Plasmamembranen zijn de barrières die cellen scheiden van hun omgeving. Zie ze als de muren en poorten die enorme fabrieken omringen, die strak controleren wat er binnenkomt en uitgaat. Vanwege de chemie en vloeibaarheid van fosfolipide dubbellagen, kunnen bepaalde soorten moleculen vrij passeren, terwijl andere soorten geen kans hebben zonder hulp van de cel. De eerstgenoemde soorten moleculen gebruiken een mengsel van grootte, chemie en diffusiekrachten om zich door wat een ondoordringbare barrière lijkt te persen.
TL; DR (te lang; niet gelezen)
Moleculen diffunderen over plasmamembranen van hoge concentratie naar lage concentratie. Hoewel het polair is, kan een watermolecuul door zijn kleine formaat door membranen glippen. Vetoplosbare vitamines en alcoholen passeren ook gemakkelijk plasmamembranen.
Diffusie en concentratie
Diffusie is de neiging van moleculen om van een gebied met een hoge concentratie naar een gebied met een lage concentratie te gaan. Deze neiging ontstaat doordat moleculen willekeurig door een ruimte bewegen. Het concept van "uitspreiden" kan worden gezien door voedselkleuring in een bak met water te laten vallen. Uiteindelijk zullen de kleurstofdeeltjes zich gelijkmatig door de vloeistof verspreiden in plaats van op dezelfde plek te blijven. Door de verschillen tussen de binnenkant van de cel en de vloeistof buiten, zal diffusie van nature in beide richtingen plaatsvinden. Het enige dat in de weg staat is het plasmamembraan. Bepaalde soorten moleculen kunnen echter direct door het membraan gaan - dit is eenvoudige diffusie en het gebeurt zonder enige input van de cel.
Gasuitwisseling
Gasmoleculen zoals diatomische zuurstof en koolstofdioxide zijn zo klein dat ze door de lege ruimtes in het membraan passen. Ze zijn ook niet-polair, wat betekent dat de elektronenlading gelijkmatig door de verbinding wordt verdeeld. Als gevolg hiervan zal het niet-polaire binnenste van het membraan ze niet afstoten. Gasuitwisseling over het membraan werkt perfect voor menselijke cellen - opgeloste zuurstof die nodig is voor aerobe ademhaling is re meer geconcentreerd buiten de cel, terwijl koolstofdioxide, een bijproduct van hetzelfde proces, meer geconcentreerd is in de cel cel. Als gevolg hiervan diffundeert zuurstof op natuurlijke wijze de cel in, terwijl koolstofdioxide naar buiten diffundeert.
Polaire watermoleculen
Hoewel water een zeer polair molecuul is met een ongelijke verdeling van de elektronenlading, is het klein genoeg om direct door het membraan te gaan. Omdat water door celbarrières kan komen, moet het menselijk lichaam de elektrolytconcentratie van extracellulaire vloeistoffen zorgvuldig in evenwicht brengen. Als de vloeistof te verdund wordt, stroomt er water in de cellen, waardoor ze mogelijk opzwellen en barsten. Aan de andere kant, als de zoutconcentratie buiten de cel te hoog is, zal er water uit de cel stromen, wat kan leiden tot mogelijke ineenstorting.
Andere moleculen
Zoals hun naam doet vermoeden, kunnen vetoplosbare vitamines - vitamine A, D, E en K - direct door het hydrofobe (vet) membraan gaan. Hoewel ze enigszins polair zijn, kunnen alcoholen zoals ethanol door eenvoudige diffusie op dezelfde manier als water passeren.