Het omringende plasmamembraan van een cel werkt als een barrière voor de meeste moleculen, vooral die welke gevaarlijk zijn voor het leven van de cel. Het membraan maakt doorgang van nuttige materialen mogelijk door het proces van diffusie. De evolutie van cellulaire diffusie stelt cellen in staat zichzelf af te schermen van en op een andere manier te interageren met hun directe omgeving.

Belang

Om de dagelijkse activiteiten van het dagelijks leven uit te voeren, zijn alle cellen moet essentiële ionen en kleine moleculen over semi-permeabele plasmamembranen overdragen. Ionen zijn atomen of moleculen met een netto positieve of negatieve lading. Om aan de levensvereisten te voldoen, wisselen cellen gassen uit, zoals zuurstof en koolstofdioxide; afvalproducten uitscheiden; en neem deeltjes van voedsel, water en mineralen op. De uitwisseling vindt plaats tussen de binnenste cel en de omliggende extracellulaire vloeistof.

Cellulaire membranen

Levende cellen hebben een membraan ontwikkeld om af te sluiten en de interne organische chemicaliën te bevatten, terwijl ze selectief alleen toestaan essentiële atomen en eenvoudige verbindingen om heen en weer te kruisen. Volgens het standaard lipide dubbellaagmodel zijn de vetzuren, fosfolipiden en glycolipiden genoemd, de belangrijkste componenten van celmembranen. Andere elementen van de membranen zijn cholesterol, eiwitten en koolhydraten. De lipidedubbellaag is ondoordringbaar voor de meeste kationen, of negatieve ionen en anionen, of positieve ionen.

Diffusie

Diffusie is een proces waarbij moleculen en ionen op natuurlijke wijze uit een intracellulair gebied met hoge concentratie bewegen naar een gebied met een lagere concentratie, of omgekeerd. Diffusie vindt spontaan plaats zonder de energie-uitgave door de cel in een procedure die bekend staat als passief transport. De moleculen migreren over de cellulaire concentratiegradiënt totdat een evenwichtstoestand is bereikt. Osmose is een soort diffusie waarbij water in en uit de cel stroomt.

Actief transport

Cellen verbruiken energie om moleculen actief te transporteren tegen de relatieve concentratiegradiënt. Actief transport, of gefaciliteerde diffusie, dwingt ionen en moleculen door het membraan van de cel. Het nucleotide adenosine trifosfaat, oftewel ATP, is de standaard energievaluta van de cel die het proces mogelijk maakt. Nucleotiden zijn een type nucleïnezuur. Grote, complexe, niet-lipide oplosbare moleculen, zoals glucosesuiker en eiwitten, worden verplaatst door actieve transportsystemen. De systemen behouden het osmotische evenwicht en voorkomen dat de cel explodeert door te veel water in te nemen.