Błony plazmatyczne to bariery oddzielające komórki od ich otoczenia. Pomyśl o nich jako o murach i bramach otaczających ogromne fabryki, ściśle kontrolujących to, co wchodzi, a co wychodzi. Ze względu na chemię i płynność dwuwarstw fosfolipidowych niektóre typy cząsteczek mogą swobodnie przechodzić, podczas gdy inne typy nie mają szans bez pomocy komórki. Pierwsze typy cząsteczek wykorzystują mieszankę wielkości, chemii i sił dyfuzji, aby przecisnąć się przez to, co wydaje się być nieprzeniknioną barierą.
TL; DR (zbyt długi; Nie czytałem)
Cząsteczki dyfundują przez błony plazmatyczne od wysokiego stężenia do niskiego stężenia. Mimo że jest polarna, cząsteczka wody może prześlizgnąć się przez błony ze względu na swój niewielki rozmiar. Witaminy i alkohole rozpuszczalne w tłuszczach również z łatwością przenikają przez błony plazmatyczne.
Dyfuzja i koncentracja
Dyfuzja to tendencja cząsteczek do przemieszczania się z obszaru o wysokim stężeniu do obszaru o niskim stężeniu. Ta tendencja pojawia się, ponieważ cząsteczki poruszają się losowo w przestrzeni. Koncepcję „rozlewania” można zobaczyć, wrzucając barwnik spożywczy do pojemnika z wodą. W końcu cząsteczki barwnika rozprowadzą się równomiernie w cieczy, zamiast pozostawać w tym samym miejscu. Ze względu na różnice między wnętrzem komórki a płynem na zewnątrz, dyfuzja zachodzi naturalnie w obu kierunkach. Jedyne, co stoi na jego drodze, to błona plazmatyczna. Jednak niektóre rodzaje cząsteczek mogą przechodzić bezpośrednio przez błonę – jest to prosta dyfuzja i zachodzi bez żadnego wkładu z komórki.
Giełda Gazu
Cząsteczki gazów, takie jak dwuatomowy tlen i dwutlenek węgla, są tak małe, że mogą zmieścić się w pustych przestrzeniach membrany. Są również niepolarne, co oznacza, że ładunek elektronu rozkłada się równomiernie w całym związku. Dzięki temu niepolarne wnętrze membrany nie będzie ich odpychać. Wymiana gazowa przez błonę działa doskonale w przypadku komórek ludzkich – rozpuszczony tlen niezbędny do oddychania tlenowego jest bardziej skoncentrowany na zewnątrz komórki, podczas gdy dwutlenek węgla, produkt uboczny tego samego procesu, jest bardziej skoncentrowany wewnątrz komórka. W rezultacie tlen naturalnie dyfunduje do komórki, podczas gdy dwutlenek węgla dyfunduje na zewnątrz.
Cząsteczki wody polarnej
Chociaż woda jest wysoce polarną cząsteczką o nierównomiernym rozkładzie ładunku elektronowego, jest wystarczająco mała, aby przejść bezpośrednio przez membranę. Ponieważ woda może przedostawać się przez bariery komórkowe, organizm ludzki musi starannie zrównoważyć stężenie elektrolitów w płynach pozakomórkowych. Jeśli płyn staje się zbyt rozcieńczony, woda wpływa do komórek, potencjalnie powodując ich pęcznienie i pękanie. Z drugiej strony, jeśli stężenie soli na zewnątrz komórki jest zbyt wysokie, woda wypłynie z komórki, prowadząc do możliwego załamania.
Inne cząsteczki
Jak sama nazwa może sugerować, witaminy rozpuszczalne w tłuszczach – witaminy A, D, E i K – mogą przechodzić bezpośrednio przez błonę hydrofobową (tłuszczową). Chociaż są one nieco polarne, alkohole takie jak etanol mogą przechodzić przez prostą dyfuzję w podobny sposób jak woda.