Tek bir hücrenin büyüyebileceği boyuttaki birincil sınır, yüzey /hacim oranı olarak adlandırılan matematiksel bir ilkedir. Üç boyutlu bir nesnenin boyutu büyüdükçe, hacmi daha hızlı artar yüzeyinde olduğundan, hücreler için metabolik sorunlara neden olur. Ek olarak, çekirdeğin içerebileceği sitoplazma miktarı ve hücre üzerindeki yapısal sınırlamalar da daha büyük olmalarını önler.
Hücreler ayrık metabolik ünitelerdir. Kaynakları ve atıkları ve enerjiyi dışarı çıkarabilmeleri gerekir. Bir hücrenin bunu yapabildiği tek yer, çevresindeki ince, deri benzeri zar boyuncadır. Hücre hacminin büyüklüğü arttıkça, daha fazla madde alması ve çıkarması gerekir; bununla birlikte, hacim yüzey alanından daha hızlı büyüdüğü için, hücre içinde veya dışında gerçekleşebilecek difüzyon miktarının bir sınırı vardır.
Bir hücrenin çekirdeği esasen daha büyük bir küre içinde küçük bir küredir. Çekirdeğin daha büyük bir hücreyi kontrol etmek için daha büyük olması gerektiğinden, çekirdek yüzey /hacim oranı sorununa da duyarlıdır. Bu, çekirdeğin boyutunu sınırlar ve bu da tüm hücrenin boyutunu sınırlar.
Bir hücrenin dış zarı, hücreyi mikroskobik düzeyde iyi korurken, büyük hücrelerde olağanüstü kalın zarlar gerekir. Bu membranlar daha büyük hücreleri tutacak kadar kalınlaştığından, geçirgenliği azalır.
