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4.2: Tamanho Celular
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Cell Size
 
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4.2: Cell Size

4.2: Tamanho Celular

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.

O tamanho das células varia muito entre e dentro dos organismos. Por exemplo, as bactérias mais pequenas têm 0,1 micrómetros (μm) de diâmetro—cerca de mil vezes menor do que muitas células eucarióticas. A maioria das outras bactérias são maiores do que essas minúsculas—entre 1-10 μm—mas ainda tendem a ser menores do que a maioria das células eucarióticas, que normalmente variam de 10 a 100 μm.

Área de Superfície

Maior não é necessariamente melhor quando se trata de células. Por exemplo, as células precisam receber nutrientes e água através da difusão. A membrana plasmática ao redor das células limita a taxa com que esses materiais são trocados. Células menores tendem a ter uma relação de área de superfície e volume mais alta do que as células maiores. Isto porque as mudanças no volume não são lineares às mudanças na área de superfície. Quando uma esfera aumenta de tamanho, o volume cresce proporcionalmente ao cubo do seu raio (r3), enquanto que a sua área de superfície cresce proporcionalmente apenas ao quadrado do seu raio (r2). Portanto, células menores têm relativamente mais área de superfície em comparação com seu volume do que células maiores com a mesma forma. Uma área de superfície maior significa mais área da membrana plasmática por onde os materiais podem passar para dentro e para fora da célula. As substâncias também precisam viajar dentro das células. Assim, a taxa de difusão pode limitar processos em células grandes.

Adaptações

Os procariotas são muitas vezes pequenos e dividem-se antes de enfrentarem limitações devido ao tamanho da célula. Células eucarióticas maiores têm organelos que facilitam o transporte intracelular. Além disso, mudanças estruturais ajudam a superar limitações. Algumas células que precisam trocar grandes quantidades de substâncias com o ambiente desenvolveram extrusões longas e finas que maximizam a relação superfície/volume. Um exemplo dessas estruturas são os pêlos radiculares das células vegetais que facilitam a ingestão de água e nutrientes. Portanto, o tamanho da célula e a relação superfície/volume são fatores cruciais na evolução das características celulares.


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