生物有機體內細胞種類繁多，各種細胞的大小相差懸殊，形態各異。但是不論同類動植物的個體差異有多大，同一器官或組織的細胞大小是在一個恆定的範圍之內，器官組織的大小主要取決於細胞的數量，而與細胞的大小無關，這就是“細胞體積守恆定律”。
基本介紹
- 中文名：細胞體積守恆定律
- 外文名：law of cell volume conservation
- 釋義：器官大小取決於數量而非體積
- 學科：細胞生物學
釋義,細胞特點,限制細胞體積大小的因素,體積同表面積的關係,細胞內關鍵分子的濃度,酶蛋白質種類的限制,
釋義
生物有機體內細胞種類繁多，各種細胞的大小相差懸殊，形態各異，如人的卵細胞的直徑只有0.1mm， 而鴕鳥的卵細胞的直徑則有5cm。但是不論同類動植物的個體差異有多大，同一器官或組織的細胞大小是在一個恆定的範圍之內，如人、牛、馬、鼠、象的腎細胞、肝細胞的大小基本相同。器官組織的大小主要取決於細胞的數量，而與細胞的大小無關，這就是“細胞體積守恆定律”。
細胞特點
細胞最為典型的特點是在一個極小的體積中形成極為複雜而又高度組織化的結構。典型的原核細胞的平均大小在1～10μm之間，而真核細胞的直徑平均為3～30μm，一般為10～20μm。
不同細胞大小不一樣，幾乎都不能用肉眼看到，絕大多數只能在顯微鏡下才能觀察。細胞內部的精細結構只能在電子顯微鏡下觀察。
典型的原核、真核、病毒和分子的大小如圖所示。
限制細胞體積大小的因素
體積同表面積的關係
以球形細胞為例（體內的細胞並非都是球形），計算體積同表面積的關係（如圖）。結果表明，球形細胞增大，其體積增加的比例要比表面積增加得多。這樣，當細胞增大到一定程度時，質膜的表面積就不適應細胞進行內外物質的交換，細胞為了維持一個最佳的生存條件，必需維持最佳的表面積，從而限制了體積的無限增大。
細胞內關鍵分子的濃度
一些重要的分子在細胞內的拷貝數是很少的，當細胞體積增大時，這些分子的濃度就越來越稀釋，一些重要的生化反應需要一定的濃度才能進行，所以細胞內分子濃度就成了限制細胞體積無限增大的另一個因素。
酶蛋白質種類的限制
細胞不僅對體積的增大有限制，而且對體積的減少也有限制。一個生活細胞要維持正常的獨立生活功能，最低限度需要500～1000種不同類型的酶和蛋白質，這是目前在支原體（mycoplasma）中所發現的酶和蛋白質的量。而支原體是目前所知最小原核細胞，很顯然，細胞體積最小化受制於維持細胞生命活動所需的酶和蛋白質種類的最低限度。
