Ich habe Schwierigkeiten, den Grund zu verstehen, warum bestimmte Moleküle Phospholipid-Doppelschichten passieren können.
Erstens verstehe ich, dass die äußere Schicht der Lipiddoppelschicht hydrophil ist - ich verstehe, dass sie "Wasser mögen" und besser mit Wasser interagieren können.
Bedeutet dies, dass die hydrophilen Oberflächen, weil sie Wasserstoffbrücken bilden können, hydrophobe Substanzen wie F , O und N absorbieren können?
Sie können unpolare Moleküle absorbieren.
Sie können kleine ungeladene Moleküle wie H₂O und CO₂ absorbieren.
Ich bin mir der Gründe für 2 und 3 nicht sicher ...
Und natürlich umgekehrt ... (was die Lipiddoppelschicht nicht leicht passieren kann).
Jede Hilfe wäre willkommen!
Tolle Fragen! Ihre 3 Fragen können in 2 Teilen beantwortet werden:
1. Wie diffundieren kleine, ungeladene Gase (z. B. O₂, N₂, CO₂) durch Lipiddoppelschichten?
Zunächst ist es wichtig, einige Begriffe zu klären: Eine Verbindung zu absorbieren ist nicht dasselbe wie für diese Verbindung durchlässig zu sein. Wenn Sie sagen, dass eine Verbindung in eine Doppelschicht absorbiert (oder aufgeteilt ) wird, nehmen Sie an, dass die Absorption der gegebenen Verbindung durch die Doppelschicht die Entropie des Systems erhöht (und somit energetisch günstig ist). Beispielsweise verteilen sich lipophile Verbindungen aufgrund des hydrophoben Effekts in Lipiddoppelschichten ; indem sie sich in die Doppelschicht aufteilen, brechen sie eine Reihe von Wasserstoffbrückenbindungen und erhöhen so die Unordnung des Systems.
Kleine, gelöste Gase wie O₂, N₂ und CO₂ werden nicht in Lipiddoppelschichten absorbiert , sie diffundieren aufgrund ihrer geringen Größe und ihrer Unpolarität einfach passiv hindurch .
Wasser kann auch passiv durch eine Lipiddoppelschicht diffundieren, obwohl es polar ist. Wir könnten denken, dass es ziemlich selten sein sollte, dass ein polares Wassermolekül das hydrophobe Zentrum einer Lipiddoppelschicht passiert, aber typischerweise werden lebende Zellen in wässrigen Umgebungen gefunden, wo die Wasserkonzentrationen außerhalb der Zelle extrem hoch sind, so dass dies bei passiert biologisch relevante Raten. Tatsächlich ist die passive Diffusion von Wasser in und aus Zellen so wichtig, dass viele Zellen spezielle Transmembranproteine entwickelt haben, um den Durchgang von Wasser in und aus Zellen zu erleichtern (insbesondere Aquaporine und druckgesteuerte Kanäle).
2. Wie passieren unpolare Moleküle Lipiddoppelschichten?
Dies wird in der verwandten Frage beantwortet, die im Kommentarbereich Ihrer Frage gepostet wird. Kurz gesagt, es hat mit demselben elektrostatischen Problem zu tun, das ich oben erwähnt habe: Obwohl es für unpolare Verbindungen einen Energieaufwand gibt, um die hydrophile Schicht einer Lipidmembran zu passieren, steigt in den meisten Fällen die Verteilung der Verbindung in der Membran immer noch an die Gesamtentropie des Systems (aufgrund der Störung des hydrophoben Effekts), was es zu einem energetisch günstigen Prozess macht.
Es sollte beachtet werden, dass polare Verbindungen aufgrund der hydrophoben Region der Lipiddoppelschicht größtenteils nicht spontan Zellmembranen durchqueren. Wenn der Durchgang dieser Verbindungen in oder aus der Zelle für das Leben erforderlich ist, produzieren Zellen typischerweise Transmembranproteine, die entweder als aktive oder passive Transporter wirken können, um diese Verbindungen durchzulassen.
Immer verwirrt