4.2A: Caratteristiche delle cellule procariotiche

Dimensioni delle cellule

Con un diametro da 0,1 a 5,0 μm, le cellule procariotiche sono significativamente più piccole delle cellule eucariotiche, che hanno diametri che vanno 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 dei microbi: Questa figura mostra le dimensioni relative dei microbi su una scala logaritmica (ricordiamo che ogni unità di aumento in una scala logaritmica rappresenta un aumento di 10 volte della quantità misurata).

Le piccole dimensioni, in generale, sono necessarie per tutte le cellule, sia procariotiche che eucariotiche. Esaminiamo perché è così. Per prima cosa, considereremo 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. Forse ricorderete dal vostro corso di geometria del liceo che la formula per la superficie di una sfera è 4πr2, mentre la formula per il suo volume è 4/3πr3. Così, 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). 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. 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 hanno portato allo sviluppo di cellule più sofisticate chiamate cellule eucariotiche.

Figura \(\PageIndex{1}): Dimensione della superficie delle cellule: 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.

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