Cellula

DIFFUSIONE SEMPLICE E FACILITATA

I trasportatori sono proteine che consentono il transito di una specifica molecola per la quale presentano

un sito di legame.

La proteina può alternare due conformazioni diverse: una con il sito di legame esposto verso l'esterno della

cellula e l'altra con il sito esposto verso l'interno.

Alternando queste due conformazioni, il trasportatore può legare su ciascun versante della cellula la

molecola da trasportare e trasferirla all'altro lato.

In presenza di un gradiente di concentrazione, si avrà maggiore probabilità di legame sul versante a maggiore

concentrazione e quindi il trasportatore catalizza un movimento netto del soluto secondo il suo gradiente

di concentrazione, cioè dal composto a maggiore concentrazione a quello a minore concentrazione.

Questo processo è termodinamicamente favorito e non richiede una fonte di energia esterna. Questo tipo

di trasporto prende anche il nome di diffusione facilitata o trasporto passivo.

La diffusione facilitata è un tipo di trasporto passivo che consente alle molecole non liposolubili di

attraversare la membrana cellulare con l'aiuto di trasportatori di membrana specifici.

1. È una Forma di Trasporto Passivo, Non Consuma Energia

Essendo un processo passivo, la diffusione facilitata non richiede energia sotto forma di ATP, poiché avviene

spontaneamente secondo il gradiente di concentrazione della molecola, cioè dalla zona di maggiore

concentrazione alla zona di minore concentrazione.

2. Molecole Non Liposolubili, Quindi Non in Grado di Attraversare le Membrane

Le molecole non liposolubili non possono attraversare direttamente il doppio strato lipidico perché la parte

idrofobica della membrana è una barriera per le molecole polari e cariche.

Per superare questa barriera, utilizzano proteine di membrana come proteine di canale o di trasporto, che

consentono loro di entrare o uscire dalla cellula senza dover dissolversi nei lipidi.

La diffusione facilitata è importante per trasportare queste molecole attraverso la membrana.

3. Utilizza Trasportatori di Membrana

La diffusione facilitata avviene grazie a proteine trasportatrici specifiche presenti nella membrana cellulare.

Queste proteine possono essere di due tipi:

• Proteine di canale: Formano un "canale" attraverso il quale possono passare piccole molecole e ioni

specifici.

• Proteine di trasporto: Si legano alla molecola da trasportare, cambiano conformazione, e la rilasciano

dall’altro lato della membrana.

4. Diffusione Favorita dal Gradiente di Concentrazione

La diffusione facilitata segue sempre il gradiente di concentrazione, cioè il movimento delle molecole

avviene dalla zona con concentrazione più alta a quella con concentrazione più bassa. Non va mai contro il

gradiente, quindi non può accumulare una sostanza contro la sua concentrazione.

5. Selettivo e Saturabile

La diffusione facilitata è selettiva, poiché le proteine di membrana sono specifiche per determinati tipi di

molecole o ioni.

Inoltre, è un processo saturabile: una volta che tutte le proteine di trasporto sono occupate, non possono

trasportare altre molecole fino a quando non si liberano, il che limita la velocità massima del trasporto.

6. Trasporta Glucosio, Acidi Grassi, Aminoacidi e Nucleotidi se Vi è un Gradiente di Concentrazione

Favorevole

La diffusione facilitata è utilizzata per il trasporto di molecole importanti come:

• Glucosio: Essenziale per il metabolismo energetico delle cellule, trasportato da specifici

trasportatori di glucosio (es. GLUT).

• Acidi grassi: Alcuni acidi grassi possono essere trasportati mediante diffusione facilitata, anche se

quelli a catena lunga richiedono un trasporto più complesso.

• Aminoacidi: Sono trasportati nelle cellule tramite trasportatori specifici, utili per la sintesi proteica.

• Nucleotidi: Come ATP e altri precursori del DNA e RNA, possono attraversare la membrana tramite

diffusione facilitata, sebbene la loro disponibilità dipenda dal gradiente di concentrazione.

In sintesi, la diffusione facilitata è un processo efficace che consente il passaggio di molecole non liposolubili,

senza consumo di energia, attraverso trasportatori specifici e sempre seguendo il gradiente di concentrazione.

L'immagine mostra i diversi tipi di trasporto attivo nelle cellule, con una suddivisione tra reazioni primarie e

reazioni secondarie:

1.Pompa Ionica (A - Reazione Primaria): La pompa ionica rappresentata è la Na+/K+ ATPasi. Questa proteina

utilizza ATP per trasportare attivamente 3 ioni sodio (Na⁺) all'esterno della cellula e 2 ioni potassio (K⁺)

all'interno, mantenendo un gradiente di concentrazione essenziale per la funzione cellulare.

2. Uniporto(B): Questo tipo di trasporto permette a una singola molecola (come glucosio o aminoacidi) di

attraversare la membrana seguendo il suo gradiente di concentrazione. Anche se non richiede direttamente

ATP, può essere associato ad altri trasporti che necessitano energia.

3. Simporto (C - Reazioni Secondarie): Nel simporto, due molecole diverse vengono trasportate insieme nella

stessa direzione. Un esempio è il trasporto di Na⁺ insieme a zuccheri o aminoacidi, che sfrutta il gradiente

di Na⁺ creato dalla pompa sodio-potassio.

4.Antiporto (D - Reazioni Secondarie): Qui due molecole vengono trasportate in direzioni opposte. Ad

esempio, il trasporto di Na⁺ e H⁺ o di Na⁺ e Ca²⁺, in cui il gradiente di sodio permette l’espulsione di un’altra

molecola, come gli ioni calcio.

