세포 크기

세포의 크기는 유기체 마다, 또 같은 유기체 사이에서도 매우 다양합니다. 예를 들어 가장 작은 박테리아는 직경이 0.1마이크로미터(μm)이며, 대부분의 진핵세포(eukaryotic cell)보다 약 천 배 더 작습니다. 대부분의 박테리아는 이 박테리아보다는 더 크지만 (1-10μm 사이) 크기가 10-100μm 정도인 대부분의 진핵세포보다는 더 작습니다.

표면적

세포에 있어 크기가 큰 것은 꼭 더 좋은 것만은 아닙니다. 예를 들어 세포는 확산(diffusion)을 통해 영양소와 물을 섭취해야하지만 세포를 둘러싼 원형질막은 물질이 교환되는 속도를 제한합니다. 작은 세포는 큰 세포보다 표면적 대 부피 비율이 더 높은 경향이 있습니다. 그 이유는 부피 변화가 표면적의 변화에 선형적으로 비례하지 않기 때문입니다. 구의 크기가 증가하면 부피는 반지름의 세제곱(r³)에 비례하게 증가하는 반면 표면적은 반지름의 제곱(r²)에 비례하여 증가합니다. 따라서, 크기가 작은 세포들은 같은 모양을 한 큰 세포들보다 부피에 비해 상대적으로 더 많은 표면적을 가집니다. 표면적이 넓다는 것은 물질이 세포로 들어오고 나갈 수 있는 원형질막이 더 넓다는 말입니다. 또한 세포 안으로 들어간 물질은 세포 안에서 이동해야 하기 때문에 크기가 큰 세포는 확산율을 제한할 수 있습니다.

적응

원핵생물(prokaryote)은 세포의 크기로 인한 한계에 직면하기 전에 작게 분열합니다. 이보다 큰 진핵세포는 세포 내 수송을 용이하게 하는 세포기관(organelle)이 있습니다. 또한 한계를 극복하기 위해 구조적 변화를 만든 경우도 있습니다. 다량의 물질을 환경과 교환해야 하는 일부 세포는 표면적 대 부피 비율을 극대화하는 길고 얇은 압출물을 형성하기도 합니다 (예: 물과 영양분의 섭취를 용이하게 하는 식물 세포의 뿌리털). 따라서 세포 크기와 표면적 대 부피 비율은 세포 특성의 진화에 중요한 요소입니다.