了解关键时间尺度使我们能够快速获得直觉，进行合理性检查，并作为第六感来理解细胞如何生长和交流。这篇快照简要地传达了从数字角度思考细胞生物学过程中的一些见解。
新陈代谢能否等待基因表达？
代谢网络和基因调控网络在不同的时间尺度上发挥作用。中心代谢中代谢物的特征浓度在1 mM左右，而细菌和哺乳动物细胞系中糖酵解的通量通常在1 mM/s和0.1-0.01 mM/s。因此，细菌的周转时间在一秒钟左右，哺乳动物细胞系在一分钟左右。如果生产和消耗反应不平衡，代谢物池将迅速被消耗（或累积），在基因表达调控代谢酶之前，这需要几分钟时间。因此，使用变构调节和翻译后修饰来控制代谢通量。
获得功能性GFP需要多长时间？
向培养基中添加诱导剂来诱导GFP表达。诱导剂会在几秒钟内扩散到细胞内或与受体结合以激活转录。细菌中的转录和翻译需要大约一分钟，同时进行蛋白质折叠。然而，成熟过程涉及GFP色素的环化和氧化，需要几十分钟。进化版本的蛋白质减少了成熟时间，使得从诱导到产生荧光的整个过程在几分钟内完成。
哪些过程决定了细胞组分的半衰期？
细胞组分，如代谢物、mRNA和蛋白质，具有不同的周转时间。代谢物池的半衰期来自于代谢物池大小与通过它的通量之比。对于mRNA，半衰期由核酸酶降解决定。蛋白质更加稳定，通常在实验室中需要更多的时间来降解。不过这些都是广泛的概括，生物体可通过快速调节蛋白质降解来导致更快的蛋白质周转。
哺乳动物细胞是细菌细胞的慢动作版本吗？
细菌和哺乳动物细胞在类似的物化条件下工作。例如，扩散系数，RNA聚合酶和核糖体的速率相似。然而，由于细胞大小和基因长度更大，哺乳动物细胞中的功能时间尺度被延长。例如，蛋白质在1微米的细菌细胞中扩散需要大约0.1秒，在10微米的哺乳动物细胞中需要大约10秒。同样，一个平均细菌基因是1 kbp长，因此需要大约一分钟来转录，而内含子导致平均哺乳动物基因是10 kbp长，因此需要大约10分钟。在其他细胞过程，如代谢物的周转中，也存在类似的时间尺度差异。对于这样关键的过程，对细菌在1秒时间尺度上正确的，在哺乳动物细胞中大约在1分钟内也是正确的。
如何及时将蛋白质穿过神经元？
对于蛋白质从轴突尖端传递到1厘米长的神经元体，有两种主要机制可能。扩散（D ≈ 10 μm2/s）将需要超过一个月。或者，分子马达通过1 μm/s的速度可以在几小时内运输蛋白质。在超过一米长的神经元中——例如在人类或长颈鹿中——即使有分子马达，也需要几天时间。
爬行细胞的速度限制是什么？
细胞运动由前沿的伪足边缘的肌动蛋白聚合驱动。生长的肌动蛋白网络的速度限制是单个肌动蛋白丝的生长速率。肌动蛋白单体添加到生长尖端的速率常数为107-108 M-1s-1。可聚合的肌动蛋白单体的细胞浓度在1到100 μM之间，在这种情况下，我们选择使用几何平均值（10 μM）。在李斯特菌中观察到，每个聚合的肌动蛋白单体增加了3纳米的丝，因此我们得到了大约1 μm/s 的速度 (3 ´ 107 M-1 s-1 ´ 10 μM ´ 3 nm)。鱼角化细胞和哺乳动物成纤维细胞的爬行速度分别慢了一个和两个数量级。对抗膜张力、细胞粘附以及伪足是肌动蛋白丝的集合，降低了细胞的速度，使其低于基于聚合的速度限制。
我们体内的不同细胞的寿命是多少？
肠道上皮在不到一周内更新，皮肤表皮在一周到一个月内更新，如果你烫伤了舌头，味蕾大约在2周内恢复。红细胞的寿命为4个月，因此每几个月捐赠0.5 L的血液（人体5 L血液）不会耗尽它们。精子细胞（约50天）和卵母细胞（约50年）的寿命存在显著差异。脂肪细胞和骨骼大约在10年内更新，而中枢神经系统的大多数神经元和我们的眼晶状体细胞一生中根本不更新。
奥运会运动员能多快响应发令枪？
听到枪声后，运动员处理并传播从大脑到脚（约1米）的电冲动。考虑到动作电位的速度（10-100 m/s），这意味着无论其他过程如何，如声音速度和大脑中的信号处理，延迟为10-100毫秒。最佳运动员在大约120毫秒后做出反应，低于100毫秒的反应时间会立即被取消资格作为假启动。
文章链接：http://dx.doi.org/10.1016/j.cell.2016.02.058
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