표면적 대 부피 비율 :
* 표면적 대 부피 비율 감소 : 세포가 증가함에 따라 부피는 표면적보다 빠른 속도로 증가합니다. 이는 세포막 (영양소 흡수 및 폐기물 제거를위한 표면을 제공하는)이 세포 부피에 비해 상대적으로 작아지는 것을 의미합니다. 이로 인해 세포가 영양분을 효율적으로 운반하고 폐기하는 것을 더 어렵게 만듭니다.
확산 제한 :
* 확산 속도 속도 : 세포가 클수록 분자가 세포 내부를 가로 질러 확산되는 데 더 오래 걸립니다. 이것은 영양소와 산소의 고르지 않은 분포와 폐기물의 축적으로 이어질 수 있습니다.
* 비효율적 인 운송 시스템 : 세포는 활성 수송 및 세포 내 이입/엑소 사이토 시스와 같은 메커니즘을 가지고 있지만, 세포가 자라면서 효율성이 떨어지고 확산 한계를 더욱 악화시킨다.
DNA 복제 및 전사 :
* DNA에 대한 수요 증가 : 더 큰 세포는 더 많은 단백질 합성을 필요로하는데, 이는 DNA를 복제하고 더 자주 전사해야한다는 것을 의미한다. 이것은 이러한 과정에 관련된 DNA와 기계에 스트레스를 주어 잠재적으로 오류를 초래합니다.
세포 제어 및 통신 :
* 통제 상실 : 더 큰 세포는 pH, 이온 농도 및 효소 활성과 같은 내부 환경을 적절히 제어하는 데 어려움을 겪을 수 있습니다.
* 신호 변환 문제 : 세포 외부의 신호는 세포가 자라면서 효율적으로 세포의 모든 부분에 도달하지 않아 다른 세포와의 의사 소통 및 조정에 영향을 미칩니다.
세포 분열 :
* 트리거링 디비전 : 세포는 단순히 무기한으로 자라지 않습니다. 결국 최적의 크기를 유지하기 위해 나누어야합니다. 세포 분열 자체의 과정은 복잡하고 더 큰 세포에서 중단 될 수 있으며, 오류와 잠재적으로 통제되지 않은 성장을 초래할 수 있습니다.
다른 도전 :
* 구조적 무결성 : 더 큰 세포는 물리적 손상이나 불안정성에 더 취약 할 수 있습니다.
* 에너지 요구 사항 : 성장에는 에너지가 필요하며, 더 큰 세포는 프로세스를 유지하기 위해 더 많은 에너지가 필요하며, 잠재적으로 에너지 부족으로 이어집니다.
솔루션 :
세포는 이러한 도전을 극복하기위한 전략을 발전시켰다.
* 세포 분열 : 가장 일반적인 해결책은 더 작은 세포로 나누어 최적의 표면적 대 부피 비율을 유지하고 효율적인 운송을 보장하는 것입니다.
* 전문화 : 일부 셀은 특정 기능을 위해 전문화되어 크기를 줄이고 프로세스를 간소화합니다.
* 구획화 : 진핵 세포는 다른 기능을 구획화하는 소기관을 가지고있어 작은 공간 내에서 효율적인 공정을 가능하게합니다.
* 운송 시스템 증가 : 세포는 영양소 흡수 및 폐기물 제거를 개선하기 위해 활성 수송 및 세포 내 이입/엑소 사이토 시스와 같은보다 복잡한 수송 시스템을 진화시킨다.
이러한 전략은 세포가 크기 증가의 도전에 직면하더라도 효과적으로 성장하고 기능 할 수 있도록합니다.
