Zelle Biologiearbeit? Zellen Oberflächenverhältnis zum Volumen Warum sind Zellen so mikroskopisch klein?

Was bedeutet jetzt Oberfläche zu Volumenverhältnis.Könnten sie auch ein einfach verständliches Beispiel dazumachen? Und as hat es für ein Zusammenhang mit den Zellen?Und gibt es auch so 5 Gründe warum Zellen so mikroskipsch klein sind. Danke schonmal im Vorraus

Answer 1

[crisprcas]

Wie wir wissen, ist eine Zelle eine kleine Chemiefabrik. Damit die Zelle lebensfähig ist muss ein gewisser Stoffwechsel durch die Zellmembran möglich sein (Sauerstoff, Nährstoffe, Abfallprodukte).

Durch jeden Quadratmikrometer der Membran kann in jeder Sekunde nur eine
gewisse, begrenzte Stoffmenge wechseln. Somit ist das Oberflächen/Volumen-Verhältnis eine kritische Größe. Wenn eine Zelle (oder ein beliebiger anderer Körper) an Größe zunimmt, wächst das Volumen proportional stärker als die Oberfläche (die Oberfläche gehorcht einem Wachstumsgesetz zweiter, das Volumen dem einer dritten Potenz).

Ein kleinerer Körper besitzt relativ zu einem großen die größere
Oberfläche. -> sein Oberfläche/Volumen-verhältnis ist also größer

Beispiel:

Würfel mit der Seitenlänge 1cm, hat eine Oberfläche von 6cm² aber nur ein Volumen von 1cm³ ->  Oberfläche/Volumen-Verhältnis = 6

Würfel mit der Seitenlänge 5cm, hat eine Oberfläche von 150cm² und ein Volumen von 125cm³ -> Obfl./Vol.-Verhältnis = 1,2

Die Notwendigkeit, die Oberfläche ausreichend groß zu halten, um das eingeschlossene Volumen versorgen zu können, ist eine Erklärung für die mikroskopische Größe der meisten Zellen.

Eine weitere wäre die mechanische Stabilität, welche bei einer zu großen Zelle beeinträchtigt wäre (Zellmembran würde unter der Last der eigenen Zelle aufplatzen)

So spontan fällt mir noch ein, dass ein Verband aus vielen kleinen Einzelzellen den Verlust einer Zelle ggf. kompensieren könnte, wohin jedoch eine einzelne große Zelle nach dem Absterben logischerweise nicht ersetzt werden kann.

Auch ein Zellnetzwerk das untereinander kommuniziert und in dem die Zellen auf bestimmte Aufgaben spezialisiert sind (z.B. Nahrungsaufnahme, Nahrungsverwertung, Fortpflanzung) ist wesentlich effektiver als eine große Einzelzelle

LG