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原核生物的细胞都很小，一般只有1微米（1毫米的1/1000）大。之所以细胞会这么小，主要是因为分子在水中扩散速度非常慢，只有在微米的距离上，分子才能通过扩散及时到达所需要的地方。
另一个原因是几何因素。一个物体变大时，直径按线性增长，表面积按平方增长，而体积是按立方增长的。例如，一个圆球的直径增加为原来的两倍时，表面积增加为原来的4倍，而体积增加为原来的8倍。这样，随着细胞变大，单位体积所分到的表面积就会变小。而细胞是通过表面与外界交换物质的，细胞越大，表面积和体积的比例越小，对交换物质越不利。因此从物质交换的角度看，细胞越小越有利。
但是细胞也不能太小。蛋白质分子一般有十几纳米大，一个细胞里有几千种蛋白质，每种蛋白质还不止一个分子，只有细胞大到一定程度，才能容纳下这么多蛋白质分子，并且使它们有效地工作。1微米左右的大小，是细胞化学系统的需要和分子扩散速度的限制相互平衡形成的最佳值。