Starea de bine a unei celule depinde de capacitatea sa de a controla trecerea moleculelor prin membrana celulară. Unele molecule se pot difuza prin membrana celulară fără asistență din partea celulei. Alții necesită ajutorul proteinelor transmembranare pentru a se deplasa în sau în afara celulei. Trei factori principali determină dacă o moleculă se va difuza pe o membrană celulară: concentrație, încărcare și dimensiune.
TL; DR (Prea lung; Nu am citit)
Membrana celulară este o barieră între interiorul celulei și lumea exterioară. Capacitatea unei molecule de a călători pe o membrană depinde de concentrația, sarcina și dimensiunea acesteia. În general, moleculele se difuzează între membrane din zone cu concentrație mare la concentrație scăzută. Membranele celulare împiedică pătrunderea moleculelor încărcate în celulă, cu excepția cazului în care celula menține un potențial electric. Cu toate acestea, moleculele mici pot să alunece prin membrană, indiferent de încărcarea lor.
Membrana celulară
O membrană celulară conține două straturi de fosfolipide. Fiecare moleculă fosfolipidică are un cap de fosfat hidrofil și două cozi lipidice hidrofobe. Capetele se aliniază de-a lungul suprafețelor interioare și exterioare ale membranei celulare, în timp ce cozile umple spațiul din mijloc. Diferite tipuri de proteine transmembranare asigură difuzarea facilitată sau transportul activ pentru molecule care nu pot difuza pasiv prin membrana celulară. Transportul activ primar necesită celula să cheltuiască energie pentru a muta moleculele prin membrana celulară. Difuzarea nu necesită energie din celulă pentru a face acest lucru.
Concentrare și difuzie
Difuzia are loc deoarece moleculele doresc să se răspândească din zonele cu concentrație ridicată în zonele cu concentrație mai mică. Energia electrochimică și cinetică difuzează puterea. Determinantul principal al faptului dacă o moleculă se va difuza pe o membrană celulară este concentrația moleculei de pe fiecare parte a membranei celulare. De exemplu, concentrația extracelulară de oxigen este mai mare decât concentrația intracelulară, motiv pentru care oxigenul se difuzează în celulă. Dioxidul de carbon se difuzează din motive similare.
Încărcare și polaritate
Un ion este un atom sau o moleculă care are o sarcină directă datorită unui dezechilibru între numărul de protoni și electroni. Polaritatea este o distribuție inegală a sarcinii pe o moleculă, cu unele regiuni parțial pozitive și negative. Moleculele încărcate și polarizate se dizolvă în apă în timp ce moleculele neîncărcate se dizolvă în lipide. Cozile lipidice din membrana celulară împiedică difuzarea moleculelor încărcate și polarizate prin membrana celulară. Cu toate acestea, unele celule mențin activ un potențial electric de ambele părți ale membranei celulare, care poate atrage sau respinge ionii și moleculele polarizate.
Mărimea moleculei
Unele molecule polarizate sunt suficient de mici pentru a aluneca pe lângă cozile lipidice. De exemplu, apa este o moleculă polarizată, dar dimensiunea sa mică îi permite să se difuzeze liber pe membrana celulară. Acest lucru este valabil și pentru dioxidul de carbon, produsul secundar al metabolismului celular. Moleculele de oxigen nu au polaritate și sunt, de asemenea, suficient de mici pentru a se difuza ușor în celulă. Moleculele de zahăr, care conțin cinci sau mai mulți atomi de carbon, sunt atât polare, cât și prea mari pentru a se difuza prin membrana celulară și trebuie să călătorească prin proteinele transmembranare.
