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 i ioni come Na⁺, K⁺, Cl^-, I^-, Ca²⁺, H⁺. 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⁺.

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. Nella endocitosi si verifica un ingresso nella cellula di materiali attraverso una vescicole che si forma sulla membrana plasmatica. Si possono distinguere due tipi di endocitosi: la fagocitosi e la 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.