细胞体积越大是否越有利于细胞和周围环境进行物质交换
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如果单纯从细胞与周围环境进行物质交换的角度考虑,细胞越大,它的表面积就越大,当然就是越有利于与外界的物质交换了。
但实际上是不可能的。原因就在于细胞的体积与表面积的关系。
绝大多数的细胞是球形或近似球形的。对于球体这个几何体来说,其表面积与半径呈平方正比关系,而其体积与其半径呈立方正比关系。就是说,细胞的半径增大一倍,表面积增大两倍,而它的体积要增大四倍。细胞体积增大后,所需要的营养物质就更多了。细胞增大到一定程度,通过表面与外界交换得到的营养物质就不能满足内部的需要了。所以,细胞不能无限增大。在增大到一定程度,细胞就必须分裂,一分为二,依靠缩小半径,来增大表面积,满足内部的营养需求。
也因此,多细胞生物会长出中空结构来增大表面积(如海棉动物和腔肠动物),或者长出营养物质的输送系统,为表面不与外界接触的细胞输送营养物质(如更高级的动物和植物)。
但实际上是不可能的。原因就在于细胞的体积与表面积的关系。
绝大多数的细胞是球形或近似球形的。对于球体这个几何体来说,其表面积与半径呈平方正比关系,而其体积与其半径呈立方正比关系。就是说,细胞的半径增大一倍,表面积增大两倍,而它的体积要增大四倍。细胞体积增大后,所需要的营养物质就更多了。细胞增大到一定程度,通过表面与外界交换得到的营养物质就不能满足内部的需要了。所以,细胞不能无限增大。在增大到一定程度,细胞就必须分裂,一分为二,依靠缩小半径,来增大表面积,满足内部的营养需求。
也因此,多细胞生物会长出中空结构来增大表面积(如海棉动物和腔肠动物),或者长出营养物质的输送系统,为表面不与外界接触的细胞输送营养物质(如更高级的动物和植物)。
上海宇玫博生物科技有限公司
2023-08-27 广告
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球体表面积公式是4πr^2,因此,细胞1与细胞2的表面积比为1:10. 球体积公式是3/4πr^3,因此,体积比是1:1 . 同等条件下,物质交换速度只和表面积有关系,因此,细胞1和细胞2的物质交换速度比为1:10. 但由于细胞1与细胞2的...
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