Concetti Chiave
- La diffusione passiva avviene quando le sostanze attraversano la membrana secondo un gradiente di concentrazione, senza consumo di energia.
- Nella diffusione facilitata, il trasporto di molecole avviene anche senza energia, ma con l'aiuto di proteine carrier che accelerano il processo.
- Il trasporto attivo consente alle cellule di muovere sostanze contro il gradiente di concentrazione, utilizzando energia generalmente dall'ATP.
- Le proteine di membrana sono essenziali sia nella diffusione facilitata che nel trasporto attivo per selezionare quali molecole possono attraversare la membrana.
- La pompa Na+/K+ ATPasi è un esempio di trasporto attivo, dove ATP viene idrolizzata per espellere Na+ e assumere K+ attraverso la membrana cellulare.
Meccanismi di trasporto cellulare
A parte l’osmosi, sostanzialmente le sostanze entrano ed escono dalla cellula per diffusione passiva, per diffusione facilitata o per trasporto attivo.
Nelle cellule animali e vegetali si verificano in particolari condizioni fenomeni osmotici. Quando il passaggio degli ioni e delle molecole da un lato all’altro
della membrana citoplasmatica avviene secondo gradienti di concentrazione, per cui essi si spostano dal mezzo a concentrazione più elevata verso quello in cui sono presenti in minore quantità, si parla di diffusione o diffusione passiva.
In questo passaggio di sostanze la cellula non consuma energia; è la differenza fra le concentrazioni interna ed esterna a guidare e a rendere possibile il movimento stesso delle sostanze.
La diffusione facilitata o trasporto passivo facilitato si ha quando il passaggio delle molecole avviene secondo gradienti di concentrazione e senza dispendio di
energia, con l'intervento di trasportatori o proteine carrier. Mediante diffusione facilitata si ha il passaggio di molecole polari come gli amminoacidi e si spiega altresì come il glucosio diffonda in alcuni tipi di cellule molto più rapidamente di altri zuccheri.
Trasporto attivo e proteine di membrana
Molto spesso però la cellula riesce ad accumulare o ad espellere ioni (Na, K, Ca2, altri) o molecole contro gradienti di concentrazione, con consumo di energia.
Alcune sostanze, infatti, pur trovandosi in ambiente extra-cellulare in concentrazioni inferiori, riescono ad attraversare la membrana e ad accumularsi all’interno della cellula. Il passaggio inverso è anche possibile nelle opposte condizioni. Si ha in questi casi il trasporto attivo delle sostanze e l'energia utilizzata è quella ricavata in modo diretto oppure indiretto dall’idrolisi dei legami delle molecole dell’ATP .
Il trasporto attivo, come avviene per la diffusione facilitata, dipende dalla presenza di proteine di membrana, dotate di specificità, per cui solo gruppi di molecole che possono interagire con esse vengono trasferite attraverso la membrana. La rimozione delle proteine di membrana blocca infatti tale trasporto.
Nel trasporto noto come pompa Na+/ ATPasi, le proteine di membrana operano l’idrolisi della ATP (si libera energia), legano il fosfato e trasportano gli ioni. La pompa espelle 3Na+ e assume 2K+ per ciascuna molecola di ATP che si idrolizza.
Domande da interrogazione
- Qual è la differenza principale tra diffusione passiva e trasporto attivo?
- Come avviene la diffusione facilitata e quali molecole coinvolge?
- In che modo la pompa Na+/ATPasi funziona nel trasporto attivo?
La diffusione passiva avviene secondo gradienti di concentrazione senza consumo di energia, mentre il trasporto attivo richiede energia per spostare ioni o molecole contro i gradienti di concentrazione.
La diffusione facilitata avviene senza dispendio di energia, con l'aiuto di trasportatori o proteine carrier, e coinvolge molecole polari come gli amminoacidi e il glucosio.
La pompa Na+/ATPasi utilizza l'energia dall'idrolisi dell'ATP per espellere 3Na+ e assumere 2K+ per ogni molecola di ATP idrolizzata, operando contro i gradienti di concentrazione.
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