Mục lục bài họcĐang ở d02-b1
Chương 2 · Unit 2 — Cell Structure and Function · Bài 1/2 của chương · bài 3/16 của AP Biology

Cell Size and Compartments

Kích thước tế bào và các khoang chức năng
← Mục lục bài học
Lý thuyết · English

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.

Giải thích tiếng Việt

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.

Ví dụ — tính tỉ số diện tích trên thể tích

So sánh tỉ số diện tích/thể tích của một khối lập phương cạnh $1$ mm và một khối cạnh $4$ mm.

Giải.

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.

Bẫy hay mất điểm — Cả tế bào nhân sơ lẫn nhân thực đều có màng sinh chất, tế bào chất, riboxom và ADN. Khác biệt là nhân thực có nhân có màng bao và các bào quan có màng. Đừng nói nhân sơ “không có ADN” hay “không có riboxom”.
Phải nhớ — Thể tích tăng bậc ba, diện tích bậc hai ⇒ tế bào phải nhỏ. Khoang riêng cho phép phản ứng kỵ nhau cùng chạy.

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.

Làm bài tập chương →