حجم الخلية
| English | العربية |
|---|---|
| volume/ˈvɒljuːm/ | الحجم |
| surface area/ˈsɜːfɪs ˈeərɪə/ | مساحة السطح |
| surface-area-to-volume ratio/ˈsɜːfɪs ˈeərɪə tə ˈvɒljuːm ˈreɪʃɪəʊ/ | نسبة المساحة السطحية إلى الحجم |
| diffusion/dɪˈfjuːʒn/ | الانتشار |
لماذا تظل الخلايا صغيرة
- تقريبًا كل خلية مجهرية، سواء في فأر أو في فيل.
- الحيوان الكبير لا يُصنع من خلايا كبيرة — بل يُصنع من خلايا أكثر.
- هناك سبب فيزيائي صارم يمنع الخلايا من النمو بشكل كبير.
- الأمر يختزل إلى سباق بين السطح والحجم.
السطح مقابل الحجم
- تأخذ الخلية الغذاء والأكسجين عبر مساحتها السطحية.
- تستخدم تلك المواد في جميع أنحاء حجمها الكامل.
- عندما تكبر الخلية، ينمو حجمها أسرع من سطحها.
- لذلك فإن الخلية الكبيرة لديها سطح ضئيل جدًا لتغذية داخليها الكبير.
مكعب طول ضلعه 2 له مساحة سطح 24 وحجم 8. ما هي نسبة SA:V الخاصة به (السطح ÷ الحجم)؟
$24 \div 8 = 3$. مكعب أصغر (طول ضلعه 1) سيعطي $6 \div 1 = 6$ — وهي نسبة أعلى.
نسبة السطح إلى الحجم تنخفض
- نسبة مساحة السطح إلى الحجم تقِس السطح لكل وحدة من الداخل.
- مضاعفة حجم المكعب تقضي نصف هذه النسبة.
- الخلية الصغيرة لديها نسبة عالية — سطح كافٍ لحجمها.
- الخلية الكبيرة لديها نسبة منخفضة — سطح غير كافٍ للحفاظ عليها.
مساحة السطح : الحجم
كبّر المكعب وشاهد انخفاض نسبة مساحة السطح إلى الحجم — السبب في بقاء الخلايا وأسطح التبادل صغيرة.
لماذا يجب أن تظل معظم الخلايا صغيرة جداً؟
الخلية الصغيرة لديها مساحة سطح كبيرة بالنسبة لـ حجمها، مما يسمح للمواد بالانتشار بسرعة كافية للداخل والخارج.
مع كبر حجم الخلية، تنخفض نسبة مساحة السطح إلى الحجم.
الحجم ينمو أسرع من مساحة السطح، لذلك تنخفض نسبة SA:V مع زيادة الحجم.
الانتشار يضع الحد
- تعبر المواد عبر الخلية عن طريق الانتشار، وهو عملية سريعة فقط على المسافات القصيرة.
- في الخلية الكبيرة، يكون المركز بعيدًا جدًا عن السطح.
- ستصل الإمدادات ببطء شديد بحيث لا تستطيع الحفاظ على حياة الخلية.
- لذا فإن البقاء صغيرًا يحافظ على كل جزء قريبًا من السطح.
ما الذي يحدد الحد الأقصى لحجم خلية تعتمد على الانتشار؟
الانتشار سريع فقط على مسافات قصيرة، لذا فإن الخلية الكبيرة جداً لا تستطيع تزويد مركزها بسرعة كافية.
حدد جميع العبارات الصحيحة حول حجم الخلية.
الخلايا الأكبر تتبادل المواد ببطء أكثر لكل وحدة حجم، وليس أسرع. الثلاثة الأخرى صحيحة.
الحجم الأكبر ليس أفضل للتبادل. الخلية الأكبر تمتلك مساحة سطح أقل لكل وحدة من حجمها، لذا تتبادل المواد ببطء أكبر، وليس أسرع. هذا هو السبب الدقيق لانقسام الخلايا بدلاً من نموها بلا حدود.
لماذا تكون أسطح التبادل مطوية:
- يجب أن تستبدل رئتا الإنسان كميات هائلة من الأكسجين بسرعة.
- لو كانت الرئة مثل بالون أملس، لكانت مساحة سطحها صغيرة جدًا.
- بدلاً من ذلك، تكون الرئة مطوية إلى ملايين الجيبات الصغيرة — وهي مساحة ضخمة مضغوطة داخل حجم صغير.
تبقى الخلايا صغيرة لأن الخلية الصغيرة لها نسبة سطح إلى حجم عالية. ومع زيادة الحجم، يرتفع الحجم بشكل أسرع من مساحة السطح، فتقل النسبة ولا يعود الانتشار قادراً على تزويد المركز بما يكفي من السرعة. الكائنات الكبيرة تستخدم خلايا أكثر، وليست خلايا أكبر.