Добробут клітини залежить від її здатності контролювати проходження молекул через клітинну мембрану. Деякі молекули можуть дифундувати через клітинну мембрану без будь-якої допомоги клітини. Інші потребують допомоги трансмембранних білків, щоб переміститися в клітину або вийти з неї. Три основні фактори визначають, чи буде молекула дифузувати по клітинній мембрані: концентрація, заряд і розмір.
TL; ДР (занадто довгий; Не читав)
Клітинна мембрана є бар’єром між внутрішністю клітини та зовнішнім світом. Здатність молекули рухатися через мембрану залежить від її концентрації, заряду та розміру. Як правило, молекули дифузують по мембранах від областей високої до низької концентрації. Клітинні мембрани перешкоджають проникненню заряджених молекул у клітину, якщо клітина не підтримує електричний потенціал. Однак малі молекули можуть прослизнути крізь мембрану незалежно від їх заряду.
Клітинна мембрана
Клітинна мембрана містить два шари фосфоліпідів. Кожна молекула фосфоліпідів має гідрофільну фосфатну головку і два гідрофобні ліпідні хвости. Головки вишикуються вздовж внутрішньої та зовнішньої поверхонь клітинної мембрани, тоді як хвости заповнюють середній простір. Різні типи трансмембранних білків забезпечують полегшену дифузію або активний транспорт для молекул, які не можуть пасивно дифундувати через клітинну мембрану. Первинний активний транспорт вимагає від клітини витрачати енергію для переміщення молекул крізь клітинну мембрану. Для цього дифузія не вимагає енергії від клітини.
Концентрація та дифузія
Дифузія відбувається тому, що молекули люблять поширюватися з областей високої концентрації в зони меншої концентрації. Електрохімічна та кінетична енергія як дифузія потужності. Основним фактором, що визначає, чи буде молекула дифузувати по клітинній мембрані, є концентрація молекули з кожного боку клітинної мембрани. Наприклад, позаклітинна концентрація кисню вища, ніж внутрішньоклітинна, через що кисень дифундує в клітину. Вуглекислий газ дифундує з подібних причин.
Заряд і полярність
Іон - це атом або молекула, що має відвертий заряд через дисбаланс між кількістю протонів та електронів. Полярність - це нерівномірний розподіл заряду по молекулі з деякими частково позитивними та негативними областями. Заряджені і поляризовані молекули розчиняються у воді, а незаряджені - у ліпідах. Хвости ліпідів у клітинній мембрані заважають зарядженим і поляризованим молекулам дифундувати через клітинну мембрану. Однак деякі клітини активно підтримують електричний потенціал по обидва боки клітинної мембрани, який може залучати або відштовхувати іони та поляризовані молекули.
Розмір молекули
Деякі поляризовані молекули досить малі, щоб прослизнути повз ліпідні хвости. Наприклад, вода - це поляризована молекула, але її невеликі розміри дозволяють їй вільно дифузувати по клітинній мембрані. Це стосується і вуглекислого газу, побічного продукту клітинного метаболізму. Молекули кисню не мають полярності, а також досить малі, щоб легко дифундувати в клітину. Молекули цукру, які містять п’ять і більше атомів вуглецю, є як полярними, так і занадто великими, щоб дифундувати через клітинну мембрану і повинні рухатися через трансмембранні білки.