La membrana plasmatica circostante una cellula funge da barriera per la maggior parte delle molecole, specialmente quelle che sono pericolose per la vita della cellula. La membrana consente il passaggio di materiali benefici attraverso il processo di diffusione. L'evoluzione della diffusione cellulare consente alle cellule di isolarsi e interagire in modo differenziato con il loro ambiente immediato.
Importanza
Al fine di condurre le attività quotidiane della vita quotidiana, tutte le cellule devono trasferire elementi essenziali ioni e piccole molecole attraverso membrane plasmatiche semipermeabili. Gli ioni sono atomi o molecole con una carica netta positiva o negativa. Per soddisfare le esigenze della vita, le cellule scambiano gas, come ossigeno e anidride carbonica; e assorbire particelle di cibo, acqua e minerali. Lo scambio avviene tra la cellula interna e il suo fluido extracellulare circostante.
Membrane cellulari
Le cellule viventi hanno sviluppato una membrana per recintare e contenere i suoi prodotti chimici organici interni, pur consentendo selettivamente solo gli atomi essenziali e composti semplici da attraversare avanti e indietro. Secondo il modello doppio strato lipidico standard, gli acidi grassi chiamati fosfolipidi e glicolipidi sono i componenti principali delle membrane cellulari. Altri elementi delle membrane sono colesterolo, proteine e carboidrati. Il doppio strato lipidico è impermeabile alla maggior parte dei cationi, o ioni negativi e anioni o ioni positivi.
Diffusione
La diffusione è un processo in cui molecole e ioni si spostano naturalmente da una regione intracellulare ad alta concentrazione a un'area di concentrazione più bassa, o viceversa. La diffusione avviene spontaneamente senza il dispendio di energia da parte della cellula in una procedura nota come trasporto passivo. Le molecole migrano attraverso il gradiente di concentrazione cellulare fino a raggiungere uno stato di equilibrio. L'osmosi è un tipo di diffusione che coinvolge il passaggio dell'acqua dentro e fuori la cellula.
Trasporto attivo
Le cellule consumano energia per trasportare attivamente molecole contro il gradiente di concentrazione relativa. Il trasporto attivo o la diffusione facilitata forza gli ioni e le molecole attraverso la membrana cellulare. Il nucleotide adenosina trifosfato, o ATP, è la valuta energetica standard della cellula che consente il processo. I nucleotidi sono un tipo di acido nucleico. Le molecole grandi, complesse, non lipidiche solubili, come gli zuccheri e le proteine del glucosio, vengono spostate da sistemi di trasporto attivi. I sistemi mantengono l'equilibrio osmotico e impediscono l'esplosione della cellula assorbendo troppa acqua.
