Dobro počutje celice je odvisno od njene sposobnosti nadzora prehajanja molekul skozi celično membrano. Nekatere molekule lahko difuzijo skozi celično membrano brez kakršne koli pomoči celice. Drugi potrebujejo pomoč transmembranskih beljakovin, da se premaknejo v celico ali iz nje. Trije primarni dejavniki določajo, ali se bo molekula razpršila po celični membrani: koncentracija, naboj in velikost.
TL; DR (predolgo; Nisem prebral)
Celična membrana je ovira med notranjostjo celice in zunanjim svetom. Sposobnost molekule, da potuje po membrani, je odvisna od njene koncentracije, naboja in velikosti. Na splošno molekule difundirajo po membranah od območij z visoko koncentracijo do nizke koncentracije. Celične membrane preprečujejo vdor nabitih molekul v celico, razen če celica ohranja električni potencial. Majhne molekule pa lahko zdrsnejo skozi membrano ne glede na njihov naboj.
Celična membrana
Celična membrana vsebuje dve plasti fosfolipidov. Vsaka fosfolipidna molekula ima hidrofilno fosfatno glavo in dva hidrofobna lipidna repa. Glave se poravnajo vzdolž notranje in zunanje površine celične membrane, medtem ko repi zapolnijo srednji prostor. Različne vrste transmembranskih beljakovin omogočajo lažjo difuzijo ali aktivni transport molekul, ki ne morejo pasivno difundirati skozi celično membrano. Primarno aktivni transport zahteva, da celica porabi energijo za premikanje molekul skozi celično membrano. Za to difuzija ne potrebuje energije celice.
Koncentracija in difuzija
Do difuzije pride, ker se molekule radi širijo z območij z visoko koncentracijo na območja z nižjo koncentracijo. Elektrokemijska in kinetična energija tako difuzija moči. Primarni dejavnik, ali bo molekula difundirala po celični membrani, je koncentracija molekule na vsaki strani celične membrane. Na primer, zunajcelična koncentracija kisika je višja od znotrajcelične koncentracije, zato kisik difundira v celico. Iz podobnih razlogov se ogljikov dioksid razprši.
Naboj in polarnost
Ion je atom ali molekula, ki ima popoln naboj zaradi neravnovesja med številom protonov in elektronov. Polarnost je neenakomerna porazdelitev naboja po molekuli z nekaterimi delno pozitivnimi in negativnimi regijami. Naelektrene in polarizirane molekule se raztopijo v vodi, medtem ko se napolnjene molekule raztopijo v lipidih. Lipidni repi v celični membrani preprečujejo napolnjenim in polariziranim molekulam difuzije skozi celično membrano. Vendar nekatere celice aktivno vzdržujejo električni potencial na obeh straneh celične membrane, ki lahko privlači ali odganja ione in polarizirane molekule.
Velikost molekule
Nekatere polarizirane molekule so dovolj majhne, da zdrsnejo mimo lipidnih repov. Na primer, voda je polarizirana molekula, vendar ji majhnost omogoča prosto difuzijo po celični membrani. To velja tudi za ogljikov dioksid, stranski produkt celične presnove. Molekule kisika nimajo polarnosti in so tudi dovolj majhne, da zlahka difundirajo v celico. Molekule sladkorja, ki vsebujejo pet ali več atomov ogljika, so tako polarne kot prevelike, da lahko difundirajo skozi celično membrano in morajo potovati skozi transmembranske beljakovine.
