Concetti Chiave
- Le proteine integrali nella membrana cellulare facilitano il passaggio di molecole polari, creando canali specifici per ciascun tipo di molecola.
- L'acqua attraversa la membrana più velocemente di altre molecole grazie alla sua dimensione ridotta, simile a un processo di osmosi.
- Le molecole si muovono attraverso la membrana seguendo un gradiente di concentrazione, passando da aree più concentrate a meno concentrate.
- Il trasporto attivo, effettuato da pompe di membrana, richiede energia per spostare molecole contro il gradiente naturale, cioè in una direzione unidirezionale.
- Sia i canali che le pompe di membrana sono altamente specifici, ciascuno progettato per una particolare sostanza, creando una complessa rete di trasporto.
Funzione della membrana cellulare
Come entrano le sostanze nutritive all'interno della cellula? E la membrana come decide cosa far entrare e cosa no ?
I fosfolipidi formano una barriera invalicabile per le molecole polari, come quelle del nutrimento. Per il loro passaggio quindi ci sono nella barriera delle proteine dette “integrali” che sono forate, hanno un canale per l’accesso delle molecole. Funzionano come dei canali e ce ne sono di diversi tipi, ognuno specializzato per far passare una molecola precisa. Ce ne sono molti ovviamente, perché ognuno di loro fa passare un solo tipo di molecola. I canali infatti sono così specifici perché hanno forma e dimensioni diverse a seconda della molecola da far passare. Ognuno di loro ha una forma specifica, quella della molecola, che è quindi l’unica che può passare al suo interno. In realtà l’acqua può passare in tutti questi canali, perché la sua molecola è molto piccola. In generale possiamo dire che è l’acqua la molecola che attraversa la membrana più velocemente di tutte. Si verifica quindi un processo simile all’osmosi, anche se non si può dire che la membrana sia semipermeabile, perché è attraversata anche dalle altre sostanze attraverso i canalini.
Diffusione e osmosi
In questi flussi e scambi attraverso la membrana le molecole si muovono con un “moto secondo direzione di flusso naturale o diffusione secondo gradiente”, ovvero seguono le regole naturali della diffusione, dalla concentrata alla diluita, da dove sono più abbondanti a dove lo sono meno. (un esempio di questo fenomeno è quando metto una goccia di pittura in una vasca. Il colore non sta fermo, ma si espande e si diffonde in tutta la vasca )(Attenzione: anche in questo caso le molecole si muovono a caso, non è che “sanno” qual è il loro buco, il loro canale. Semplicemente si muovono a caso, ma con una velocità di milioni di urti al secondo, e se centrano il buco giusto entrano)(Attenzione: non è che sia impossibile concentrare delle sostanze, semplicemente va contro natura, perciò se vogliamo farlo dobbiamo essere noi a metterle insieme usando l’energia, perché naturalmente non avviene).
Trasporto attivo e pompe
Ma ora mi chiedo: perché se le molecole tendono a disperdersi non escono dai buchi da dove sono entrate ? perché c’è un altro tipo di trasporto delle molecole nella cellula, il “trasporto attivo”. Questo tipo di trasporto è effettuato da proteine chiamate “pompe di membrana”. Le pompe generalmente servono a spostare i liquidi da dove sono a dove naturalmente non andrebbero mai, sfruttando meccanismi idraulici. Per funzionare però hanno bisogno di energia. Nel caso della cellula le pompe di membrana spostano le molecole da fuori a dentro, usando energia. La cellula quindi non ha solo canali in cui le molecole passano secondo gradiente, ma anche pompe che lavorano in una sola direzione.
Trasporto attivo = Trasporto unidirezionale delle molecole che richiede energia perché lavora contro gradiente, cioè contro il flusso naturale
Anche le pompe di membrana sono specifiche per ogni sostanza, perciò nella membrana ci sono moltissimi “macchinari”, tra pompe e canalini.
Domande da interrogazione
- Come avviene il passaggio delle sostanze nutritive attraverso la membrana cellulare?
- Qual è il ruolo dell'acqua nel passaggio attraverso la membrana?
- Che cos'è il trasporto attivo e come funziona?
- Perché le molecole non escono dai canali da cui sono entrate?
Le sostanze nutritive attraversano la membrana cellulare tramite proteine integrali che formano canali specifici per ogni tipo di molecola, permettendo il passaggio solo a quelle con la forma e dimensioni adatte.
L'acqua, essendo una molecola molto piccola, può attraversare rapidamente la membrana attraverso i canali, rendendola la molecola che passa più velocemente.
Il trasporto attivo è un processo unidirezionale che richiede energia per spostare le molecole contro il gradiente naturale, utilizzando pompe di membrana specifiche per ogni sostanza.
Le molecole non escono dai canali da cui sono entrate perché il trasporto attivo, effettuato dalle pompe di membrana, sposta le molecole in una sola direzione, utilizzando energia per mantenere la concentrazione desiderata all'interno della cellula.
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