4.2: 细胞的大小

细胞的大小在生物体内和体内变化很大。例如，最小的细菌直径为0.1微米（μm） - 比许多真核细胞小约一千倍。大多数其它细菌要大一些（1-10μm之间），但它们通常仍然比大多数真核细胞小，通常在10-100μm范围内。

表面积

对于细胞来说，体积越大并不一定越好。例如，细胞需要通过扩散吸收营养和水分。细胞周围的质膜限制了这些物质的交换速率。较小的细胞比较大的细胞具有更高的表面积体积比。这是因为体积的变化与表面积的变化不是线性的。当球体增大时，体积与其半径的立方成正比 (r3)，而其表面积仅与半径的平方成正比(r2)。因此，与体积相比，较小的细胞比相同形状的较大细胞具有相对较多的表面积。表面积越大，意味着质膜的面积越大，材料就可以进出细胞。物质也需要在细胞内运动。因此扩散速度可能会限制大细胞内的过程。

适应性

原核生物通常很小，在由于细胞大小而面临限制之前就会分裂。较大的真核细胞具有促进细胞内运输的细胞器。此外，结构变化有助于克服局限性。一些需要与环境交换大量物质的细胞形成了长而薄的挤压，最大化表面积与体积之比。这种结构的一个例子是植物细胞的根毛，它促进了水分和营养的摄入。因此，细胞大小和比表面积是细胞特性演化的关键因素。

细胞是所有器官的砖块

它们的大小各异

这取决于细胞的类型

例如 一个细菌细胞的直径只有几微米

其直径显著小于植物细胞

后者的尺寸范围可由10微米到100微米

细菌 以及其它原核生物的微小

允许进入其内部的营养物质和气体

轻易地从一边扩散到另一边

同样地 其内部产生的废物也能快速地排泄掉

然而 比它们大得多的植物细胞 以及更广泛的

其它的真核细胞

已经发展出不同的结构自适应

以提高诸如细胞间转运的功能

这样的调整突出了

体积和表面积之间的重要关系

三维参数 容积

比起其对应的二维参数 表面积

的增长来得快得多

许多类型的细胞需要使其表面积最大化

并降低体积以方便其交换气体

和整合资源

出于这个原因 植物可能改变自己的形状

例如 产生又长又薄的叶子以及根毛

而细菌则可能保持体型微小并不断分裂

因此 结构自适应改变了

表面积与体积的比值

且结构自适应对于有机体与环境

的相互作用至关重要

没有这种在尺寸上的补偿机制 它们就会消亡