Fisiologia cellulare

Trasporto di membrana attivo e passivo: spiegazione dei meccanismi

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Tra l’interno e l’esterno di ogni cellula c'è un continuo traffico di sostanze di varia grandezza e natura chimica. Il loro passaggio è regolato dalla membrana plasmatica (o cellulare). 

Se una sostanza riesce ad attraversare la membrana liberamente si parla di trasporto passivo. Quando invece una sostanza riesce ad attraversare il doppio strato lipidico solo impiegando una certa quota di energia (sotto forma di ATP), si parla di trasporto attivo

Se tra interno ed esterno della cellula esiste una differenza di concentrazione (un gradiente), le molecole presenti in maggior concentrazione in una regione tenderanno a spostarsi spontaneamente (trasporto passivo) nella regione a minore concentrazione. 
Questi fenomeni di trasporto passivo (cioè senza consumo di energia da parte della cellula) sono noti anche come diffusione semplice, diffusione facilitata e osmosi.

Diffusione semplice
Nella diffusione semplice molecole molto piccole e sostanze idrofobe attraversano la membrana liberamente, senza l’ausilio di sistemi proteici. La velocità di questo processo dipende dal gradiente di concentrazione: maggiore è il gradiente, cioè maggiore è la differenza di concentrazione tra interno ed esterno, più veloce è il processo.

Diffusione facilitata
Nella diffusione facilitata le molecole attraversano la membrana aiutate da proteine di trasporto, che ne facilitano e velocizzano il passaggio.

Osmosi
L’osmosi è la diffusione di molecole di acqua da una regione in cui la concentrazione di un soluto è minore a regione in cui la concentrazione del soluto è maggiore. È un tipo particolare di diffusione facilitata e avviene nei casi in cui il passaggio di un soluto secondo gradiente (da una zona a maggiore concentrazione a una a minor concentrazione) è impedito. A volte, infatti, la membrana non permette ad alcuni soluti, come molecole di zucchero, di attraversare il doppio strato lipidico ed entrare nella cellula. Poiché la soluzione più diluita contiene più molecole d'acqua, si ha la diffusione delle molecole d'acqua verso la soluzione più concentrata.
Nel trasporto attivo le sostanze si muovono contro il gradiente di concentrazione (cioè si muovono da zone a minore concentrazione a zone a maggiore concentrazione) grazie a proteine di membrana specifiche che sfruttano l’energia ottenuta dall'idrolisi dell'ATP. 

 

 

Quando materiali di grandi dimensioni devono attraversare la membrana, come cellule estranee, aminoacidi e proteine, la cellula utilizza meccanismi come l’endocitosi e l’esocitosi. In entrambi i casi le sostanze vengono inglobate dentro minuscole sacche (vescicole) che si staccano dalla membrana plasmatica o si fondono con essa. Quando le vescicole si aprono, le sostanze sono rilasciate dal lato opposto della membrana.

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