Otaczająca komórkę błona komórkowa działa jak bariera dla większości cząsteczek, zwłaszcza tych, które są niebezpieczne dla życia komórki. Membrana umożliwia przechodzenie pożytecznych materiałów w procesie dyfuzji. Ewolucja dyfuzji komórkowej pozwala komórkom odgradzać się od bezpośredniego otoczenia i w różny sposób oddziaływać z nim.
Znaczenie
Aby móc wykonywać codzienne czynności życia codziennego, wszystkie komórki muszą przenosić niezbędne jony i małe molekuły przez półprzepuszczalne błony plazmatyczne. Jony to atomy lub cząsteczki o dodatnim lub ujemnym ładunku netto. Aby spełnić wymagania życia, komórki wymieniają gazy, takie jak tlen i dwutlenek węgla; wydalać produkty odpadowe; i wchłaniają cząsteczki jedzenia, wody i minerałów. Wymiana zachodzi między komórką wewnętrzną a otaczającym ją płynem pozakomórkowym.
Błony komórkowe
Żywe komórki wyewoluowały membranę, która odgradza i zawiera wewnętrzne, organiczne związki chemiczne, jednocześnie pozwalając tylko niezbędnym atomom i prostym związkom na przenikanie tam i z powrotem. Zgodnie ze standardowym modelem dwuwarstwy lipidowej kwasy tłuszczowe zwane fosfolipidami i glikolipidami są głównymi składnikami błon komórkowych. Inne elementy błon to cholesterol, białka i węglowodany. Podwójna warstwa lipidowa jest nieprzepuszczalna dla większości kationów lub jonów ujemnych i anionów lub jonów dodatnich.
Dyfuzja
Dyfuzja to proces, w którym cząsteczki i jony przemieszczają się naturalnie z wewnątrzkomórkowego obszaru o wysokim stężeniu do obszaru o niższym stężeniu lub odwrotnie. Dyfuzja zachodzi spontanicznie, bez wydatkowania energii przez komórkę w procedurze znanej jako transport pasywny. Cząsteczki migrują przez gradient stężenia komórkowego, aż do osiągnięcia stanu równowagi. Osmoza to rodzaj dyfuzji polegający na przechodzeniu wody do iz komórki.
Transport aktywny
Komórki zużywają energię, aby aktywnie transportować cząsteczki wbrew względnemu gradientowi stężenia. Aktywny transport lub ułatwiona dyfuzja wymusza jony i cząsteczki przez błonę komórkową. ATP, czyli nukleotydotrójfosforan adenozyny, jest standardową walutą energetyczną komórki, która umożliwia ten proces. Nukleotydy to rodzaj kwasu nukleinowego. Duże, złożone, nierozpuszczalne w tłuszczach cząsteczki, takie jak cukry i białka glukozy, są przenoszone przez aktywne systemy transportowe. Systemy utrzymują równowagę osmotyczną i zapobiegają eksplozji komórki przez pobranie zbyt dużej ilości wody.