Šūnas labsajūta ir atkarīga no tās spējas kontrolēt molekulu pāreju caur šūnu membrānu. Dažas molekulas var difundēt caur šūnas membrānu bez šūnas palīdzības. Citiem ir nepieciešama transmembrānu olbaltumvielu palīdzība, lai pārvietotos šūnā vai izkļūtu no tās. Trīs primārie faktori nosaka, vai molekula difundē pa šūnu membrānu: koncentrācija, lādiņš un izmērs.
TL; DR (pārāk ilgi; Nelasīju)
Šūnas membrāna ir barjera starp šūnas iekšpusi un ārpasauli. Molekulas spēja pārvietoties pa membrānu ir atkarīga no tās koncentrācijas, lādiņa un lieluma. Parasti molekulas difundē pa membrānām no apgabaliem ar augstu koncentrāciju līdz zemai koncentrācijai. Šūnu membrānas novērš uzlādētu molekulu iekļūšanu šūnā, ja vien šūna nesaglabā elektrisko potenciālu. Tomēr mazas molekulas var paslīdēt cauri membrānai neatkarīgi no to lādiņa.
Šūnu membrāna
Šūnas membrāna satur divus fosfolipīdu slāņus. Katrai fosfolipīda molekulai ir hidrofila fosfāta galva un divas hidrofobas lipīdu astes. Galvas sakrīt gar šūnu membrānas iekšējo un ārējo virsmu, savukārt astes aizpilda vidējo atstarpi. Dažādi transmembrāno olbaltumvielu veidi nodrošina atvieglotu difūziju vai aktīvu transportēšanu molekulām, kuras nevar pasīvi difundēt caur šūnu membrānu. Primārais aktīvais transports prasa, lai šūna tērētu enerģiju, lai molekulas pārvietotu caur šūnas membrānu. Lai to izdarītu, difūzijai no šūnas nav nepieciešama enerģija.
Koncentrācija un difūzija
Difūzija notiek tāpēc, ka molekulām patīk izplatīties no augstas koncentrācijas apgabaliem uz zemākas koncentrācijas zonām. Elektroķīmiskā un kinētiskā enerģija - gan jaudas difūzija. Galvenais noteicošais faktors tam, vai molekula izkliedēsies pa šūnu membrānu, ir molekulas koncentrācija katrā šūnas membrānas pusē. Piemēram, skābekļa ekstracelulārā koncentrācija ir augstāka nekā intracelulārā, tāpēc skābeklis difundē šūnā. Oglekļa dioksīds izkliedējas līdzīgu iemeslu dēļ.
Uzlāde un polaritāte
Jons ir atoms vai molekula, kurai ir tiešs lādiņš sakarā ar nelīdzsvarotību starp protonu un elektronu skaitu. Polaritāte ir nevienmērīgs lādiņa sadalījums pa molekulu ar dažiem daļēji pozitīviem un negatīviem reģioniem. Uzlādētas un polarizētas molekulas izšķīst ūdenī, bet neuzlādētas - lipīdos. Šūnu membrānā esošās lipīdu astes neļauj uzlādētām un polarizētām molekulām difundēt caur šūnu membrānu. Tomēr dažas šūnas abās šūnas membrānas pusēs aktīvi uztur elektrisko potenciālu, kas var piesaistīt vai atvairīt jonus un polarizētās molekulas.
Molekulas lielums
Dažas polarizētās molekulas ir pietiekami mazas, lai paslīdētu garām lipīdu astēm. Piemēram, ūdens ir polarizēta molekula, taču tā mazais izmērs ļauj tam brīvi izkliedēties pa šūnu membrānu. Tas attiecas arī uz oglekļa dioksīdu, šūnu vielmaiņas blakusproduktu. Skābekļa molekulām nav polaritātes, un tās ir arī pietiekami mazas, lai viegli difundētu šūnā. Cukura molekulas, kas satur piecus vai vairāk oglekļa atomu, ir gan polāras, gan pārāk lielas, lai difundētu caur šūnu membrānu, un tām jāiet cauri transmembrānām olbaltumvielām.