Care este relația dintre dimensiunea celulei și difuzia?

Deoarece mărimea unei celule crește, capacitatea sa de a facilita difuzia pe membrana celulară scade. Acest lucru se datorează faptului că volumul intern al unei celule în creștere sau al oricărei structuri închise tridimensionale crește prin o proporție mai mare decât suprafața sa exterioară. Dacă o celulă va crește într-o dimensiune după un anumit punct, suprafața exterioară a acesteia sau membrana plasmatică nu vor mai fi capabile să țină pasul cu cerințele mai mari impuse de procesul de difuzie prin interiorul lărgit.

Citoplasma și organele din interiorul unei celule obțin nutrienți și elimină deșeurile prin membrana plasmatică a celulei. Cu toate acestea, o celulă va începe să moară de foame dacă va crește în dimensiune, după punctul în care membrana sa plasmatică avea o suprafață suficientă pentru a difuza cantitățile necesare de nutriție celulară. Ritmul de difuzie scăzut și scăderea însoțitoare a vitezei de eliminare a deșeurilor ar determina, de asemenea, ca celula să fie otrăvită de acumularea de substanțe toxice.

Din cauza necesității de a menține raportul adecvat între volumul interior și suprafața exterioară, celulele se vor reproduce mai degrabă decât vor crește peste un anumit punct. Aceasta explică de ce organismele multi-celulare mai mari nu au celule mai mari; în schimb, au un număr mai mare de celule. Celulele mai mici sunt mai potrivite pentru a permite difuzia, deoarece obiectele mai mici au un raport mai mare între suprafața și volumul interior.