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La diffusione semplice si verifica per piccole molecole liposolubili: maggiore è la loro liposolubilità, maggiore è la velocità con cui vengono trasportate attraverso la membrana. Infatti, le sostanze polari (cariche) o le macromolecole passano difficilmente a causa della natura idrofobica della parte interna della membrana.
La diffusione facilitata avviene per molecole polari come l’acqua, per gli amminoacidi gli zuccheri e gli ioni. Si verifica grazie alle proteine di trasporto (proteine carrier) in grado di legare alcune sostanze e accelerarne la diffusione; e attraverso le proteine canale, ovvero delle proteine integrali di membrana che creano un passaggio per alcune molecole.
Uno dei tipi più importanti di proteine canale sono i canali ionici, che permettono il passaggio di ioni e si presentano come proteine transmembrana. Sono altamente specifici: esiste un canale ionico per ogni tipo di ione, ma hanno strutture simili, infatti, lo ione attraversa un poro idrofilico. Di solito i canali ionici sono ad apertura controllata, ovvero uno stimolo determina un cambiamento conformazionale nella proteina canale, permettendo il passaggio dello ione. Gli stimoli possono essere di natura chimica, ovvero delle proteine stimolatrici dette ligando che si attaccano sul canale e lo fanno aprire (in questo caso il canale è ligando dipendente); oppure di natura elettrica, quando l’apertura del canale è determinata da una differenza di potenziale (voltaggio dipendenti).

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