21 Gennaio 2022

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Cosa succede quando una cellula diventa troppo grande?

  • Contribuito da Boundless
  • Microbiologia generale alla Boundless

La dimensione delle cellule è limitata in accordo con il rapporto tra superficie cellulare e volume.

  • Descrivi i fattori che limitano le dimensioni delle cellule e gli adattamenti che le cellule fanno per superare il problema del rapporto tra superficie e volume

Punti chiave

  • Quando una cellula cresce, il suo volume aumenta molto più rapidamente della sua superficie. Poiché la superficie della cellula è ciò che permette l’ingresso dell’ossigeno, le cellule grandi non possono ottenere tutto l’ossigeno di cui avrebbero bisogno per sostenersi.
  • Man mano che gli animali aumentano di dimensioni, richiedono organi specializzati che aumentano effettivamente la superficie disponibile per i processi di scambio.

Termini chiave

  • area di superficie: L’area totale sulla superficie di un oggetto.

Con un diametro da 0,1 a 5,0 μm, le cellule procariotiche sono significativamente più piccole delle cellule eucariotiche, che hanno un diametro da 10 a 100 μm. Le piccole dimensioni dei procarioti permettono agli ioni e alle molecole organiche che vi entrano di diffondersi rapidamente in altre parti della cellula. Allo stesso modo, qualsiasi rifiuto prodotto all’interno di una cellula procariotica può diffondersi rapidamente all’esterno. Questo non è il caso delle cellule eucariotiche, che hanno sviluppato diversi adattamenti strutturali per migliorare il trasporto intracellulare.

Figura (PageIndex<1>): Dimensione relativa degli atomi rispetto agli esseri umani: Questa figura mostra le dimensioni relative su una scala logaritmica (ricordiamo che ogni unità di aumento in una scala logaritmica rappresenta un aumento di 10 volte della quantità misurata).

In generale, le piccole dimensioni sono necessarie per tutte le cellule, sia procariotiche che eucariotiche. Considerate l’area e il volume di una tipica cellula. Non tutte le cellule sono di forma sferica, ma la maggior parte tende ad approssimarsi ad una sfera. La formula per la superficie di una sfera è 4πr 2 , mentre la formula per il suo volume è 4πr 3 /3. All’aumentare del raggio di una cellula, la sua superficie aumenta come il quadrato del suo raggio, ma il suo volume aumenta come il cubo del suo raggio (molto più rapidamente).

Quindi, man mano che una cellula aumenta di dimensioni, il suo rapporto superficie-volume diminuisce. Questo stesso principio si applicherebbe se la cellula avesse la forma di un cubo (sotto). Se la cellula cresce troppo, la membrana plasmatica non avrà un’area superficiale sufficiente per sostenere il tasso di diffusione richiesto dall’aumento di volume. In altre parole, quando una cellula cresce, diventa meno efficiente. Un modo per diventare più efficiente è quello di dividersi; un altro modo è quello di sviluppare organelli che svolgono compiti specifici. Questi adattamenti portano allo sviluppo di cellule più sofisticate chiamate cellule eucariotiche.

Figura (PageIndex<1>): Rapporto superficie/volume: Notate che quando una cellula aumenta di dimensioni, il suo rapporto superficie-volume diminuisce. Quando la superficie non è sufficiente a sostenere il volume crescente di una cellula, questa si divide o muore. La cellula sulla sinistra ha un volume di 1 mm3 e una superficie di 6 mm2, con un rapporto superficie-volume di 6 a 1, mentre la cellula sulla destra ha un volume di 8 mm3 e una superficie di 24 mm2, con un rapporto superficie-volume di 3 a 1.

Gli organismi unicellulari più piccoli hanno un alto rapporto superficie-volume, che permette loro di contare sull’ossigeno e sul materiale che diffondono nella cellula (e sui rifiuti che diffondono fuori) per sopravvivere. Più alto è il rapporto tra superficie e volume, più efficace può essere questo processo. Gli animali più grandi richiedono organi specializzati (polmoni, reni, intestino, ecc.) che aumentano effettivamente la superficie disponibile per i processi di scambio, e un sistema circolatorio per spostare materiale ed energia termica tra la superficie e il nucleo dell’organismo.

L’aumento di volume può portare a problemi biologici. King Kong, il gorilla gigante immaginario, avrebbe una superficie polmonare insufficiente a soddisfare i suoi bisogni di ossigeno, e non potrebbe sopravvivere. Per i piccoli organismi con il loro alto rapporto superficie/volume, l’attrito e la dinamica dei fluidi (vento, flusso d’acqua) sono relativamente molto più importanti, e la gravità molto meno importante, che per i grandi animali.

Tuttavia, anche l’aumento della superficie può causare problemi. Un maggior contatto con l’ambiente attraverso la superficie di una cellula o di un organo (rispetto al suo volume) aumenta la perdita di acqua e di sostanze disciolte. Alti rapporti tra superficie e volume presentano anche problemi di controllo della temperatura in ambienti sfavorevoli.

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Cosa può succedere se una cellula diventa troppo grande?

