1。表面積対体積比:
*細胞が成長すると、その体積は表面積よりもはるかに速く増加します。これは、体積が3次元測定(長さx幅x高さ)であり、表面積は2次元測定(長さx幅)であるためです。
*セルの表面積は、栄養素を取り入れ、廃棄物を追放する場所です。表面積に比べて体積が大きすぎると、細胞は十分な栄養素を効率的に輸送し、廃棄物を排出することができません。
2。拡散率:
*拡散とは、高濃度の領域から低濃度への分子の動きです。細胞は、栄養素と廃棄物の輸送のための拡散に依存しています。
*細胞が大きくなると、分子が細胞質を通過するのに必要な距離が増加します。これにより、拡散が遅くなり、セルが内部環境を維持することが困難になります。
3。 DNA対細胞質比:
*細胞のDNA(核に位置する)には、細胞を構築および維持するための指示が含まれています。
*細胞が増加すると、細胞質の量が増加しますが、DNAの量は同じままです。これは、細胞のDNAが細胞質の大量をサポートするのに十分な指示を提供できないことを意味します。
4。構造サポート:
*セルが大きくなると、その内部構造(細胞骨格)は、増加する体重と体積をサポートするために強くする必要があります。
*細胞骨格が十分に強くない場合、細胞は崩壊または変形する可能性があります。
5。細胞プロセス:
*タンパク質合成のような一部の細胞プロセスには、分子の特定の比率が必要です。細胞が大きすぎると、これらの比率が不均衡になり、細胞機能の問題が発生します。
要約:
細胞は、栄養素と廃棄物の効率的な輸送、DNAと細胞質のバランス、適切な構造的サポート、細胞プロセスの適切な機能を維持する必要があるため、サイズに制限があります。
例:
風船を想像してみてください。膨張すると、表面積が拡大しますが、ボリュームははるかに速くなります。バルーンを膨らませ続けると、表面積が増加するボリュームに追いつくことができないため、最終的に破裂します。同様に、その表面積は増加する量をサポートできず、輸送の問題、そして最終的には細胞死につながるため、細胞は無期限に成長し続けることができません。