מדוע דיפוזיה חשובה לחיי התא?

קרום הפלזמה הסביבתי של התא משמש כמחסום לרוב המולקולות, במיוחד אלה המסוכנות לחיי התא. הקרום מאפשר מעבר של חומרים מועילים בתהליך דיפוזיה. האבולוציה של דיפוזיה סלולרית מאפשרת לתאים להתגבר על עצמם ולהתקשר באופן דיפרנציאלי עם סביבתם הקרובה.

על מנת לנהל את הפעילות השוטפת של חיי היומיום, על כל התאים להעביר יונים חיוניים ומולקולות קטנות על פני קרומי פלזמה חדירים למחצה. יונים הם אטומים או מולקולות עם מטען חיובי או שלילי נטו. כדי למלא את דרישות החיים, תאים מחליפים גזים, כגון חמצן ופחמן דו חמצני; מוצרי פסולת להפריש; ולקחת חלקיקי מזון, מים ומינרלים. ההחלפה מתרחשת בין התא הפנימי לנוזל החוץ תאי שמסביב.

תאים חיים פיתחו קרום כדי לגדר ולהכיל את הכימיקלים האורגניים הפנימיים שלו, תוך שהם מאפשרים באופן סלקטיבי רק אטומים חיוניים ותרכובות פשוטות לחצות הלוך ושוב. על פי המודל הסטנדרטי של שכבת שומנים דו-שכבתית, חומצות השומן הנקראות פוספוליפידים וגליקוליפידים הם המרכיבים העיקריים של הממברנות התאיות. אלמנטים אחרים של הממברנות הם כולסטרול, חלבונים ופחמימות. שכבת הדו-שכבה השומנית אטומה לרוב הקטיונים, או היונים השליליים והאניונים, או היונים החיוביים.

דיפוזיה היא תהליך בו מולקולות ויונים נעים באופן טבעי מאזור תוך תאי בריכוז גבוה לאזור בעל ריכוז נמוך יותר, או להיפך. דיפוזיה מתרחשת באופן ספונטני ללא הוצאת אנרגיה על ידי התא בהליך המכונה הובלה פסיבית. המולקולות נודדות על פני שיפוע הריכוז הסלולרי עד שמגיעים למצב של שיווי משקל. אוסמוזה היא סוג של דיפוזיה הכוללת מעבר מים לתא ומחוצה לו.

תאים מוציאים אנרגיה להובלה אקטיבית של מולקולות כנגד שיפוע הריכוז היחסי. הובלה פעילה, או דיפוזיה קלה, מכריחה יונים ומולקולות דרך קרום התא. הנוקלאוטיד אדנוזין טריפוספט, או ATP, הוא מטבע האנרגיה הסטנדרטי של התא המאפשר את התהליך. נוקלאוטידים הם סוג של חומצת גרעין. מולקולות מסיסות גדולות ומורכבות, שאינן שומניות, כגון סוכרי גלוקוז וחלבונים, מועברות על ידי מערכות תחבורה פעילות. המערכות שומרות על איזון אוסמוטי ומונעות את התפוצצות התא על ידי נטילת מים רבים מדי.