Mục lục bài họcĐang ở d02-b1
Cell Size and Compartments
Why cells stay small
As a cell grows, volume increases with the cube of its radius while surface area increases only with the square. The surface-area-to-volume ratio therefore falls.
Since all exchange with the environment happens across the surface while all demand comes from the volume, a cell that grows too large cannot supply itself. This single constraint explains why cells divide, why cells that need high exchange are flattened or folded (microvilli, root hairs, alveoli), and why large organisms are multicellular rather than made of giant cells.
Organelles as compartments
Compartments let incompatible reactions run at once. Lysosomes keep digestive enzymes at pH $5$ away from the cytoplasm; mitochondria maintain a proton gradient across their inner membrane; the nucleus separates transcription from translation.
Vì sao tế bào phải nhỏ — đây là ý được hỏi nhiều nhất chương này.
Khi tế bào lớn lên, thể tích tăng theo luỹ thừa ba của bán kính còn diện tích chỉ tăng theo luỹ thừa hai. Tỉ số diện tích/thể tích vì thế giảm dần.
Mà mọi trao đổi với môi trường đều qua bề mặt, còn mọi nhu cầu lại sinh ra từ thể tích. Tế bào quá to thì bề mặt không nuôi nổi phần bên trong.
Một ràng buộc đó giải thích được ba việc: vì sao tế bào phải phân chia, vì sao tế bào cần trao đổi mạnh thì dẹt hoặc gấp nếp (vi nhung mao, lông hút rễ, phế nang), và vì sao sinh vật lớn là đa bào chứ không phải một tế bào khổng lồ.
Bào quan là các khoang riêng, cho phép những phản ứng kỵ nhau chạy cùng lúc: lizoxom giữ enzim tiêu hoá ở pH $5$ tách khỏi bào tương; ti thể giữ gradient proton; nhân tách phiên mã khỏi dịch mã.
So sánh tỉ số diện tích/thể tích của một khối lập phương cạnh $1$ mm và một khối cạnh $4$ mm.
Cạnh $1$ mm: diện tích $=6(1)^2=6$ mm²; thể tích $=1$ mm³ ⇒ tỉ số $=6{:}1$.
Cạnh $4$ mm: diện tích $=6(16)=96$ mm²; thể tích $=64$ mm³ ⇒ tỉ số $=1{,}5{:}1$.
Cạnh gấp $4$ lần nhưng tỉ số giảm còn một phần tư.
Ý nghĩa: khối lớn có gấp $64$ lần lượng chất cần nuôi mà chỉ có gấp $16$ lần bề mặt để nhận. Đó chính là lý do tế bào không thể lớn mãi.
Đọc xong rồi — làm thử ngay
Bài tập của chương Unit 2 — Cell Structure and Function gồm 14 câu trắc nghiệm và 4 đề tự luận, ra khó hơn đề thật 30–50%. Đáp án hiện ngay khi chọn, miễn phí.