Dobrobyt komórki zależy od jej zdolności do kontrolowania przejścia cząsteczek przez błonę komórkową. Niektóre cząsteczki mogą dyfundować przez błonę komórkową bez pomocy komórki. Inne wymagają pomocy białek transbłonowych, aby wejść lub wyjść z komórki. Trzy podstawowe czynniki decydują o tym, czy cząsteczka będzie dyfundować przez błonę komórkową: stężenie, ładunek i rozmiar.
TL; DR (zbyt długi; Nie czytałem)
Błona komórkowa stanowi barierę między wnętrzem komórki a światem zewnętrznym. Zdolność cząsteczki do przemieszczania się przez błonę zależy od jej stężenia, ładunku i wielkości. Ogólnie rzecz biorąc, cząsteczki dyfundują przez błony z obszarów o wysokim stężeniu do niskiego stężenia. Błony komórkowe zapobiegają przedostawaniu się naładowanych cząsteczek do komórki, chyba że komórka utrzymuje potencjał elektryczny. Jednak małe cząsteczki mogą prześlizgiwać się przez błonę niezależnie od ich ładunku.
Błona komórkowa
Błona komórkowa zawiera dwie warstwy fosfolipidów. Każda cząsteczka fosfolipidu ma hydrofilową główkę fosforanową i dwa hydrofobowe ogony lipidowe. Główki układają się wzdłuż wewnętrznej i zewnętrznej powierzchni błony komórkowej, podczas gdy ogony wypełniają środkową przestrzeń. Różne typy białek transbłonowych zapewniają ułatwioną dyfuzję lub aktywny transport cząsteczek, które nie mogą biernie dyfundować przez błonę komórkową. Podstawowy transport aktywny wymaga, aby komórka zużywała energię na przemieszczanie cząsteczek przez błonę komórkową. Dyfuzja nie wymaga do tego energii z komórki.
Koncentracja i dyfuzja
Dyfuzja zachodzi, ponieważ cząsteczki lubią rozprzestrzeniać się z obszarów o wysokim stężeniu do obszarów o niższym stężeniu. Energia elektrochemiczna i kinetyczna oraz dyfuzja mocy. Podstawowym wyznacznikiem tego, czy cząsteczka będzie dyfundować przez błonę komórkową, jest stężenie cząsteczki po obu stronach błony komórkowej. Na przykład zewnątrzkomórkowe stężenie tlenu jest wyższe niż wewnątrzkomórkowe, dlatego tlen dyfunduje do komórki. Z podobnych powodów dyfunduje dwutlenek węgla.
Ładunek i polaryzacja
Jon to atom lub cząsteczka, która ma całkowity ładunek z powodu braku równowagi między liczbą protonów i elektronów. Polaryzacja to nierównomierny rozkład ładunku w cząsteczce, z pewnymi obszarami częściowo dodatnimi i ujemnymi. Naładowane i spolaryzowane cząsteczki rozpuszczają się w wodzie, podczas gdy nienaładowane cząsteczki rozpuszczają się w lipidach. Warkocze lipidowe w błonie komórkowej zapobiegają dyfuzji naładowanych i spolaryzowanych cząsteczek przez błonę komórkową. Jednak niektóre komórki aktywnie utrzymują potencjał elektryczny po obu stronach błony komórkowej, który może przyciągać lub odpychać jony i spolaryzowane cząsteczki.
Rozmiar cząsteczki
Niektóre spolaryzowane cząsteczki są wystarczająco małe, aby prześlizgnąć się przez ogony lipidowe. Na przykład woda jest spolaryzowaną cząsteczką, ale jej mały rozmiar pozwala jej swobodnie dyfundować przez błonę komórkową. Dotyczy to również dwutlenku węgla, produktu ubocznego metabolizmu komórkowego. Cząsteczki tlenu nie mają polarności i są wystarczająco małe, aby łatwo dyfundować do komórki. Cząsteczki cukru, które zawierają pięć lub więcej atomów węgla, są zarówno polarne, jak i zbyt duże, aby dyfundować przez błonę komórkową i muszą podróżować przez białka transbłonowe.
