拡散:
* 表面積と体積比: セルが大きくなると、その体積は表面積よりも速い速度で増加します。これは、表面積と体積の比率が減少することを意味します。
* 栄養素の吸収が遅い: 拡散とは、高濃度の領域から低濃度の領域への分子の動きです。細胞が機能するには、栄養素と酸素が細胞に拡散する必要があり、廃棄物は拡散する必要があります。 表面積と体積比が小さくなると、拡散速度が低下します。 これは、より大きな細胞が十分な栄養素と酸素を摂取し、廃棄物を出すのが難しいことを意味します。
* 廃棄物の除去の遅い: 同じ原則が廃棄物にも当てはまります。細胞が大きすぎると、廃棄物は除去できるよりも速く蓄積し、毒性状態につながる可能性があります。
浸透:
* 水の動き: 浸透とは、高水濃度の領域から低水濃度の領域まで、半膜を横切る水の動きです。 細胞は多くのプロセスに水が必要です。
* 大きな細胞による課題: 大きな細胞では、水が細胞膜を横切る距離が大きくなります。これにより、セル内の正しい水バランスを維持することが難しくなります。水が除去できるよりも速く入ると、細胞が破裂する可能性があります。 水を補充できるよりも速く失われると、細胞が収縮して脱水状態になる可能性があります。
要約:
* 細胞の生存には拡散と浸透が不可欠です。
* 細胞が大きくなると、表面積と体積比が減少し、拡散が効率が低下します。
* 大きな細胞は、膜を横切る水の動きの距離が増加するため、健康的な水バランスを維持するのに苦労しています。
* これらの因子は、栄養素を効率的に取得し、廃棄物を除去し、適切な水バランスを維持できるようにする必要があるため、細胞のサイズを制限します。
例外:
この一般的なルールには、多核細胞(筋肉細胞など)や表面積(腸細胞など)を増加させる特殊な構造を持つ細胞など、いくつかの例外があります。 しかし、一般に、拡散と浸透の原理は、細胞のサイズを制限する上で重要な役割を果たします。