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- surface area: L’area totale sulla superficie di un oggetto.
A 0,1 a 5,0 µm di diametro, le cellule procariotiche sono significativamente più piccole delle cellule eucariotiche, che hanno diametri che vanno da 10 a 100 µm. La piccola dimensione dei procarioti consente agli ioni e alle molecole organiche che li entrano di diffondersi rapidamente in altre parti della cellula. Allo stesso modo, qualsiasi rifiuto prodotto all’interno di una cellula procariotica può diffondersi rapidamente., Questo non è il caso delle cellule eucariotiche, che hanno sviluppato diversi adattamenti strutturali per migliorare il trasporto intracellulare.
In generale, le piccole dimensioni sono necessarie per tutte le cellule, sia procariote che eucariotiche., Considera l’area e il volume di una cella tipica. Non tutte le cellule sono di forma sferica, ma la maggior parte tendono ad approssimare una sfera. La formula per la superficie di una sfera è 4nr2, mentre la formula per il suo volume è 4nr3 / 3. Quando il raggio di una cella aumenta, la sua superficie aumenta come il quadrato del suo raggio, ma il suo volume aumenta come il cubo del suo raggio (molto più rapidamente).
Pertanto, quando una cella aumenta di dimensioni, il suo rapporto superficie-volume diminuisce. Questo stesso principio si applicherebbe se la cella avesse la forma di un cubo (sotto)., Se la cellula cresce troppo grande, la membrana plasmatica non avrà una superficie sufficiente a sostenere la velocità di diffusione richiesta per l’aumento del volume. In altre parole, quando una cellula cresce, diventa meno efficiente. Un modo per diventare più efficienti è quello di dividere; un altro modo è quello di sviluppare organelli che svolgono compiti specifici. Questi adattamenti portano allo sviluppo di cellule più sofisticate chiamate cellule eucariotiche.,
Gli organismi unicellulari più piccoli hanno un elevato rapporto superficie / volume, che consente loro di fare affidamento sull’ossigeno e sul materiale che si diffonde nella cellula (e sui rifiuti che si diffondono) per sopravvivere. Maggiore è il rapporto superficie / volume che hanno, più efficace può essere questo processo. Gli animali più grandi richiedono organi specializzati (polmoni, reni, intestino, ecc.) che aumentano efficacemente la superficie disponibile per i processi di scambio e un sistema circolatorio per spostare il materiale e l’energia termica tra la superficie e il nucleo dell’organismo.,
L’aumento del volume può portare a problemi biologici. King Kong, il gorilla gigante immaginario, avrebbe una superficie polmonare insufficiente per soddisfare le sue esigenze di ossigeno, e non potrebbe sopravvivere. Per i piccoli organismi con il loro elevato rapporto superficie / volume, l’attrito e la fluidodinamica (vento, flusso d’acqua) sono relativamente molto più importanti e la gravità molto meno importante rispetto agli animali di grandi dimensioni.
Tuttavia, l’aumento della superficie può causare problemi., Più contatto con l’ambiente attraverso la superficie di una cellula o di un organo (rispetto al suo volume) aumenta la perdita di acqua e sostanze disciolte. Alti rapporti superficie / volume presentano anche problemi di controllo della temperatura in ambienti sfavorevoli.
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