Concetti Chiave
- La membrana plasmatica è composta da un doppio strato di fosfolipidi e funge da confine esterno per la cellula, seguendo il modello del mosaico fluido.
- La diffusione semplice consente il passaggio di molecole prive di carica o con cariche polari piccole attraverso la membrana senza consumo di energia.
- L'osmosi è il processo in cui l'acqua si muove attraverso una membrana semipermeabile, equilibrando le concentrazioni da una soluzione ipertonica a una isotonica.
- Il trasporto attivo richiede energia per spostare molecole contro il gradiente di concentrazione, utilizzando proteine di membrana chiamate pompe.
- Il trasporto mediante vescicole comprende processi come endocitosi ed esocitosi, dove macromolecole vengono trasportate attraverso la membrana con consumo di energia.
Struttura della membrana cellulare
La membrana plasmatici costituisce il confine esterno di una cellula: essa è formata da un doppio strato di fosfolipidi (teoria 1960). Il modello attualmente accettato della struttura della membrana è detto modello del mosaico fluido. Le membrane sono barriere permeabili ma in modo selettivo.
Diffusione semplice e osmosi
Le diverse sostanze possono attraversare le membrane secondo diverse modalità:
1 Diffusione semplice: si dice diffusione il movimento di molecole in un fluido secondo il gradiente di concentrazione (da più alta a più bassa). Essa prosegue finché tutte le particelle non si trovano uniformemente distribuite. Se passano attraverso la membrana plasmatici si parla di diffusione semplice. Sono interessate molecole prive di carica (come i lipidi) o con cariche polari piccole (acqua). Questa forma di trasporto non richiede l’intervento di proteine o il consumo di energia. E’ un processo lento accelerabile con l’aumento di temperatura.
2 Osmosi: avviene quando l’acqua passa per una membrana semipermeabile, che permette il passaggio di alcune molecole, tra lo strato fosfolipidico. L’acqua passa dal lato dov’è più concentrata a quello dove lo è meno, dalla soluzione iso-tonica a quella iper tonica.
3 Pressione di turgore: caratteristica delle cellule vegetali è la pressione esercitata da una cellula rigonfia d’acqua (a causa dell’osmosi) contro la sua parete cellulare.
Diffusione facilitata e trasporto attivo
4 Diffusione facilitata: le molecole polari di dimensioni più grandi non possono passare per diffusione semplice attraverso il doppio starto fosfolipidico è quindi necessario che siano accompagnati da una parte all’altra da specifiche proteine che li trasportano secondo un gradiente di concentrazione, senza quindi consumare energia. Ha due vantaggi rispetto alla diffusione semplice: fa passare sostanze che non passerebbero dal doppio strato e controlla, tramite la sinterizzazione di determinate proteine, le sostanze entranti.
5 Trasporto attivo: trasporto contro gradiente di concentrazione, permette accumulazione di aminoacidi. Richiede l’intervento di proteine di membrana dette pompe e implica consumo d’energia.
6 Sistemi accoppiati:
a) Uniporto: proteina porta sostanza in un’unica direzione.
b) Cotrasporto: trasporto di due sostanze:
c) Simporto: trasportate nella stessa direzione tramite la membrana;
d) Antiporto: in direzione diversa, tramite il poro canale. Un esempio è la pompa sodio potassio, una proteina che trasporta ioni potassio verso l’interno e ioni sodio verso l’esterno. L’energia necessaria per questo trasporto deriva dall’idrolisi dell’ATP (adenosintrifosfato).
7 Trasporto mediante vescicole: le macromolecole attraversano la membrana tramite vescicole che si staccano dalla membrana e portano all’esocitosi o endocitosi: in entrambe vi è consumo d’energia.
a) Endocitosi: le vescicole si staccano dalla membrana e inglobano al loro interno la sostanza da trasportrare:
b) Pinocitosi: endocitosi di un fluido.
c) Fagocitosi: endocitosi di una particella solida.
d) Esocitosi: le vescicole hanno origine da membrane interne (RE, o apparato di Golgi), si fondono con la membrana plasmatici e scaricano il loro contenuto all’esterno.
Domande da interrogazione
- Qual è la struttura fondamentale della membrana cellulare?
- Come avviene la diffusione semplice attraverso la membrana?
- Qual è la differenza tra diffusione facilitata e trasporto attivo?
- Cosa sono l'endocitosi e l'esocitosi?
La membrana cellulare è costituita da un doppio strato di fosfolipidi e segue il modello del mosaico fluido, fungendo da barriera permeabile in modo selettivo.
La diffusione semplice è il movimento di molecole prive di carica o con cariche polari piccole, che attraversano la membrana secondo il gradiente di concentrazione, senza richiedere energia o proteine, e può essere accelerata dall'aumento della temperatura.
La diffusione facilitata consente il passaggio di molecole polari di grandi dimensioni attraverso proteine specifiche senza consumo di energia, mentre il trasporto attivo richiede energia per muovere sostanze contro il gradiente di concentrazione tramite pompe di membrana.
L'endocitosi è il processo in cui le vescicole inglobano sostanze all'interno della cellula, mentre l'esocitosi è il rilascio di sostanze all'esterno tramite vescicole che si fondono con la membrana plasmatica, entrambi richiedono consumo di energia.
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