Ich habe Probleme zu verstehen, warum kleine polare Moleküle den hydrophoben Bereich der Membran durchqueren können und nicht Ionen. Werden die polaren Moleküle nicht vom wässrigen extrazellulären Medium angezogen und neigen nicht dazu, sich durch die hydrophobe Region zu bewegen? (Dies ist meine Begründung, warum Ionen nicht durchgehen.)
Und warum passieren fettlösliche Partikel die Membran? Ich verstehe, dass sie eine Affinität zur hydrophoben Region haben, aber wollen sie nicht dort bleiben, eingeklemmt zwischen den beiden wässrigen Schichten? Ist das nicht der Punkt der Orientierung der Doppelschicht? Warum würden die fettlöslichen Partikel aus der hydrophoben Region in das wässrige Innere der Zelle wandern? Warum werden außerdem Lipidmoleküle nicht von den hydrophilen Köpfen auf der Außenseite der Membran abgestoßen?
Diese Frage bezieht sich speziell auf die passive Diffusion.
Ich werde wiederholen und klarstellen, was in der Frage erwähnt wurde.
Bei der passiven Diffusion löst sich ein Molekül in der Membran auf, diffundiert durch sie hindurch und löst sich dann auf der anderen Seite in der wässrigen Lösung auf.
Der zweite Teil Ihrer Frage kann kurz beantwortet werden: Dieses Diffusionsereignis tritt von Zeit zu Zeit und oft mit hoher Rate auf.
Wichtig ist, dass nur kleine, relativ hydrophobe Moleküle mit signifikanten Raten durch eine Phospholipid-Doppelschicht diffundieren können. Daher können Gase (wie O2 und CO2), hydrophobe Moleküle (wie Benzol) und kleine polare, aber ungeladene Moleküle (wie H2O und Ethanol) durch die Plasmamembran diffundieren. Andere biologische Moleküle können sich jedoch nicht im hydrophoben Inneren der Phospholipid-Doppelschicht auflösen. Folglich können größere ungeladene polare Moleküle wie Glucose die Plasmamembran nicht durch passive Diffusion passieren, ebenso wie geladene Moleküle jeglicher Größe (einschließlich kleiner Ionen wie H+, Na+, K+ und Cl-).
Das zusätzliche oder fehlende Elektron gibt dem Ion seine Ladung. Die hydrophilen Kopfgruppen der Doppelschicht sind geladen, die Fettsäureketten jedoch nicht, und diese stoßen Ladung ab.
Es gibt auch Abstoßungskräfte zwischen hydrophoben und polaren Resten ( daher existiert die Doppelschicht in Wasser ) , jedoch ist Polarität im Wesentlichen ein Spektrum. Ein kleines, relativ unpolares polares Molekül wird nicht genügend Abstoßung erfahren, um die Diffusion zu stoppen, aber ein größeres oder polareres Molekül könnte dies tun.
Obwohl in der Frage nicht erwähnt, können diese Ionen und andere Moleküle die Membran über Proteinkanäle durchdringen, die es Ionen und großen Molekülen ermöglichen, oft mit großer Spezifität, die Membran zu durchqueren.
In der Struktur der Doppelschicht gibt es Proteine, die entweder als transmembrane (durch die gesamte Membran), extrinsische (an der Außenseite) oder intrinsische (an der Innenseite) Proteine durch die Membran ragen. Diese fungieren als Tore oder Kanäle, um polare, wasserlösliche Substanzen durchzulassen. Dieser Vorgang ist als erleichterte Diffusion bekannt. Siehe Seite 11 dieses Artikels
Einige Ionen werden zugelassen, aber dies ist ein vermittelter Prozess des aktiven Transports, bei dem Ionenkanäle oder Tore ihn regulieren. Dies wird in Neuronen während der Bewegung des elektrochemischen Signals entlang des Axons beobachtet, dies geschieht jedoch nicht automatisch, im Gegensatz zur erleichterten Diffusion.
Was den zweiten Teil Ihrer Frage betrifft, können Sie diese Frage hier nachlesen
AMR