El bienestar de una célula depende de su capacidad para controlar el paso de moléculas a través de la membrana celular. Algunas moléculas pueden difundirse a través de la membrana celular sin la ayuda de la célula. Otros requieren la ayuda de proteínas transmembrana para entrar o salir de la célula. Tres factores principales determinan si una molécula se difundirá a través de la membrana celular: concentración, carga y tamaño.
TL; DR (demasiado largo; No leí)
La membrana celular es una barrera entre el interior de la célula y el mundo exterior. La capacidad de una molécula para viajar a través de una membrana depende de su concentración, carga y tamaño. En general, las moléculas se difunden a través de las membranas desde áreas de alta concentración a baja concentración. Las membranas celulares evitan que las moléculas cargadas entren en la célula a menos que la célula mantenga un potencial eléctrico. Sin embargo, las moléculas pequeñas pueden deslizarse a través de la membrana independientemente de su carga.
La membrana celular
Una membrana celular contiene dos capas de fosfolípidos. Cada molécula de fosfolípido tiene una cabeza de fosfato hidrófilo y dos colas de lípidos hidrófobos. Las cabezas se alinean a lo largo de las superficies interior y exterior de la membrana celular, mientras que las colas llenan el espacio medio. Varios tipos de proteínas transmembrana facilitan la difusión o el transporte activo de moléculas que no pueden difundirse pasivamente a través de la membrana celular. El transporte activo primario requiere que la célula gaste energía para mover moléculas a través de la membrana celular. La difusión no requiere energía de la célula para hacerlo.
Concentración y difusión
La difusión se produce porque a las moléculas les gusta extenderse desde áreas de alta concentración a áreas de menor concentración. La energía electroquímica y cinética potencia la difusión. El principal determinante de si una molécula se difundirá a través de la membrana celular es la concentración de la molécula en cada lado de la membrana celular. Por ejemplo, la concentración extracelular de oxígeno es más alta que la concentración intracelular, por lo que el oxígeno se difunde al interior de la célula. El dióxido de carbono se difunde por razones similares.
Carga y Polaridad
Un ion es un átomo o molécula que tiene una carga absoluta debido a un desequilibrio entre la cantidad de protones y electrones. La polaridad es una distribución desigual de carga a través de una molécula, con algunas regiones parcialmente positivas y negativas. Las moléculas cargadas y polarizadas se disuelven en agua, mientras que las moléculas no cargadas se disuelven en lípidos. Las colas de lípidos en la membrana celular evitan que las moléculas cargadas y polarizadas se difundan a través de la membrana celular. Sin embargo, algunas células mantienen activamente un potencial eléctrico a ambos lados de la membrana celular que puede atraer o repeler iones y moléculas polarizadas.
Tamaño de la molécula
Algunas moléculas polarizadas son lo suficientemente pequeñas como para deslizarse más allá de las colas de lípidos. Por ejemplo, el agua es una molécula polarizada, pero su pequeño tamaño le permite difundirse libremente a través de la membrana celular. Esto también es cierto para el dióxido de carbono, el subproducto del metabolismo celular. Las moléculas de oxígeno no tienen polaridad y también son lo suficientemente pequeñas como para difundirse fácilmente en la célula. Las moléculas de azúcar, que contienen cinco o más átomos de carbono, son polares y demasiado grandes para difundirse a través de la membrana celular y deben viajar a través de proteínas transmembrana.