O bem-estar de uma célula depende de sua capacidade de controlar a passagem de moléculas através da membrana celular. Algumas moléculas podem se difundir através da membrana celular sem qualquer ajuda da célula. Outros requerem a ajuda de proteínas transmembranas para entrar ou sair da célula. Três fatores primários determinam se uma molécula se difundirá através de uma membrana celular: concentração, carga e tamanho.

TL; DR (muito longo; não leu)

A membrana celular é uma barreira entre o interior da célula e o mundo exterior. A capacidade de uma molécula viajar através de uma membrana depende da sua concentração, carga e tamanho. Em geral, as moléculas se difundem através das membranas de áreas de alta concentração para baixa concentração. As membranas celulares impedem que as moléculas carregadas entrem na célula, a menos que a célula mantenha um potencial elétrico. No entanto, pequenas moléculas podem ser capazes de passar através da membrana, independentemente da sua carga.

A membrana celular

Uma membrana celular contém duas camadas de fosfolipídios. Cada molécula de fosfolípido tem uma cabeça de fosfato hidrofílico e duas caudas lipídicas hidrofóbicas. As cabeças se alinham ao longo das superfícies interna e externa da membrana celular, enquanto as caudas preenchem o espaço intermediário. Vários tipos de proteínas transmembrana fornecem difusão facilitada ou transporte ativo para moléculas que não podem se difundir passivamente através da membrana celular. O transporte ativo primário requer que a célula gaste energia para mover moléculas através da membrana celular. Difusão não requer energia da célula para fazê-lo.

Concentração e Difusão

A difusão ocorre porque as moléculas gostam de se espalhar de áreas de alta concentração para áreas de menor concentração. Energia eletroquímica e cinética tanto a difusão de energia. O principal determinante de se uma molécula se difundirá através de uma membrana celular é a concentração da molécula em cada lado da membrana celular. Por exemplo, a concentração extracelular de oxigênio é maior do que a concentração intracelular, razão pela qual o oxigênio se difunde na célula. O dióxido de carbono se difunde por razões semelhantes.

Carga e polaridade

Um íon é um átomo ou molécula que tem uma carga completa devido a um desequilíbrio entre o número de prótons e elétrons. A polaridade é uma distribuição desigual de carga através de uma molécula, com algumas regiões parcialmente positivas e negativas. Moléculas carregadas e polarizadas dissolvem-se em água enquanto moléculas não carregadas se dissolvem em lipídios. As caudas lipídicas na membrana celular evitam que as moléculas carregadas e polarizadas se difundam através da membrana celular. No entanto, algumas células mantêm ativamente um potencial elétrico em ambos os lados da membrana celular que pode atrair ou repelir íons e moléculas polarizadas.

Tamanho da Molécula

Algumas moléculas polarizadas são pequenas o suficiente para passar pelo caudas lipídicas. Por exemplo, a água é uma molécula polarizada, mas seu pequeno tamanho permite que ela se difunda livremente através da membrana celular. Isso também é verdade para o dióxido de carbono, o subproduto do metabolismo celular. As moléculas de oxigênio não têm polaridade e também são pequenas o suficiente para se difundirem facilmente na célula. As moléculas de açúcar, que contêm cinco ou mais átomos de carbono, são tanto polares quanto grandes demais para se difundir através da membrana celular e devem viajar através de proteínas transmembrana.