Quando una cellula aumenta di dimensioni, il suo volume aumenta più rapidamente della sua superficie. … Se una cellula diventa troppo grande, sarebbe più difficile far entrare una quantità sufficiente di ossigeno e nutrienti e far uscire i prodotti di scarto, quindi la cellula deve smettere di crescere prima che questo accada.

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Quando una cellula aumenta di dimensioni come si chiama?

Questa si chiama reazione compensatoria e può avvenire sia con un aumento delle dimensioni delle cellule (ipertrofia), sia con un aumento del tasso di divisione cellulare (iperplasia), o con entrambi. … Quindi, la divisione cellulare aumenta la dimensione dei glomeruli ma non il numero totale.

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Perché le cellule che diventano troppo grandi sono un problema?

Se una cellula diventa più grande, allora il volume aumenta molto più rapidamente della superficie, facendo diminuire il rapporto tra superficie e volume. Il problema è che la cellula non sarebbe in grado di far entrare abbastanza ossigeno e nutrienti e di far uscire i prodotti di scarto.

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Quale potrebbe essere lo svantaggio di avere un grande volume?

Quale potrebbe essere lo svantaggio di avere un grande volume? Se la cellula ha un grande volume, ha molte aree che hanno bisogno di materiali per sopravvivere. La cellula potrebbe non essere in grado di far passare abbastanza materiali attraverso la membrana per sostenere la vita.

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Cosa succede durante la crescita cellulare?

Il ciclo cellulare è una serie di eventi che hanno luogo in una cellula mentre cresce e si divide. Una cellula passa la maggior parte del suo tempo in quella che è chiamata interfase, e durante questo periodo cresce, replica i suoi cromosomi e si prepara per la divisione cellulare. La cellula lascia poi l’interfase, subisce la mitosi e completa la sua divisione.

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In che modo la crescita delle cellule influisce sulla loro funzione?

In alcune cellule, la dimensione è proporzionale al contenuto di DNA. Per esempio, la continua replicazione del DNA in assenza di divisione cellulare (chiamata endoreplicazione) provoca un aumento delle dimensioni delle cellule. Queste cellule aumentano proporzionalmente il loro contenuto di macromolecole fino al punto necessario per svolgere le loro funzioni specializzate.

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Perché le cellule sono così piccole?

Perché le cellule sono piccole? – YouTube | Tempo – 4:03 [Inglese]

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Perché le cellule si dividono invece di crescere indefinitamente?

Quali sono le due ragioni principali per cui le cellule si dividono invece di continuare a crescere? Più grande diventa una cellula, più esigenze ha la cellula sul suo DNA. Inoltre, la cellula ha più problemi a spostare abbastanza nutrienti e rifiuti attraverso la membrana. Hai appena studiato 31 termini!

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Perché i grandi organismi sono costituiti da più cellule piuttosto che da cellule più grandi?

Qual è uno dei motivi per cui gli organismi multicellulari, come le persone, sono costituiti da molte piccole cellule invece che da una grande cellula? Le cellule più piccole hanno più superficie per la diffusione dell’ossigeno e delle sostanze nutritive nel citoplasma.

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Quale cellula ha una superficie maggiore?

Le celle più piccole hanno un rapporto superficie/volume molto più grande che permette al materiale di diffondersi in tutto il volume della cella in modo rapido ed efficiente.

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Come influisce la dimensione delle cellule sulla divisione cellulare?

La dimensione delle cellule al momento della divisione è determinata dall’equilibrio tra la crescita delle cellule (l’aumento della massa o del volume) e la tempistica della divisione cellulare. … Quindi, in termini relativi, le cellule nate grandi crescono meno delle cellule nate piccole, portando all’omeostasi delle dimensioni allo stato stazionario.

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Cosa influenza la crescita cellulare?

Per una tipica cellula di mammifero in divisione, la crescita avviene nella fase G1 del ciclo cellulare ed è strettamente coordinata con la fase S (sintesi del DNA) e la fase M (mitosi). L’influenza combinata di fattori di crescita, ormoni e disponibilità di nutrienti fornisce gli spunti esterni per la crescita delle cellule.

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Quale sarebbe il risultato se una grande cellula riuscisse a dividersi nonostante sia cresciuta oltre una dimensione ottimale?

Ipotizza quale sarebbe il risultato se una grande cellula riuscisse a dividersi, nonostante sia cresciuta oltre una dimensione ottimale. Le cellule risultanti non potrebbero sostenersi se il rapporto tra membrana plasmatica e contenuto cellulare (SA to Volume) fosse troppo piccolo.

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Perché gli esseri umani non sono grandi cellule?

4. Qual è uno dei motivi per cui gli organismi multicellulari, come le persone, sono costituiti da molte piccole cellule invece che da una grande cellula? Le cellule più piccole hanno più superficie per la diffusione di ossigeno e nutrienti nel citoplasma.

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Perché è importante la dimensione di una cellula?

La necessità di essere in grado di far passare nutrienti e gas dentro e fuori la cellula pone un limite alla grandezza delle cellule. … Più una cellula diventa grande, più è difficile per i nutrienti e i gas entrare e uscire dalla cellula. Quando una cellula cresce, il suo volume aumenta più rapidamente della sua superficie.

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