Back to chapter

4.2:

גודל תא

JoVE Core
Biology
A subscription to JoVE is required to view this content.  Sign in or start your free trial.
JoVE Core Biology
Cell Size

Languages

Share

תאים הם אבני הבניין של כל אורגניזמים, וגודלם יכול להשתנות בהתאם לסוג. למשל, תא חיידקי הוא קטן באופן משמעותי בקוטר, כמה מיקרומטרים, מאשר, למשל, תא של צמח, אשר יכול לנוע בין 10 לבין 100 מיקרומטר. הגודל הקטן של חיידקים ופרוקריוטים באופן כללי, מאפשר לחומרים מזינים וגזים הנכנסים להתפשט בקלות מחלק אחד למשנהו.באותה מידה, כל הפסולת המיוצרת בתא יכולה להתפזר במהירות החוצה. עם זאת, תאי צמח גדולים יותר, ובמובן רחב יותר איקריוטים אחרים, פיתחו מספר הסתגלויות מבניות כדי לשפר את תפקודם, כגון הובלה תוך-תאית. שינויים מסוג זה מדגישים את חשיבות הקשר בין נפח לבין פני השטח.הפרמטר התלת-ממדי, קיבולת מעוקבת, גדלה הרבה יותר מהר מאשר המקבילה הדו-מימדית שלה, שטח הפנים. סוגי תאים שונים צריכים למקסם את שטח הפנים ולהפחית את הנפח, לשם ביצוע כהלכה חילופי גזים ואיסוף משאבים. מסיבה זו, צמחים עשויים לשנות את צורתם, למשל, על-ידי יצירת עלים ארוכים ודקים ויונקות שורש.וחיידקים עשויים להישאר קטנים ולהתפצל. לפיכך, הסתגלויות מבניות משנות את היחס בין שטח לנפח, והן קריטיות עבור אורגניזמים כדי להתקיים בסביבתם. ללא פיצוי זה עבור גודלם הם היו מתים.

4.2:

גודל תא

The size of cells varies widely among and within organisms. For instance, the smallest bacteria are 0.1 micrometers (μm) in diameter—about a thousand times smaller than many eukaryotic cells. Most other bacteria are larger than these tiny ones—between 1-10 μm—but they still tend to be smaller than most eukaryotic cells, which typically range from 10-100 μm.

Surface Area

Larger is not necessarily better when it comes to cells. For instance, cells need to take in nutrients and water through diffusion. The plasma membrane surrounding cells limits the rate at which these materials are exchanged. Smaller cells tend to have a higher surface area to volume ratio than larger cells. That is because changes in volume are not linear to changes in surface area. When a sphere increases in size, the volume grows proportional to the cube of its radius (r3), while its surface area grows proportional to only the square of its radius (r2). Therefore, smaller cells have relatively more surface area compared to their volume than larger cells of the same shape. A larger surface area means more area of the plasma membrane where materials can pass into and out of the cell. Substances also need to travel within cells. Hence the rate of diffusion may limit processes in large cells.

Adaptations

Prokaryotes are often small and divide before they face limitations due to cell size. Larger eukaryotic cells have organelles that facilitate intracellular transport. Also, structural changes help overcome limitations. Some cells that need to exchange large amounts of substances with the environment developed long, thin extrusions that maximize the surface area to volume ratio. An example of such structures are the root hairs of plant cells that facilitate the intake of water and nutrients. Therefore, cell size and surface area to volume ratio are crucial factors in the evolution of cellular characteristics.