Благосъстоянието на клетката зависи от способността й да контролира преминаването на молекулите през клетъчната мембрана. Някои молекули могат да дифузират през клетъчната мембрана без никаква помощ от клетката. Други се нуждаят от помощта на трансмембранни протеини, за да се преместят в или извън клетката. Три основни фактора определят дали молекулата ще дифузира през клетъчната мембрана: концентрация, заряд и размер.
TL; DR (твърде дълго; Не прочетох)
Клетъчната мембрана е бариера между вътрешността на клетката и външния свят. Способността на молекулата да пътува през мембраната зависи от нейната концентрация, заряд и размер. По принцип молекулите дифузират през мембраните от области с висока концентрация до ниска концентрация. Клетъчните мембрани предотвратяват навлизането на заредени молекули в клетката, освен ако клетката не поддържа електрически потенциал. Малки молекули обаче могат да се промъкнат през мембраната, независимо от техния заряд.
Клетъчната мембрана
Клетъчната мембрана съдържа два слоя фосфолипиди. Всяка фосфолипидна молекула има хидрофилна фосфатна глава и две хидрофобни липидни опашки. Главите се подреждат по вътрешната и външната повърхност на клетъчната мембрана, докато опашките запълват средното пространство. Различни видове трансмембранни протеини осигуряват улеснена дифузия или активен транспорт за молекули, които не могат пасивно да дифузират през клетъчната мембрана. Първичният активен транспорт изисква клетката да изразходва енергия за придвижване на молекулите през клетъчната мембрана. За това дифузията не изисква енергия от клетката.
Концентрация и дифузия
Дифузията възниква, защото молекулите обичат да се разпространяват от зони с висока концентрация в зони с по-ниска концентрация. Електрохимична и кинетична енергия, както дифузия на мощност. Основният определящ фактор дали молекулата ще дифузира през клетъчната мембрана е концентрацията на молекулата от всяка страна на клетъчната мембрана. Например, извънклетъчната концентрация на кислород е по-висока от вътреклетъчната концентрация, поради което кислородът дифузира в клетката. Въглеродният диоксид се дифузира по подобни причини.
Заряд и полярност
Йонът е атом или молекула, който има абсолютен заряд поради дисбаланс между броя на протоните и електроните. Полярността е неравномерно разпределение на заряда в молекулата с някои частично положителни и отрицателни области. Заредените и поляризирани молекули се разтварят във вода, докато незаредените молекули се разтварят в липиди. Липидните опашки в клетъчната мембрана предотвратяват дифузията на заредени и поляризирани молекули през клетъчната мембрана. Някои клетки обаче активно поддържат електрически потенциал от двете страни на клетъчната мембрана, който може да привлича или отблъсква йони и поляризирани молекули.
Размер на молекулата
Някои поляризирани молекули са достатъчно малки, за да се измъкнат покрай липидните опашки. Например, водата е поляризирана молекула, но малкият й размер й позволява свободно да дифузира през клетъчната мембрана. Това важи и за въглеродния диоксид, страничен продукт от клетъчния метаболизъм. Молекулите на кислорода нямат полярност и също са достатъчно малки, за да могат лесно да дифузират в клетката. Захарните молекули, които съдържат пет или повече въглеродни атома, са едновременно полярни и твърде големи, за да дифузират през клетъчната мембрана и трябва да пътуват през трансмембранните протеини.
