Taille de la cellule

La taille des cellules varie considérablement d’un organisme à l’autre et au sein d’organismes. Par exemple, les plus petites bactéries ont un diamètre de 0,1 micromètre (μm) — environ mille fois plus petit que de nombreuses cellules eucaryotes. La plupart des autres bactéries sont plus grandes que ces minuscules bactéries — entre 1 et 10 μm — mais elles ont cependant tendance à être plus petites que la plupart des cellules eucaryotes, qui varient généralement de 10 à 100 μm.

Surface

Plus grand n’est pas nécessairement mieux quand il s’agit de cellules. Par exemple, les cellules doivent absorber des nutriments et de l’eau par diffusion. La membrane plasmique entourant les cellules limite la vitesse d’échange de ces matériaux. Les cellules plus petites ont tendance à avoir un rapport surface/volume plus élevé que les cellules plus grandes. C’est parce que les changements de volume ne sont pas linéaires aux changements de superficie. Lorsqu’une sphère augmente en taille, l’augmentation du volume est proportionnelle au cube de son rayon (r³), tandis que l’augmentation de sa surface est seulement proportionnelle au carré de son rayon (r²). Par conséquent, les cellules plus petites ont une surface relativement plus grande que les cellules plus grandes de la même forme. Une plus grande surface signifie plus de superficie de la membrane plasmique où les matériaux peuvent entrer et sortir de la cellule. Les substances doivent également traverser l’intérieur des cellules. Par conséquent, la vitesse de diffusion peut limiter les processus dans les grandes cellules.

Adaptations

Les procaryotes sont souvent petits et se divisent avant d’être confrontées à des restrictions dues à la taille de la cellule. Les cellules eucaryotes plus grandes ont des organites qui facilitent le transport intracellulaire. En outre, les changements structuraux aident à surmonter les restrictions. Certaines cellules qui ont besoin d’échanger de grandes quantités de substances avec l’environnement ont développé de longues extrusions minces qui maximisent le rapport surface/volume. Les poils racinaires des cellules végétales qui facilitent l’absorption d’eau et de nutriments sont un exemple de ces structures. Par conséquent, la taille des cellules et le rapport surface/volume sont des facteurs cruciaux dans l’évolution des caractéristiques cellulaires.