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細胞が小さいことの意味
学校で友達と討論になったのですが、単細胞生物以外のある程度の大きさをもった生物、人間や犬などの細胞が小さい理由はなんでしょうか。 逆説的に、細胞が大きかった場合は傷ついてしまいやすそう、細胞分裂に時間がかかり成長の妨げになりそうなど考えられるのですが、明確な理由はいまいち釈然としません。どなたか教えて下さい。
- starboy717
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最大の理由は細胞の表面積でしょうね。細胞が小さいという事は、体積が小さくなるという事ですが、逆にひとつの空間に入れる細胞の数を増やす事が出来るというメリットがあります。数を増やす事で、表面積を格段にあげることができるのです。 例えば、一立方センチメートル分の空間があるとします。その中に同じ一立方センチメートル（縦横斜め、それぞれ１センチ）の箱をいれたとすると、その表面積は大体６ｃｍ2ぐらい。しかし縦横斜めそれぞれ０．１センチの箱なら同じ空間に何個も入るので、表面積を合計すれば、一辺1センチの箱を入れるよりもずっと表面積があがるのです。これは細胞も同じ。サイズを小さくすれば数を増やせます。一空間あたりの数が増えれば表面積もあがります。 表面積がたくさんあれば、栄養素の吸収量が増えます。だから細胞は 小さいほうが有利なのです。
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- suiran2
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理由は二つあると考えられています。まず第一はgeneticist12 さんの物質輸送に関しての問題点，第二に核の機能はご承知のことと思いますが，細胞質量が増加するとDNA量が不足するため，細胞質量と核量の比を一定以下に抑えねばならないためです。 植物等では内部に巨大な液胞を置き，細胞質を体表に配置すれば第一の問題の物質輸送の問題は解決されます。しかし，第二の問題が生ずるために，巨大細胞は多核になります。多くの多核細胞がありますが，例えば有名なシャジクモ節間細胞は直径0.5mm，長さ20cmにも達する巨大な多核細胞です。この多核のDNA量総量は通常の1000倍以上もあります。
- geneticist12
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生理学の教科書に出てくる定番の話ですね。 細胞内の物質の取り込み、排出、とくに酸素の取り込みが関係しています。 酸素は細胞内に能動輸送されるのではなく、細胞外と細胞内の酸素濃度差によって拡散で入っていきます。細胞が大きくなると、細胞の代謝をまかなうだけの酸素を表面からの拡散だけで取り込むことが困難になります。サイズが大きくなればなるほど、体積（細胞の代謝量に比例）にたいする表面積の比が小さくなりますね。また、表面から中心までの距離が長くなり、濃度差で浸透していくうち、中まで届く前に必要な濃度より薄まってしう可能性があります。 おでんの大根がばかでかければ、中まで出汁がしみない、そんなイメージです。
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お礼
みなさんありがとうございます。 表面積と体積の関係、酸素運搬に関係しているとはおもいませんでした。 ありがとうございました。