Meccanismi di trasporto cellulare

Meccanismi di trasporto cellulare

Il trasporto attraverso le membrane biologiche dipende dalle caratteristiche chimico-fisiche della sostanza trasportata. Si distinguono essenzialmente due tipi di trasporto: attivo e passivo.

• Il trasporto attivo avviene contro gradiente di concentrazione, ossia la sostanza può essere trasportata da dove è meno concentrata a dove è più concentrata.
• Il trasporto passivo, invece, avviene secondo gradiente, ossia la sostanza può essere trasportata da dove è più concentrata a dove è meno concentrata.

Le modalità di trasporto dei soluti attraverso le membrane cellulari

Il trasporto passivo può essere per:

• Diffusione attraverso la matrice fosfolipidica in cui il soluto si fonde alla membrana e passa dall’altra parte;
• Mediante canali.

Il trasporto attivo necessita di energia, fornita dall’ATP, e può essere:

• Trasporto attivo primario: l’energia per il trasporto del soluto è fornita direttamente dall’ATP (un chiaro esempio è la pompa Sodio-Potassio ATPasica);
• Trasporto attivo secondario: viene generato da trasporti attivi primari. Tipicamente la maggior parte dei trasporti attivi secondari sono energizzati da gradienti di potenziale chimico del Na (sodio) generato dalla Na-K ATPasi. (Il sodio presenta infatti un’enorme differenza di concentrazione dall’esterno, 160 mM, e l’interno della cellula, 20 mM. A seguito di trasporto attivo si formerà un enorme squilibrio tra l’esterno e l’interno della cellula) ???

Un altro tipo di trasporto è la diffusione facilitata: questo tipo di trasporto avviene mediante un trasportatore (come nel trasporto attivo) ma avviene solo a favore di gradiente. Un esempio tipico è il trasporto di Glucosio.

Il trasporto secondo gradiente viene detto:

• Uniporto, quando il soluto entra esclusivamente nella cellula;
• Simporto, in cui la molecola entra all’interno della cellula insieme ad un'altra molecola con entrambe la stessa direzione (es. trasporto Na-Glucosio);
• Antiporto, in cui una molecola entra all’interno della cellula e l’altra esce.

Cinetica del trasporto

Dal punto di vista cinetico il trasporto viene identificato con la cinetica enzimatica: viene definita da un’equazione: un’iperbole equilatera in caso di trasporto mediato mentre il trasporto passivo viene rappresentato con una retta (non presenta saturazione).

Nel caso del trasporto mediato quando avviene la saturazione dei trasportatori, il trasporto si ferma.

Nel trasporto mediato la velocità di trasporto e la concentrazione della molecola sono legate dall’equazione di Michaelis-Menten:

In cui:

• V max è la velocità massima di trasporto;
• [S] è la concentrazione del substrato;
• Km è la concentrazione massima di substrato alla metà della velocità massima.

La V max è indice del numero dei trasportatori mentre Km è indice dell’affinità. Inoltre, di particolare importanza nel trasporto degli amminoacidi, sono la trans-inibizione e la trans-stimolazione:

• Per trans-stimolazione si intende un aumento del trasporto all’interno della cellula se vi è un’elevata concentrazione della molecola (generalmente sono sistemi di scambio);
• Per trans-inibizione si intende una diminuzione del trasporto all’interno della cellula della molecola man mano che la concentrazione di essa aumenta.

Nella diffusione facilitata, la concentrazione intracellulare e extracellulare sarà uguale quando verranno saturati tutti i trasportatori (avviene secondo gradiente).

Nel trasporto attivo la concentrazione intracellulare e extracellulare sarà diversa a favore di quella intracellulare.

Trasporto di glucosio

Il trasporto di glucosio è mediato da trasportatori, ossia molecole di membrana che presentano un numero variabile di domini transmembrana ed un sito intracellulare e extracellulare. Molti trasportatori nella parte extracellulare sono glicosilati.

La famiglia dei trasportatori del glucosio presenta diversi tipi di cui i più importanti sono SGLT1, SGLT2 e GLUT4 (S sta per sodio).

SGLT1 e SGLT2 sono trasportatori presenti sulle