Het omringende plasmamembraan van een cel fungeert als een barrière voor de meeste moleculen, vooral diegene die gevaarlijk zijn voor het leven van de cel. Het membraan maakt doorgang van nuttige materialen mogelijk door het diffusieproces. De evolutie van cellulaire diffusie stelt cellen in staat zichzelf af te sluiten van en differentieel te interageren met hun directe omgeving.
Belang
Om de dagelijkse activiteiten van het dagelijks leven uit te voeren, moeten alle cellen essentiële ionen en kleine moleculen over semi-permeabele plasmamembranen overbrengen. Ionen zijn atomen of moleculen met een netto positieve of negatieve lading. Om aan de levensbehoeften te voldoen, wisselen cellen gassen uit, zoals zuurstof en kooldioxide; afvalproducten uitscheiden; en neem deeltjes voedsel, water en mineralen op. De uitwisseling vindt plaats tussen de binnenste cel en de omringende extracellulaire vloeistof.
Cellulaire Membranen
Levende cellen hebben een membraan ontwikkeld om de interne organische chemicaliën af te schermen en te bevatten, terwijl selectief alleen essentiële atomen en eenvoudige verbindingen heen en weer kunnen gaan. Volgens het standaard lipidendubbellaagsmodel zijn de vetzuren, fosfolipiden en glycolipiden genaamd, de belangrijkste componenten van celmembranen. Andere elementen van de membranen zijn cholesterol, eiwitten en koolhydraten. De lipide dubbellaag is ondoordringbaar voor de meeste kationen, of negatieve ionen, en anionen, of positieve ionen.
Diffusie
Diffusie is een proces waarbij moleculen en ionen zich op natuurlijke wijze verplaatsen van een intracellulair gebied met een hoge concentratie naar een gebied met een lagere concentratie, of omgekeerd. Diffusie vindt spontaan plaats zonder het verbruik van energie door de cel in een procedure die bekend staat als passief transport. De moleculen migreren over de cellulaire concentratiegradiënt totdat een evenwichtstoestand is bereikt. Osmose is een vorm van diffusie waarbij water de cel in en uit gaat.
Actief transport
Cellen verbruiken energie om moleculen actief te transporteren tegen de relatieve concentratiegradiënt in. Actief transport, of gefaciliteerde diffusie, dwingt ionen en moleculen door het celmembraan. Het nucleotide adenosinetrifosfaat, of ATP, is de standaard energievaluta van de cel die het proces mogelijk maakt. Nucleotiden zijn een soort nucleïnezuur. Grote, complexe, niet in vet oplosbare moleculen, zoals glucosesuikers en eiwitten, worden verplaatst door actieve transportsystemen. De systemen houden de osmotische balans in stand en voorkomen dat de cel explodeert door te veel water in te nemen.