Le membrane plasmatiche sono le barriere che separano le cellule dal loro ambiente. Pensa a loro come ai muri e ai cancelli che circondano enormi fabbriche, che controllano strettamente ciò che entra e ciò che esce. A causa della chimica e della fluidità dei doppi strati fosfolipidici, alcuni tipi di molecole possono passare liberamente mentre altri tipi non hanno alcuna possibilità senza l'aiuto della cellula. I primi tipi di molecole utilizzano una miscela di dimensioni, chimica e forze di diffusione per passare attraverso quella che sembra essere una barriera impenetrabile.
TL; DR (troppo lungo; non ho letto)
Le molecole si diffondono attraverso le membrane plasmatiche da alta concentrazione a bassa concentrazione. Anche se è polare, una molecola d'acqua può scivolare attraverso le membrane in base alle sue piccole dimensioni. Anche le vitamine liposolubili e gli alcoli attraversano facilmente le membrane plasmatiche.
Diffusione e Concentrazione
La diffusione è la tendenza delle molecole a spostarsi da un'area ad alta concentrazione ad un'area a bassa concentrazione. Questa tendenza nasce perché le molecole si muovono casualmente in uno spazio. Il concetto di "diffusione" può essere visto facendo cadere il colorante alimentare in un contenitore d'acqua. Alla fine, le particelle di colorante si diffonderanno uniformemente in tutto il liquido invece di rimanere nello stesso punto. A causa delle differenze tra l'interno della cellula e il fluido esterno, la diffusione avverrà naturalmente in entrambe le direzioni. L'unica cosa che si frappone è la membrana plasmatica. Tuttavia, alcuni tipi di molecole possono passare direttamente attraverso la membrana: questa è una semplice diffusione e avviene senza alcun input dalla cellula.
Lo scambio di gas
Le molecole di gas come l'ossigeno biatomico e l'anidride carbonica sono così piccole che possono passare attraverso gli spazi vuoti della membrana. Sono anche non polari, il che significa che la carica degli elettroni si distribuisce uniformemente in tutto il composto. Di conseguenza, l'interno non polare della membrana non li respinge. Lo scambio di gas attraverso la membrana funziona perfettamente per le cellule umane: l'ossigeno disciolto necessario per la respirazione aerobica è più concentrato all'esterno della cellula mentre l'anidride carbonica, un sottoprodotto dello stesso processo, è più concentrata all'interno del cellula. Di conseguenza, l'ossigeno si diffonde naturalmente nella cellula mentre l'anidride carbonica si diffonde.
Molecole di acqua polare
Anche se l'acqua è una molecola altamente polare con una distribuzione non uniforme della carica degli elettroni, è abbastanza piccola da passare direttamente attraverso la membrana. Poiché l'acqua può attraversare le barriere cellulari, il corpo umano deve bilanciare attentamente la concentrazione di elettroliti dei fluidi extracellulari. Se il fluido diventa troppo diluito, l'acqua scorre nelle cellule, causandone potenzialmente il rigonfiamento e lo scoppio. D'altra parte, se la concentrazione di sale all'esterno della cella è troppo alta, l'acqua fuoriesce dalla cella, portando a un possibile collasso.
Altre molecole
Come suggerisce il nome, le vitamine liposolubili - vitamine A, D, E e K - possono passare direttamente attraverso la membrana idrofoba (grassa). Anche se sono alquanto polari, gli alcoli come l'etanolo possono passare per semplice diffusione in modo simile all'acqua.