Bir hücrenin sağlığı, hücre zarından moleküllerin geçişini kontrol etme yeteneğine bağlıdır. Bazı moleküller hücreden herhangi bir yardım almadan hücre zarından geçebilir. Diğerleri, hücrenin içine veya dışına hareket etmek için transmembran proteinlerin yardımına ihtiyaç duyar. Bir molekülün hücre zarından difüze olup olmayacağını üç temel faktör belirler: konsantrasyon, yük ve boyut.
TL; DR (Çok Uzun; Okumadım)
Hücre zarı, hücrenin içi ile dış dünya arasında bir bariyerdir. Bir molekülün bir zardan geçme yeteneği, konsantrasyonuna, yüküne ve boyutuna bağlıdır. Genel olarak, moleküller membranlar boyunca yüksek konsantrasyonlu alanlardan düşük konsantrasyonlu alanlara yayılır. Hücre zarları, hücre bir elektrik potansiyelini korumadıkça, yüklü moleküllerin hücreye girmesini engeller. Bununla birlikte, küçük moleküller yüklerinden bağımsız olarak zardan kayabilirler.
Hücre Zarı
Bir hücre zarı iki kat fosfolipit içerir. Her fosfolipid molekülünün bir hidrofilik fosfat başı ve iki hidrofobik lipid kuyruğu vardır. Kafalar hücre zarının iç ve dış yüzeyleri boyunca sıralanırken, kuyruklar orta boşluğu doldurur. Çeşitli transmembran protein türleri, hücre zarından pasif olarak yayılmayan moleküller için kolaylaştırılmış difüzyon veya aktif taşıma sağlar. Birincil aktif taşıma, hücrenin molekülleri hücre zarı boyunca hareket ettirmek için enerji harcamasını gerektirir. Difüzyon bunu yapmak için hücreden enerji gerektirmez.
Konsantrasyon ve Difüzyon
Difüzyon, moleküllerin yüksek konsantrasyonlu alanlardan daha düşük konsantrasyonlu alanlara yayılmayı sevmesi nedeniyle oluşur. Elektrokimyasal ve kinetik enerjinin her ikisi de güç difüzyonu. Bir molekülün hücre zarından geçip geçmeyeceğinin birincil belirleyicisi, molekülün hücre zarının her iki tarafındaki konsantrasyonudur. Örneğin, hücre dışı oksijen konsantrasyonu, hücre içi konsantrasyondan daha yüksektir, bu nedenle oksijen hücreye difüze olur. Karbondioksit de benzer nedenlerle difüze olur.
Şarj ve Polarite
İyon, proton ve elektron sayısı arasındaki dengesizlik nedeniyle doğrudan yükü olan bir atom veya moleküldür. Polarite, bir molekül boyunca bazı kısmen pozitif ve negatif bölgelerle eşit olmayan bir yük dağılımıdır. Yüklü ve polarize moleküller suda çözünürken, yüksüz moleküller lipidlerde çözünür. Hücre zarındaki lipid kuyrukları, yüklü ve polarize moleküllerin hücre zarından yayılmasını engeller. Bununla birlikte, bazı hücreler, hücre zarının her iki tarafında iyonları ve polarize molekülleri çekebilen veya itebilen bir elektrik potansiyelini aktif olarak korur.
Molekül Boyutu
Bazı polarize moleküller, lipit kuyruklarını geçecek kadar küçüktür. Örneğin, su polarize bir moleküldür, ancak küçük boyutu, hücre zarı boyunca serbestçe yayılmasına izin verir. Bu, hücresel metabolizmanın yan ürünü olan karbondioksit için de geçerlidir. Oksijen moleküllerinin polaritesi yoktur ve ayrıca hücreye kolayca yayılacak kadar küçüktür. Beş veya daha fazla karbon atomu içeren şeker molekülleri hem polardır hem de hücre zarından geçemeyecek kadar büyüktür ve transmembran proteinlerden geçmelidir.