El aumento de la superficie no es un concepto nuevo. Muchos animales y células han aumentado las relaciones de superficie a volumen. Aquí están algunos ejemplos. En las células, una superficie grande puede marcar la diferencia al defender una ciudad o proteger un país. Y, en los animales, el aumento de la superficie puede proporcionar una ventaja competitiva. Para aquellos que no tienen tiempo para aprender sobre estos conceptos, siga leyendo para obtener una descripción general rápida.
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Aumento de la superficie
La relación del área de superficie y el volumen de un objeto determina cuánta energía puede tener. Un aumento de la superficie da como resultado un movimiento más rápido de materia y energía en una célula. Esta relación es particularmente importante para el metabolismo de las plantas y los animales, ya que limita la velocidad a la que los organismos pueden hundirse. Los animales y plantas más pequeños, por otro lado, tienden a tener grandes áreas de superficie. Estas diferencias pueden tener implicaciones importantes para su supervivencia.
Uno de los ejemplos más llamativos de mayor área de superficie es en los pequeños organismos unicelulares. Su alta relación superficie a volumen les permite absorber más materiales, como oxígeno y expulsar los desechos. La gran superficie permite que pasen más moléculas a la vez, lo que facilita su capacidad para alimentarse. También usan esta superficie para tamizar los alimentos de manera más eficiente. Sin embargo, esta gran superficie conduce a problemas biológicos, como la infección bacteriana.
Aumento de la relación de superficie a volumen
La relación de área de superficie a volumen es una medida de la cantidad de superficie expuesta por unidad de volumen de un objeto. Una esfera, por ejemplo, tiene una relación superficie a volumen muy grande, pero el volumen de la esfera es esencialmente infinito. El aumento del radio de la esfera reduce la relación SA: V. Los objetos más grandes tienen relaciones SA: V más bajas que las pequeñas. Del mismo modo, los picos en ángulo agudo tienen relaciones de superficie a volumen muy grandes.
El concepto de relación superficie a volumen se puede utilizar para explicar por qué el tamaño de algunos organismos es proporcional a la masa. La relación superficie a volumen de una célula a menudo se calcula en función del tamaño del huevo humano. Sin embargo, el volumen de un cuerpo de organismos no es proporcional a su masa. Los animales grandes tienen sistemas circulatorios, que les ayudan a lograr una mayor relación superficie a volumen.
Aumento de la relación de área de superficie a volumen en las células
Todos los seres vivos consisten en células. Algunos organismos tienen millones de células y otros tienen una sola célula. Si bien es imposible ver las células individuales, la relación superficie a volumen de una celda determina su tamaño. Las células en plantas y animales generalmente tienen entre 0.01 y 0.10 micrómetros de diámetro, pero algunas especies tienen células más pequeñas que son aún más pequeñas. Estos organismos tienen grandes relaciones de superficie a volumen, lo que puede ayudarlos a transportar materiales a diferentes partes de sus cuerpos.
La relación superficie a volumen de una célula es una propiedad crucial para muchos procesos biológicos. A medida que crece una célula, su área superficial aumenta mientras que el volumen disminuye. A medida que la célula crece, el volumen de la célula aumenta más rápidamente que su área de superficie, lo que hace que la relación de superficie a volumen se reduzca. Las células pequeñas pueden realizar más tareas e intercambiar más materiales con el mundo exterior, mientras que las más grandes tienen menos área de superficie. Las células más grandes pueden ser más eficientes dividiendo y desarrollando orgánulos.
Aumento de la relación de superficie a volumen en animales
Cuando se trata del tamaño de la célula, el aumento del área de superficie / volumen de los animales es importante porque aumenta la exposición al medio ambiente. Los animales con grandes relaciones de superficie a volumen, como medusas y anémonas, usan su gran área de superficie para tamizar para alimentos. Una relación superficial a volumen más pequeña significa un pequeño volumen. Sin embargo, lo contrario es cierto en las células humanas. Las células humanas tienen una alta relación superficie a volumen porque son más pequeñas que las células en la mayoría de los animales.
El aumento de la relación superficie a volumen es importante para muchos procesos biológicos, incluida la digestión, la respiración y el crecimiento. Pero cuando las células se vuelven demasiado grandes, el área de superficie se vuelve proporcionalmente más pequeña, lo que hace que el volumen celular sea inadecuado para el crecimiento. La membrana no puede acomodar un gran aumento en el volumen sin hacer que el material insuficiente lo cruce. Los organismos más grandes, por otro lado, necesitan órganos especializados y sistemas circulatorios para mover el material y la energía térmica entre las células.
Aumento de la relación de superficie a volumen en organismos de una sola célula
Existe una relación entre el tamaño de la celda y el aumento de la relación superficial a volumen. Para los organismos de una sola célula, la relación de área de superficie y volumen es una de las características más importantes de su estructura. A medida que crecen las células, la membrana se expande y el volumen también crece. Cuanto mayor sea el volumen, más pequeño es el área de superficie. Esta relación es crítica para el desarrollo de un sistema corporal. Pero, ¿cómo el aumento de la relación de superficie / volumen ayuda a los organismos?
Una relación de superficie a volumen de organismos de una sola célula es su capacidad para intercambiar fluidos. Cuanto más grande sea la superficie de una celda, menos volumen está disponible para la difusión. Esta es una característica clave de pequeños organismos unicelulares porque su supervivencia depende de la capacidad de difundir materiales y oxígeno dentro y fuera de sus células. Sin embargo, la disminución de la relación SA: V es una limitación significativa para grandes organismos de una sola célula.