-16 20:40

上面写错了，应该是“ratio和shape的关系我忘了。”
我引用里说的是ratio与size/volume的关系。 可能确实要看下不同细胞的形状对体积的影响。 同样surface area时，细胞体积越小越好。

size to volume 并不是肌细胞变成这个形状的原因 如果肌细胞拥有最佳的size to volume, 所有细胞都长成长条的好了 这个形状是由他的功能决定的
Bioiskeng 发表于 2023-11-16 20:42

有道理。 能把整个题贴全吗？ 我只是根据一般的高中生物课的内容和进度来考虑，但不知道这题的context.