¿Cómo se difunden las moléculas hidrofóbicas entre plasma / membranas / citosol? ¿Cómo ve una molécula el gradiente de concentración y lo sigue a pesar de que es insoluble en plasma y citosol y la difusión es aceptable para disolver partículas?

Como lo indica la publicación de Alec, es importante no pensar en las moléculas como bestias reflexivas y de toma de decisiones. Ya sea que se trate de difusión o de cualquier otro proceso que se desarrolle en las células, cada molécula individual se comporta de forma aleatoria, pero las probabilidades de comportamientos diferentes pueden ser diferentes. En cualquier momento, es más probable que una molécula relativamente hidrófoba permanezca en una membrana que abandonarla, pero existe la posibilidad de que se dirija hacia el agua.

Cuando se toman miles de millones de estas decisiones individuales al azar, el resultado para la POBLACIÓN es un equilibrio con tal y tal cantidad en la membrana en un instante dado y el resto en el agua.

Es lo mismo que si tuvieras personas, cada una con un dado de 6 caras que rodó continuamente. Cada vez que sacan un 6, se mueven al segundo piso de una casa; cada vez que sacan 1-5, se mudan a / permanecen en el primer piso.

Si tienes 1000 personas en la casa, en un momento dado, aproximadamente 1/6 estará en el segundo piso … NO porque todos se pregunten dónde están y se muevan para que las cosas salgan correctamente, sino porque el comportamiento aleatorio de cada individuo resume hasta un comportamiento general donde el equilibrio es 1/6 de personas en el piso de arriba, 5/6 de personas en el piso de abajo.

Tiene que ver con la microestructura del agua a nivel molecular. Las moléculas hidrófobas no pueden formar enlaces de hidrógeno con el agua. Sin embargo, al agua le gusta estar unida por hidrógeno a las cosas. Con solutos polares, el agua puede formar una capa de hidratación energéticamente favorable a su alrededor debido a la complementariedad de las cargas parciales de sus nubes de electrones polarizados. Con solutos no polares, el agua no puede tener la misma interacción. Entonces, el agua es la mejor alternativa, que es formar la red dinámica de enlace de hidrógeno de agua líquida consigo misma alrededor del soluto hidrofóbico, en lugar de hacerlo con él. Estos se llaman clatratos como conchas. Localmente (en el espacio) el volumen de agua en este sistema tiene una energía más alta que con el soluto polar. El hidrofóbico se patea en solución de forma difusa dentro de esta jaula dinámica. Cuando chocan contra una membrana, son solvatados por otras moléculas no polares. La pregunta es sobre moléculas individuales, y a esta escala el costo de energía de las fases acuosas en tránsito es lo suficientemente pequeño como para ser pagado a través de desviaciones estocásticas locales y temporales de los valores de equilibrio. ¡Infierno, desviaciones estocásticas locales y temporales del equilibrio es cómo se hacen muchas cosas en el molecular!

En segundo lugar, las fases acuosas en los compartimientos que describes son apenas agua pura. Están llenos de otras moléculas de polaridad variable, que incluyen proteínas y carbohidratos y ácidos, que pueden modular y ayudar a su difusión y transporte a través de estos compartimentos en formas que el agua pura no puede. Considere el transporte de lípidos a través del plasma mediante la unión de la albúmina.