Okolní plazmatická membrána buňky působí jako bariéra pro většinu molekul, zejména těch, které jsou nebezpečné pro život buňky. Membrána umožňuje průchod prospěšných materiálů procesem difúze. Vývoj buněčné difúze umožňuje buňkám, aby se uzavřely a odlišně interagovaly se svým bezprostředním prostředím.
Důležitost
Aby bylo možné provádět každodenní činnosti každodenního života, musí všechny buňky přenášet esenciální ionty a malé molekuly přes semipermeabilní plazmatické membrány. Iony jsou atomy nebo molekuly se síťovým kladným nebo záporným nábojem. Ke splnění životních požadavků si buňky vyměňují plyny, jako je kyslík a oxid uhličitý; vylučovat odpadní produkty; a přijímat částice jídla, vody a minerálů. Výměna probíhá mezi vnitřní buňkou a okolní mimobuněčnou tekutinou.
Buněčné membrány
V živých buňkách se vyvinula membrána, která oplocuje a obsahuje její vnitřní organické chemikálie, přičemž selektivně umožňuje křížení pouze esenciálních atomů a jednoduchých sloučenin. Podle standardního modelu lipidové dvojvrstvy jsou mastné kyseliny zvané fosfolipidy a glykolipidy hlavní složkou buněčných membrán. Dalšími prvky membrán jsou cholesterol, bílkoviny a sacharidy. Lipidová dvojvrstva je nepropustná pro většinu kationtů nebo záporných iontů a aniontů nebo kladných iontů.
Difúze
Difúze je proces, při kterém se molekuly a ionty pohybují přirozeně z intracelulární oblasti s vysokou koncentrací do oblasti s nižší koncentrací nebo naopak. K difúzi dochází spontánně bez výdeje energie buňkou postupem známým jako pasivní transport. Molekuly migrují přes buněčný koncentrační gradient, dokud není dosaženo rovnovážného stavu. Osmóza je druh difúze zahrnující průchod vody do a ven z buňky.
Aktivní transport
Buňky vynakládají energii na aktivní transport molekul proti relativnímu koncentračnímu gradientu. Aktivní transport nebo usnadněná difúze nutí ionty a molekuly přes buněčnou membránu. Nukleotid adenosintrifosfát, neboli ATP, je standardní energetická měna buňky umožňující tento proces. Nukleotidy jsou typem nukleové kyseliny. Velké, složité, nelipidově rozpustné molekuly, jako jsou glukózové cukry a proteiny, jsou přemisťovány aktivními transportními systémy. Systémy udržují osmotickou rovnováhu a zabraňují explozi buňky tím, že naberou příliš mnoho vody.