Содержание
- TL; DR (слишком долго; не читал)
- Диффузия и концентрация
- Газообмен
- Полярные молекулы воды
- Другие молекулы
Плазматические мембраны являются барьерами, отделяющими клетки от окружающей их среды. Думайте о них как о стенах и воротах, окружающих огромные фабрики, жестко контролирующих то, что входит и что выходит. Из-за химического состава и текучести фосфолипидных бислоев, определенные типы молекул могут проходить свободно, в то время как другие типы не имеют шансов без помощи клетки. Первые типы молекул используют смесь размера, химии и сил диффузии, чтобы протиснуться через то, что кажется непроницаемым барьером.
TL; DR (слишком долго; не читал)
Молекулы диффундируют через плазматические мембраны от высокой концентрации до низкой концентрации. Несмотря на то, что она полярна, молекула воды может проскользнуть сквозь мембраны в зависимости от ее небольшого размера. Жирорастворимые витамины и спирты также легко проникают через плазматические мембраны.
Диффузия и концентрация
Диффузия - это тенденция молекул перемещаться из области с высокой концентрацией в область с низкой концентрацией. Эта тенденция возникает потому, что молекулы перемещаются случайным образом по всему пространству. Понятие «растекание» можно увидеть, бросив пищевой краситель в емкость с водой. Со временем частицы красителя будут равномерно распределяться по жидкости, а не оставаться в одном и том же месте. Из-за различий между внутренней частью ячейки и внешней жидкостью диффузия будет происходить естественным образом в обоих направлениях. Единственное, что стоит на его пути - это плазменная мембрана. Тем не менее, 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 диоксид углерода, настолько малы, что могут проникать через пустые пространства в мембране. Они также неполярны, что означает, что электронный заряд распределяется равномерно по всему соединению. В результате неполярное внутреннее пространство мембраны не будет отталкивать их. Газообмен через мембрану отлично работает для клеток человека - растворенный кислород, необходимый для аэробного дыхания, более сконцентрирован вне клетки, в то время как углекислый газ, побочный продукт того же процесса, более сконцентрирован внутри клетки. В результате кислород естественным образом диффундирует в клетку, в то время как диоксид углерода рассеивается.
Полярные молекулы воды
Хотя вода является высокополярной молекулой с неравномерным распределением заряда электрона, она достаточно мала, чтобы проходить непосредственно через мембрану. Поскольку вода может проникать через клеточные барьеры, организм человека должен тщательно сбалансировать концентрацию электролита во внеклеточных жидкостях. Если жидкость становится слишком разбавленной, вода попадает в клетки, что может привести к их вздутию и взрыву. С другой стороны, если концентрация соли вне ячейки слишком высока, вода вытечет из ячейки, что приведет к возможному коллапсу.
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 несколько полярны, спирты, такие как этанол, могут проходить путем простой диффузии аналогично воде.