Processi attivi trasporto attivo e con vescicole

Processi attivi: trasporto attivo e con vescicole

Processi attivi: trasporto attivo e con vescicole

Processi attivi (trasporto attivo e con vescicole)

Per processi attivi si intendono quei processi di trasporto attraverso la membrana plasmatica nei quali le molecole o gli ioni devono procedere contro il gradiente di concentrazione e che comportano un apporto di energia. Due sono i principali processi di questo tipo che avvengono nella cellula: il trasporto attivo in senso stretto e il trasporto attraverso l'intervento di vescicole.

Nel trasporto attivo un legame ad alta energia, come l’ATP o altra molecola a elevata energia, fornisce l’energia necessaria per spostare ioni o molecole attraverso la membrana plasmatica a prescindere dalla loro concentrazione intracellulare o extracellulare. L'energia che si libera con la scissione dell’ATP determina il cambiamento di una proteina di trasporto (pompa) che media il passaggio della sostanza attraverso la membrana contro il suo gradiente. A passare con questo meccanismo sono prevalentemente gli ioni come Na⁺, K⁺, Cl^-, I^-, Ca²⁺, H⁺.

Pompa sodio-potassio

La pompa sodio-potassio (fig. 2.3) è la più importante a livello della membrana: espelle dalla cellula ioni sodio (per mantenere bassa la concentrazione di ioni Na⁺ nel citosol) e fa entrare ioni potassio (per mantenere elevata la concentrazione di K⁺ nel citosol); la proteina, che svolge questo processo, interviene anche come enzima nella scissione dell’ATP.

Si deve alla differenza di concentrazione degli ioni Na⁺ e K⁺ l’equilibrio osmotico dei fluidi extracellulari e intracellulari, da cui dipende la possibilità per le cellule di generare segnali elettrici. Il funzionamento della pompa sodio-potassio inizia con tre ioni sodio (Na⁺) del citosol che si legano alla proteina-pompa, tale legame innesca la reazione di scissione dell’ATP in ADP più un gruppo fosfato (P), che si lega alla pompa; la reazione cambia la conformazione della pompa che riversa i tre ioni Na⁺ nel mezzo extracellulare.

Figura 2.3

La pompa sodio-potassio. La pompa Na⁺/K⁺ è un caso specifico di trasporto attivo che pompa ioni contro il gradiente di concentrazione.

Il cambiamento di forma della pompa favorisce il legame di due ioni potassio (K⁺) del fluido extracellulare con la pompa. Il legame della pompa con ioni K⁺ libera il gruppo fosfato e ciò fa ritornare la pompa al suo stato originale; la pompa a questo punto libera i due ioni K⁺ nel citosol e risulta di nuovo disponibile per legare Na⁺ e ricominciare il ciclo. Il bilancio è che per ogni ATP trasformato in ADP, la proteina pompa sodio-potassio ATPasi è in grado di trasportare fuori dalla cellula tre Na⁺ e di fare entrare due K⁺.

Trasporto con vescicole

Nel trasporto con vescicole la veicolazione delle sostanze attraverso la membrana plasmatica avviene servendosi di piccoli sacculi membranosi detti vescicole. Tali sacculi si formano per gemmazione dalla membrana plasmatica e servono sia per il trasporto delle sostanze da una struttura a un'altra all'interno della cellula, che per raccogliere sostanze dal mezzo extracellulare o per espellerle dal citosol. Tale trasporto è attivo e impiega ATP.

Due sono le modalità di trasporto mediato da vescicole tra una cellula e il fluido extracellulare: per endocitosi e per esocitosi. Nell'endocitosi si verifica un ingresso nella cellula di materiali attraverso una vescicola che si forma sulla membrana plasmatica. Si possono distinguere due tipi di endocitosi: la fagocitosi e la pinocitosi.

Fagocitosi e pinocitosi

Nella fagocitosi la cellula ingloba grandi particelle solide come virus, batteri, cellule morte o invecchiate. Il processo inizia con la particella che si lega a un recettore della membrana plasmatica, la vescicola si forma poi intorno alla particella dall'unione delle membrane degli pseudopodi citoplasmatici, per poi invaginarsi nel citoplasma. La vescicola si fonde poi con uno o più lisosomi i cui enzimi scindono il materiale ingerito.

La fagocitosi è una prerogativa di cellule specializzate dette fagociti, cellule in grado di internalizzare e distruggere microrganismi e altri corpi estranei; sono fagociti i granulociti neutrofili del sangue (un tipo di globuli bianchi) e i macrofagi dei tessuti. La pinocitosi è un processo con cui una cellula internalizza minuscole goccioline di fluido extracellulare ed è un meccanismo con cui quasi tutte le cellule introducono i soluti extracellulari.