Citologia - Trasporti attraverso la membrana plasmatica

Trasporti attraverso la membrana

Movimento di molecole e ioni attraverso la membrana plasmatica (plasmalemma). Le membrane cellulari agiscono da barriere semipermeabili per la maggior parte delle molecole. La membrana viene definita semipermeabile poiché permette il passaggio selettivo di sostanze. Tale proprietà rappresenta uno dei passaggi evolutivi più importanti delle cellule.

Tipologie di trasporto

• Diffusione passiva semplice (no energia)
• Diffusione passiva facilitata (no energia)
• Trasporto attivo (sì energia)

Il gradiente elettrochimico

Ogni cellula presenta un valore di potenziale di membrana dato dalla differenza di potenziale tra ambiente esterno e interno, rispetto alla membrana. Di conseguenza, la membrana presenterà lati con cariche differenti (a seconda del numero di ioni). La membrana dal lato citoplasmatico, di solito, ha un potenziale più negativo rispetto a quello esterno (più ioni/molecole negative rispetto all’esterno). Proprio per tale motivo esiste una forza elettrostatica che guida il movimento di ioni per mantenere il gradiente elettrochimico (forza che spinge la diffusione facilitata). In questo caso, quelli positivi verso l’interno della cellula e quelli negativi verso l’esterno.

Quindi, quando si tratta di diffusione di ioni/molecole cariche positivamente o negativamente, cioè di diffusione di soluti carichi attraverso una membrana, bisogna tenere conto del gradiente di concentrazione e della differenza di potenziale transmembrana.

Cationi e anioni

• Cationi
• Sodio Na⁺: Maggior concentrazione esterna
• Calcio Ca²⁺: Maggior concentrazione esterna
• Potassio K⁺: Maggior concentrazione interna
• Magnesio Mg²⁺: Maggior concentrazione esterna
• Idrogeno H⁺: Maggior concentrazione interna
• Anioni
• Cloro Cl^-: Maggior concentrazione esterna
• Anioni: Maggior concentrazione interna

Equilibrio e potenziale energetico

Ricorda: l'equilibrio è lo stato nel quale si attua l’equilibrio. L’obiettivo della diffusione di tutti i sistemi (la materia) è quello di equilibrare l’energia di tale sistema:

• Un sistema ad alta energia si definisce ad alto potenziale energetico;
• Un sistema a bassa energia si definisce a basso potenziale energetico.

Quando un sistema passa da uno stato ad alto potenziale energetico ad uno a basso potenziale energetico, tra i due si ha uno “scarto di potenziale”, definito differenza di potenziale (ddp). Grazie a tale ddp si crea il flusso di materia protagonista della diffusione. Quando la ddp scompare, significa che il sistema ha raggiunto l’equilibrio, di conseguenza la diffusione cessa.

Soluzioni e gradienti

Ricorda: Soluto + Solvente = Soluzione

• Soluto: particella presente in minore quantità;
• Solvente: particella presente in maggiore quantità.

Rispetto ad una soluzione di controllo:

• Le soluzioni ipertoniche sono quelle ricche di soluto;
• Le soluzioni ipotoniche sono quelle povere di soluto;
• Le soluzioni isotoniche hanno la stessa concentrazione di soluto della soluzione di controllo.

In questo caso, il confronto rispetto alla concentrazione di soluto viene fatto tra l’ambiente intracellulare e quello extracellulare. La differenza del gradiente di concentrazione dei due ambienti citati determinerà la direzione e la velocità della diffusione attraverso la membrana.

Alcune cellule possono attivamente controllare la...