Плазменные мембраны - это барьеры, отделяющие клетки от окружающей их среды. Думайте о них как о стенах и воротах, окружающих огромные фабрики, жестко контролирующих, что входит, а что уходит. Из-за химического состава и текучести бислоев фосфолипидов одни типы молекул могут свободно проходить сквозь них, в то время как другие типы не имеют никаких шансов без помощи клетки. Молекулы первого типа используют смесь размера, химического состава и сил диффузии, чтобы протиснуться через то, что кажется непреодолимым барьером.
TL; DR (слишком длинный; Не читал)
Молекулы диффундируют через плазматические мембраны от высокой до низкой концентрации. Несмотря на то, что она полярная, молекула воды может проскальзывать через мембраны из-за своего небольшого размера. Жирорастворимые витамины и спирты также легко проникают через плазматические мембраны.
Распространение и концентрация
Диффузия - это тенденция молекул перемещаться из области высокой концентрации в область низкой концентрации. Эта тенденция возникает из-за того, что молекулы беспорядочно перемещаются в пространстве. Понятие «распространение» можно увидеть, капнув пищевой краситель в емкость с водой. В конце концов, частицы красителя будут равномерно распространяться по жидкости, а не оставаться на одном месте. Из-за различий между внутренней частью ячейки и жидкостью снаружи диффузия будет происходить естественным образом в обоих направлениях. Единственное, что ему мешает, - это плазматическая мембрана. Однако определенные типы молекул могут проходить непосредственно через мембрану - это простая диффузия, и это происходит без какого-либо участия клетки.
Газообмен
Молекулы газа, такие как двухатомный кислород и углекислый газ, настолько малы, что могут проходить через пустые пространства в мембране. Они также неполярны, что означает, что заряд электронов равномерно распределяется по всему соединению. В результате неполярная внутренняя часть мембраны не будет их отталкивать. Газообмен через мембрану идеально подходит для человеческих клеток - растворенный кислород, необходимый для аэробного дыхания, отсутствует. более концентрированный вне клетки, в то время как углекислый газ, побочный продукт того же процесса, более сконцентрирован внутри клетка. В результате кислород естественным образом диффундирует в клетку, а углекислый газ - наружу.
Полярные молекулы воды
Несмотря на то, что вода является высокополярной молекулой с неравномерным распределением заряда электронов, она достаточно мала, чтобы проходить непосредственно через мембрану. Поскольку вода может проникать через клеточные барьеры, человеческое тело должно тщательно сбалансировать концентрацию электролитов во внеклеточных жидкостях. Если жидкость становится слишком разбавленной, вода попадает в клетки, что может привести к их разбуханию и взрыву. С другой стороны, если концентрация соли вне ячейки слишком высока, вода будет вытекать из ячейки, что приведет к возможному разрушению.
Другие молекулы
Как следует из их названия, жирорастворимые витамины - витамины A, D, E и K - могут проходить непосредственно через гидрофобную (жировую) мембрану. Несмотря на то, что они в некоторой степени полярны, спирты, такие как этанол, могут проходить путем простой диффузии аналогично воде.