უჯრედის კეთილდღეობა დამოკიდებულია მის შესაძლებლობაზე, გააკონტროლოს უჯრედის მემბრანის მოლეკულების გავლა. ზოგიერთ მოლეკულას შეუძლია დიფუზირება მოახდინოს უჯრედის მემბრანის საშუალებით, უჯრედის დახმარების გარეშე. სხვები საჭიროებენ ტრანსმემბრანული ცილების დახმარებას უჯრედში გადასაადგილებლად. სამი ძირითადი ფაქტორი განსაზღვრავს თუ არა მოლეკულა დიფუზიას უჯრედის მემბრანაში: კონცენტრაცია, მუხტი და ზომა.
TL; DR (ძალიან გრძელია; არ წავიკითხე)
უჯრედის მემბრანა წარმოადგენს ბარიერს უჯრედის შინაგანობასა და გარესამყაროს შორის. მოლეკულის გარსის გადაადგილების უნარი დამოკიდებულია მის კონცენტრაციაზე, მუხტსა და ზომაზე. ზოგადად, მოლეკულები დიფუზირდება მემბრანებში მაღალი კონცენტრაციის უბნებიდან დაბალ კონცენტრაციამდე. უჯრედის მემბრანები ხელს უშლის დამუხტული მოლეკულების უჯრედში შეღწევას, თუ უჯრედი არ ინარჩუნებს ელექტრულ პოტენციალს. ამასთან, მცირე მოლეკულებს შეიძლება ჰქონდეთ გარსის გადაღწევა, მიუხედავად მათი მუხტისა.
უჯრედის მემბრანა
უჯრედის მემბრანა შეიცავს ფოსფოლიპიდების ორ ფენას. ფოსფოლიპიდის თითოეულ მოლეკულას აქვს ჰიდროფილური ფოსფატის თავი და ორი ჰიდროფობიური ლიპიდური კუდი. თავები უჯრედის მემბრანის შიდა და გარე ზედაპირების გასწვრივ დგებიან, ხოლო კუდები ავსებს შუა სივრცეს. სხვადასხვა სახის ტრანსმემბრანული ცილები უზრუნველყოფს გამარტივებულ დიფუზიას ან აქტიურ ტრანსპორტირებას იმ მოლეკულებისათვის, რომლებსაც არ შეუძლიათ პასიურად დიფუზირება უჯრედის მემბრანაში. პირველადი აქტიური ტრანსპორტი მოითხოვს უჯრედისის ენერგიის დახარჯვას უჯრედის მემბრანის მეშვეობით მოლეკულების გადასაადგილებლად. დიფუზია ამისათვის არ საჭიროებს ენერგიას უჯრედისგან.
კონცენტრაცია და დიფუზია
დიფუზია ხდება იმიტომ, რომ მოლეკულებს მოსწონთ მაღალი კონცენტრაციის უბნებიდან ქვედა კონცენტრაციის ადგილებში. ელექტროქიმიური და კინეტიკური ენერგია, როგორც დენის დიფუზია. მოლეკულის დიფუზიური უჯრედის მემბრანის ძირითადი განმსაზღვრელი ფაქტორია უჯრედის მემბრანის თითოეულ მხარეს მოლეკულის კონცენტრაცია. მაგალითად, ჟანგბადის გარეუჯრედული კონცენტრაცია უფრო მაღალია, ვიდრე უჯრედშიდა კონცენტრაცია, რის გამოც ჟანგბადი დიფუზირდება უჯრედში. ნახშირორჟანგი იფანტება მსგავსი მიზეზების გამო.
მუხტი და პოლარობა
იონი არის ატომი ან მოლეკულა, რომელსაც აქვს სრული მუხტი პროტონებსა და ელექტრონებს შორის დისბალანსის გამო. პოლარობა არის მუხტის არათანაბარი განაწილება მოლეკულაზე, ნაწილობრივ დადებითი და უარყოფითი რეგიონებით. დამუხტული და პოლარიზებული მოლეკულები იხსნება წყალში, ხოლო დატვირთული მოლეკულები - ლიპიდებში. ლიპიდური კუდები უჯრედის მემბრანაში ხელს უშლის დამუხტული და პოლარიზებული მოლეკულების დიფუზიას უჯრედის მემბრანაში. ამასთან, ზოგი უჯრედი აქტიურად ინარჩუნებს ელექტრულ პოტენციალს უჯრედის მემბრანის ორივე მხარეს, რომელსაც შეუძლია იონების და პოლარიზებული მოლეკულების მოზიდვა ან მოგერიება.
მოლეკულის ზომა
ზოგიერთი პოლარიზებული მოლეკულა საკმარისად მცირეა ლიპიდური კუდების გასწვრივ. მაგალითად, წყალი არის პოლარიზებული მოლეკულა, მაგრამ მისი მცირე ზომა საშუალებას აძლევს მას თავისუფლად გაავრცელოს უჯრედის მემბრანაში. ეს ასევე ეხება ნახშირორჟანგს, უჯრედული მეტაბოლიზმის სუბპროდუქტს. ჟანგბადის მოლეკულებს არ აქვთ პოლარობა და ასევე საკმარისად მცირეა, რომ უჯრედში ადვილად დიფუზიონ. შაქრის მოლეკულები, რომლებიც შეიცავს 5 ან მეტ ნახშირბადის ატომს, ორივე პოლარულია და ძალიან დიდია უჯრედის მემბრანის დიფუზიისთვის და ტრანსმემბრანული ცილების საშუალებით უნდა იმოძრაოს.