Mitkä ovat kolme asiaa, jotka määrittävät, pystyykö molekyyli diffundoitumaan solukalvon läpi?

Solun hyvinvointi riippuu sen kyvystä kontrolloida molekyylien kulkemista solukalvon läpi. Jotkut molekyylit voivat diffundoitua solukalvon läpi ilman solun apua. Toiset tarvitsevat kalvojen läpäisevien proteiinien apua siirtyäkseen soluun tai pois solusta. Kolme ensisijaista tekijää määräävätkö molekyyli diffundoituvan solukalvon läpi: pitoisuus, varaus ja koko.

TL; DR (liian pitkä; Ei lukenut)

Solukalvo on este solun sisäosan ja ulkomaailman välillä. Molekyylin kyky kulkea kalvon läpi riippuu sen pitoisuudesta, varauksesta ja koosta. Yleensä molekyylit diffundoituvat kalvojen yli alueilta, joilla on suuri pitoisuus pieneen pitoisuuteen. Solukalvot estävät varautuneiden molekyylien pääsyä soluun, ellei solu ylläpidä sähköpotentiaalia. Pienet molekyylit voivat kuitenkin pystyä liukastumaan kalvon läpi varauksestaan ​​riippumatta.

Solukalvo sisältää kaksi fosfolipidikerrosta. Jokaisella fosfolipidimolekyylillä on hydrofiilinen fosfaattipää ja kaksi hydrofobista lipidipäätä. Päät ovat linjassa solukalvon sisä- ja ulkopintoja pitkin, kun hännät täyttävät keskitilan. Erilaiset transmembraaniproteiinit tarjoavat helpotetun diffuusion tai aktiivisen kuljetuksen molekyyleille, jotka eivät voi diffundoitua passiivisesti solukalvon läpi. Ensisijainen aktiivinen kuljetus vaatii solun kuluttamaan energiaa molekyylien siirtämiseksi solukalvon läpi. Diffuusio ei vaadi solulta energiaa tekemään niin.

Diffuusio tapahtuu, koska molekyylit haluavat levitä korkean konsentraation alueilta matalamman konsentraation alueille. Sähkökemiallinen ja kineettinen energia sekä tehon diffuusio. Ensisijainen determinantti diffuusion saamiseksi molekyylin läpi solukalvon läpi on molekyylin pitoisuus solukalvon kummallakin puolella. Esimerkiksi solunulkoinen hapenkonsentraatio on korkeampi kuin solunsisäinen konsentraatio, minkä vuoksi happi diffundoituu soluun. Hiilidioksidi diffundoituu samoista syistä.

Ioni on atomi tai molekyyli, jolla on suora varaus protonien ja elektronien lukumäärän epätasapainon vuoksi. Polariteetti on varauksen epätasainen jakautuminen molekyylissä, jossa on osittain positiivisia ja negatiivisia alueita. Varautuneet ja polarisoidut molekyylit liukenevat veteen, kun taas varaamattomat molekyylit liukenevat lipideihin. Solukalvossa olevat lipidihännät estävät varautuneita ja polarisoituneita molekyylejä diffundoitumasta solukalvon läpi. Jotkut solut ylläpitävät kuitenkin aktiivisesti sähköistä potentiaalia solukalvon kummallakin puolella, joka voi houkutella tai hylätä ioneja ja polarisoituneita molekyylejä.

Jotkut polarisoidut molekyylit ovat riittävän pieniä liukastumaan lipidien hännän ohitse. Esimerkiksi vesi on polarisoitunut molekyyli, mutta sen pieni koko antaa sen diffundoitua vapaasti solukalvon poikki. Tämä pätee myös hiilidioksidiin, solujen aineenvaihdunnan sivutuotteeseen. Happimolekyyleillä ei ole napaisuutta ja ne ovat myös riittävän pieniä diffundoitumaan helposti soluun. Sokerimolekyylit, jotka sisältävät vähintään viisi hiiliatomia, ovat sekä polaarisia että liian suuria diffundoitumiseen solukalvon läpi, ja niiden on kuljettava kalvojen läpi kulkevien proteiinien läpi.