¿Por qué la membrana celular es permeable a las moléculas solubles en lípidos?

Respuesta corta : atravesar la membrana es prácticamente imposible para una partícula cargada. Toma demasiada energía (50-60 kcal / mol) para obtener una pequeña partícula cargada a través de una membrana. Por otro lado, los ácidos grasos o las moléculas no polares (solubles en lípidos) no tienen problemas para superarlo, ya que no pagan tal costo energético por mezclarse con los lípidos.

Respuesta larga (fuentes: nih.gov y UC Davis y Bilayers lipídicos Planar):
La observación que intentamos explicar es la siguiente:

Que se puede cuantificar mediante un “Coeficiente de permeación”:

Cruzar una membrana es proporcional al “Coeficiente de permeación”:
tasa de difusión = (coeficiente de permeación) * (área de la membrana) * (gradiente de concentración) o:

A su vez, el Coeficiente de Permeación (P) es directamente proporcional al coeficiente de partición (K), donde x = espesor de la membrana y D = coeficiente de difusión de la sustancia en toda la membrana:

K y D son muy importantes para responder a su pregunta:

  • Si una partícula (cargada o no) está cruzando una membrana, K, el coeficiente de partición, se refiere a la afinidad relativa de la partícula por el aceite frente al agua. Esto variará enormemente dependiendo de si la partícula está cargada o no – una partícula cargada no se ‘partirá’ con (tendrá afinidad por) la membrana, y esto es lo que explica el hecho de que las moléculas hidrofóbicas tienen una permeabilidad millones de veces mayor que moléculas cargadas
  • D, el coeficiente de difusión a través de la membrana, se refiere a la velocidad de difusión de la partícula a través del núcleo de la membrana de fosfolípidos. Esto no variará para moléculas cargadas o sin carga del mismo tamaño.

Por lo tanto, las moléculas lipídicas pagan un costo energético muy bajo cuando se cruzan debido a su relativamente alta ‘K’ (y, por lo tanto, alto coeficiente de permeabilidad) frente a las moléculas cargadas. Usando esta matemática y asumiendo una membrana neutra, las Bicapas lipídicas planas estiman que la probabilidad de que una partícula cargada cruce una membrana es 10 ^ 40 veces menor que una partícula neutra del mismo tamaño que cruza la membrana.