細胞生物學：細胞的大小及體積的恒定
來源：網(wǎng)絡(luò)發(fā)布時間：2009-09-22
細胞最為典型的特點是在一個極小的體積中形成極為復雜而又高度組織化的結(jié)構(gòu)。典型的原核細胞的平均大小在1～10μm之間，而真核細胞的直徑平均為3～30μm，一般為10～20μm （圖1-3）。
圖1-3 典型的原核、真核、病毒和分子的大小
■ 細胞體積的守恒定律
不同細胞的大小變化很大， 如人的卵細胞的直徑只有0.1mm， 而鴕鳥的卵細胞的直徑則有5cm.但是， 同類型細胞的體積一般是相近的，不依生物個體的大小而增大或縮小。如人、牛、馬、鼠、象的腎細胞、肝細胞的大小基本相同。因此，器官的大小主要決定于細胞的數(shù)量，與細胞的數(shù)量成正比，而與細胞的大小無關(guān)，把這種現(xiàn)象稱之為“細胞體積的守恒定律”。
■ 限制細胞體積大小的因素
● 體積同表面積的關(guān)系
以球形細胞為例（體內(nèi)的細胞并非都是球形），計算體積同表面積的關(guān)系（圖1-4）。結(jié)果表明，球形細胞增大，其體積增加的比例要比表面積增加得多。這樣，當細胞增大到一定程度時，質(zhì)膜的表面積就不適應(yīng)細胞進行內(nèi)外物質(zhì)的交換，細胞為了維持一個最佳的生存條件，必需維持最佳的表面積，從而限制了體積的無限增大。
圖1-4 細胞體積與表面積間的關(guān)系
● 細胞內(nèi)關(guān)鍵分子的濃度
一些重要的分子在細胞內(nèi)的拷貝數(shù)是很少的，當細胞體積增大時，這些分子的濃度就越來越稀釋，一些重要的生化反應(yīng)需要一定的濃度才能進行，所以細胞內(nèi)分子濃度就成了限制細胞體積無限增大的另一個因素�！ �
● 酶蛋白質(zhì)種類的限制
細胞不僅對體積的增大有限制，而且對體積的減少也有限制。一個生活細胞要維持正常的獨立生活功能，最低限度需要500～1000種不同類型的酶和蛋白質(zhì)，這是目前在支原體（mycoplasma）中所發(fā)現(xiàn)的酶和蛋白質(zhì)的量。而支原體是目前所知最小原核細胞，很顯然，細胞體積最小化受制于維持細胞生命活動所需的酶和蛋白質(zhì)種類的最低限度。
