termes clés
- surface: surface totale à la surface d’un objet.
à 0,1 à 5,0 µm de diamètre, les cellules procaryotes sont significativement plus petites que les cellules eucaryotes, qui ont des diamètres allant de 10 à 100 µm. La petite taille des procaryotes permet aux ions et aux molécules organiques qui y pénètrent de diffuser rapidement vers d’autres parties de la cellule. De même, tous les déchets produits dans une cellule procaryote peuvent rapidement se diffuser., Ce n’est pas le cas dans les cellules eucaryotes, qui ont développé différentes adaptations structurelles pour améliorer le transport intracellulaire.
en général, une petite taille est nécessaire pour toutes les cellules, qu’elles soient procaryotes ou eucaryotes., Considérez la surface et le volume d’une cellule typique. Toutes les cellules ne sont pas de forme sphérique, mais la plupart ont tendance à se rapprocher d’une sphère. La formule pour la surface d’une sphère est 4nr2, tandis que la formule pour son volume est 4nr3/3. Comme le rayon d’une cellule augmente, sa surface augmente comme le carré de son rayon, mais son volume augmente comme le cube de son rayon (beaucoup plus rapide).
par conséquent, à mesure qu’une cellule augmente en taille, son rapport surface / volume diminue. Ce même principe s’appliquerait si la cellule avait la forme d’un cube (ci-dessous)., Si la cellule devient trop grande, la membrane plasmique n’aura pas une surface suffisante pour supporter le taux de diffusion requis pour l’augmentation du volume. En d’autres termes, à mesure qu’une cellule se développe, elle devient moins efficace. Une façon de devenir plus efficace est de diviser; une autre façon est de développer des organites qui effectuent des tâches spécifiques. Ces adaptations conduisent au développement de cellules plus sophistiquées appelées cellules eucaryotes.,
Les organismes unicellulaires plus petits ont un rapport surface / volume élevé, ce qui leur permet de compter sur l’oxygène et la matière diffusant dans la cellule (et les déchets diffusant) pour survivre. Plus le rapport surface / volume est élevé, plus ce processus peut être efficace. Les plus gros animaux ont besoin d’organes spécialisés (poumons, reins, intestins, etc.) qui augmentent efficacement la surface disponible pour les processus d’échange, et un système circulatoire pour déplacer la matière et l’énergie thermique entre la surface et le noyau de l’organisme.,
L’augmentation du volume peut entraîner des problèmes biologiques. King Kong, le gorille géant fictif, aurait une surface pulmonaire insuffisante pour répondre à ses besoins en oxygène et ne pourrait pas survivre. Pour les petits organismes avec leur rapport surface / volume élevé, le frottement et la dynamique des fluides (vent, débit d’eau) sont relativement beaucoup plus importants, et la gravité beaucoup moins importante, que pour les grands animaux.
cependant, une surface accrue peut également causer des problèmes., Plus de contact avec l’environnement à travers la surface d’une cellule ou d’un organe (par rapport à son volume) augmente la perte d’eau et de substances dissoutes. Des rapports surface / volume élevés posent également des problèmes de contrôle de la température dans des environnements défavorables.
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