Dobrobit stanice ovisi o njenoj sposobnosti da kontrolira prolazak molekula kroz staničnu membranu. Neke molekule mogu difundirati kroz staničnu membranu bez ikakve pomoći stanice. Drugima je potrebna pomoć transmembranskih bjelančevina da bi se preselili u ili iz stanice. Tri primarna čimbenika određuju hoće li se molekula difundirati kroz staničnu membranu: koncentracija, naboj i veličina.
TL; DR (predugo; Nisam pročitao)
Stanična membrana je prepreka između unutrašnjosti stanice i vanjskog svijeta. Sposobnost molekule da putuje kroz membranu ovisi o njezinoj koncentraciji, naboju i veličini. Općenito, molekule difundiraju kroz membrane od područja visoke koncentracije do niske koncentracije. Stanične membrane sprječavaju ulazak nabijenih molekula u stanicu, osim ako stanica održava električni potencijal. Međutim, male molekule mogu proći kroz membranu bez obzira na njihov naboj.
Stanična membrana
Stanična membrana sadrži dva sloja fosfolipida. Svaka molekula fosfolipida ima hidrofilnu fosfatnu glavu i dva hidrofobna lipidna repa. Glave se poredaju duž unutarnje i vanjske površine stanične membrane, dok repovi ispunjavaju srednji prostor. Razne vrste transmembranskih bjelančevina omogućuju olakšanu difuziju ili aktivni transport molekula koje ne mogu pasivno difundirati kroz staničnu membranu. Primarno aktivni transport zahtijeva da stanica troši energiju za kretanje molekula kroz staničnu membranu. Difuzija za to ne zahtijeva energiju stanice.
Koncentracija i difuzija
Do difuzije dolazi zato što se molekule vole širiti iz područja visoke koncentracije u područja niže koncentracije. I elektrokemijska i kinetička energija difuzija snage. Primarna odrednica hoće li molekula difundirati kroz staničnu membranu je koncentracija molekule sa svake strane stanične membrane. Primjerice, izvanstanična koncentracija kisika veća je od unutarstanične, zbog čega kisik difundira u stanicu. Iz sličnih razloga ugljični dioksid difundira.
Naboj i polaritet
Ion je atom ili molekula koji ima izravni naboj zbog neravnoteže između broja protona i elektrona. Polaritet je neravnomjerna raspodjela naboja kroz molekulu, s nekim djelomično pozitivnim i negativnim regijama. Nabijene i polarizirane molekule otapaju se u vodi, dok se napunjene molekule otapaju u lipidima. Repovi lipida u staničnoj membrani sprječavaju difuziju nabijenih i polariziranih molekula kroz staničnu membranu. Međutim, neke stanice aktivno održavaju električni potencijal s obje strane stanične membrane koji može privući ili odbiti ione i polarizirane molekule.
Veličina molekula
Neke polarizirane molekule dovoljno su male da prođu pored lipidnih repova. Na primjer, voda je polarizirana molekula, ali njezina mala veličina omogućuje joj slobodno difundiranje kroz staničnu membranu. To se također odnosi na ugljični dioksid, nusprodukt staničnog metabolizma. Molekule kisika nemaju polaritet i također su dovoljno male da se lako difundiraju u stanicu. Molekule šećera, koje sadrže pet ili više atoma ugljika, polarne su i prevelike da bi se difuzirale kroz staničnu membranu i moraju putovati kroz transmembranske proteine.