Le reazioni primarie usano direttamente ATP, mentre le reazioni secondarie (come simporto e antiporto)

sfruttano l'energia del gradiente di ioni creato dalla pompa ionica.

L'immagine mostra un esempio di proteina carrier (o trasportatore) specifica per il glucosio, chiamata

glucosio permeasi, presente nei globuli rossi.

Funzionamento della Glucosio Permeasi

La glucosio permeasi è una proteina di trasporto che facilita il passaggio del glucosio attraverso la membrana

cellulare in maniera selettiva e passiva. Questo significa che il trasporto avviene senza consumo di energia

e segue il gradiente di concentrazione, cioè il glucosio si muove dalla zona a concentrazione più alta verso

quella a concentrazione più bassa.

Fosforilazione del Glucosio

Una volta che il glucosio entra nella cellula, viene immediatamente fosforilato (cioè, viene aggiunto un

gruppo fosfato) per formare glucosio-6-fosfato. Questo processo è importante per due motivi:

1. Prevenire il ritorno del glucosio: Il glucosio fosforilato non può attraversare la membrana, quindi

resta intrappolato all'interno della cellula.

2. Mantenere il gradiente di concentrazione: Poiché il glucosio che entra viene rapidamente

convertito in glucosio-6-fosfato, la concentrazione di glucosio libero all'interno della cellula resta

bassa, permettendo un continuo flusso di glucosio dall'esterno all'interno.

Vantaggio di questo Meccanismo

Questo meccanismo permette al glucosio di entrare rapidamente nella cellula senza accumularsi all'interno,

facilitando un costante apporto di glucosio per le funzioni cellulari, come la produzione di energia tramite la

glicolisi.

TRASPORTO SECONDARIO

traspo

Il rto secondario è un tipo di trasporto attivo che non richiede l’uso diretto di ATP.

1. Utilizzo di Proteine Carrier, non Pompe

Nel trasporto secondario sono coinvolte proteine carrier (trasportatori di membrana) invece delle pompe.

Queste proteine facilitano il movimento di molecole attraverso la membrana senza l’uso diretto di ATP.

2. Energia dal Potenziale Elettrochimico

Anziché utilizzare direttamente ATP, il trasporto secondario sfrutta l’energia del gradiente elettrochimico

creato da altri meccanismi attivi.

Ad esempio, il gradiente di ioni (come Na⁺) generato da una pompa ionica che utilizza ATP (come la pompa

sodio-potassio) può essere sfruttato da proteine carrier per trasportare altre molecole.

3. Tipi di Trasporto Secondario: Simporto e Antiporto

• Simporto: La proteina carrier trasporta due molecole nello stesso verso. Ad esempio, il trasportatore

Na⁺/glucosio, dove il glucosio entra insieme agli ioni sodio grazie al gradiente di Na⁺.

• Antiporto: La proteina carrier trasporta due molecole in direzioni opposte. Un esempio è il

trasportatore Na⁺/H⁺, dove il sodio entra mentre l’idrogeno esce, utilizzando il gradiente di Na⁺.

In sintesi, il trasporto secondario sfrutta l’energia immagazzinata nei gradienti elettrochimici, evitando così

il consumo diretto di ATP.

L'immagine illustra i meccanismi di trasporto secondario o accoppiato attraverso un doppio strato lipidico.

Ecco una spiegazione dei componenti e dei termini presenti nel diagramma:

1. Uniporto: Un meccanismo di trasporto in cui una singola molecola si muove attraverso la

membrana secondo gradiente di concentrazione. Qui non avviene un trasporto secondario.

2. Simporto: In questo trasporto secondario, due sostanze si muovono nella stessa direzione attraverso

la membrana. Una sostanza si muove secondo il proprio gradiente di concentrazione, fornendo

l'energia per trasportare l'altra sostanza contro gradiente ma il movimento avviene in questo caso

attraversando la membrana nella stessa direzione.

3. Antiporto: Un altro tipo di trasporto secondario, in particolare è un trasporto contemporaneo di due

specie ioniche o di altri soluti che si muovono si muovono in direzioni opposte.

Allo stesso modo, il movimento di una molecola secondo gradiente alimenta il movimento di

un’altra contro gradiente.

4. Ione co-trasportato: Si riferisce allo ione che si muove secondo gradiente, consentendo il trasporto

attivo di un'altra molecola contro il suo gradiente. Questo è tipicamente il meccanismo del trasporto

attivo secondario.

5. Doppio strato lipidico: Rappresenta la struttura della membrana cellulare dove avvengono questi

meccanismi di trasporto.

6. Trasporto secondario: Utilizza l’energia proveniente dal movimento dello ione secondo il proprio

gradiente (creato dal trasporto attivo primario) per spostare un'altra molecola contro il proprio

gradiente.

La nota in basso, "Il trasporto secondario utilizza l’energia che si origina dal flusso ionico secondo

gradiente," spiega che il trasporto secondario usa l'energia generata dal flusso ionico lungo il suo gradiente.

1. Uniporto (trasporto passivo)

• Definizione: Nel trasporto uniporto, una sola molecola o ione viene trasportato attraverso la

membrana cellulare, utilizzando la differenza di concentrazione (o gradiente di concentrazione).

• Meccanismo: La molecola si muove passivamente da una zona di alta concentrazione a una zona di

bassa concentrazione, senza il consumo diretto di energia (trasporto passivo). È un processo

spontaneo, guidato solo dal gradi