Ląstelės savijauta priklauso nuo jos sugebėjimo kontroliuoti molekulių perėjimą per ląstelės membraną. Kai kurios molekulės gali difunduoti per ląstelės membraną be ląstelės pagalbos. Kiti reikalauja transmembraninių baltymų pagalbos, kad galėtų judėti į ląstelę arba iš jos išeiti. Trys pagrindiniai veiksniai lemia, ar molekulė pasklis per ląstelės membraną: koncentracija, krūvis ir dydis.
TL; DR (per ilgai; Neskaiciau)
Ląstelės membrana yra barjeras tarp ląstelės vidaus ir išorinio pasaulio. Molekulės gebėjimas keliauti per membraną priklauso nuo jos koncentracijos, krūvio ir dydžio. Apskritai molekulės difunduoja per membranas nuo didelės koncentracijos iki mažos koncentracijos sričių. Ląstelių membranos neleidžia įkrautoms molekulėms patekti į ląstelę, nebent ląstelė išlaiko elektrinį potencialą. Tačiau mažos molekulės gali praslysti pro membraną, nepaisant jų krūvio.
Ląstelių membrana
Ląstelės membranoje yra du fosfolipidų sluoksniai. Kiekviena fosfolipidinė molekulė turi hidrofilinę fosfato galvutę ir dvi hidrofobines lipidines uodegas. Galvos išsirikiuoja palei vidinį ir išorinį ląstelės membranos paviršių, o uodegos užpildo vidurinę erdvę. Įvairių tipų transmembraniniai baltymai suteikia palengvintą difuziją arba aktyvų transportą molekulėms, kurios negali pasyviai difunduoti per ląstelės membraną. Pirminiam aktyviam transportavimui reikia, kad ląstelė išeikvotų energiją, kad molekulės judėtų per ląstelės membraną. Difuzijai tam nereikia energijos iš ląstelės.
Koncentracija ir difuzija
Difuzija įvyksta todėl, kad molekulės mėgsta plisti iš didelės koncentracijos sričių į mažesnės koncentracijos sritis. Elektrocheminė ir kinetinė energija skleidžia galios difuziją. Pagrindinis faktorius, lemiantis, ar molekulė pasklis per ląstelės membraną, yra molekulės koncentracija kiekvienoje ląstelės membranos pusėje. Pavyzdžiui, tarpląstelinė deguonies koncentracija yra didesnė už tarpląstelinę, todėl deguonis difunduoja į ląstelę. Anglies dioksidas difunduoja dėl panašių priežasčių.
Krovinys ir poliškumas
Jonas yra atomas arba molekulė, turinti tiesioginį krūvį dėl pusiausvyros tarp protonų ir elektronų skaičiaus. Poliškumas yra netolygus krūvio pasiskirstymas molekulėje, iš dalies teigiamų ir neigiamų sričių. Įkrautos ir poliarizuotos molekulės ištirpsta vandenyje, o nepakrautos - lipiduose. Ląstelių membranoje esančios lipidų uodegos neleidžia įkrautoms ir poliarizuotoms molekulėms difunduoti per ląstelės membraną. Tačiau kai kurios ląstelės aktyviai palaiko elektrinį potencialą abiejose ląstelės membranos pusėse, kuris gali pritraukti ar atstumti jonus ir poliarizuotas molekules.
Molekulių dydis
Kai kurios poliarizuotos molekulės yra pakankamai mažos, kad praslystų pro lipidų uodegas. Pavyzdžiui, vanduo yra poliarizuota molekulė, tačiau jo mažas dydis leidžia laisvai difunduoti ląstelės membranoje. Tai pasakytina ir apie anglies dioksidą, šalutinį ląstelių metabolizmo produktą. Deguonies molekulės neturi poliškumo, be to, jos yra pakankamai mažos, kad lengvai difunduotų į ląstelę. Cukraus molekulės, kuriose yra penki ar daugiau anglies atomų, yra ir polinės, ir per didelės, kad difunduotų per ląstelės membraną, ir turi keliauti per membraninius baltymus.