Processi passivi diffusione e osmosi

Processi passivi: diffusione e osmosi

Nei processi passivi il trasporto delle molecole attraverso la membrana avviene senza apporto di energia e secondo gradiente. Due sono i meccanismi cellulari di trasporto passivo: la diffusione e l'osmosi.

Diffusione

Per diffusione si intende un processo passivo in cui una sostanza si sposta da un punto a un altro in virtù della sua energia cinetica e secondo il gradiente di concentrazione: le particelle della sostanza procedono quindi dalla regione a più alta concentrazione verso la regione a più bassa concentrazione (e non viceversa). Dopo un certo intervallo di tempo si raggiunge tuttavia l'equilibrio, vale a dire la sostanza è ugualmente distribuita in tutta la soluzione e il gradiente si azzera. Il processo di diffusione può verificarsi all'interno di una soluzione ma anche attraverso una membrana permeabile alla sostanza (come nella cellula).

Nelle cellule la diffusione può avvenire secondo due modalità: diffusione semplice e la diffusione facilitata.

Diffusione semplice

Nella diffusione semplice le sostanze possono diffondere attraverso la membrana plasmatica in due modi: se sono liposolubili diffondono attraverso il doppio strato fosfolipidico (es. ossigeno, CO₂, acidi grassi, steroidi, vitamine liposolubili, acqua, urea), se sono ioni diffondono attraverso i pori dei canali ionici di membrana formati dalle proteine integrali (es. di canali ionici più comuni sono quelli selettivi per ioni potassio, K⁺, e cloro, Cl^-, meno numerosi invece quelli per ioni sodio, Na⁺, e ioni calcio, Ca²⁺).

Un esempio di diffusione semplice mediante doppio strato lipidico si ha nello scambio O₂/CO₂ che avviene nella respirazione polmonare, tra il sangue e le cellule alveolari nella espirazione e tra il sangue e l'aria presente negli alveoli polmonari nella inspirazione.

Diffusione facilitata

Nella diffusione facilitata alcune sostanze non sono in grado di diffondere via canale ionico o attraverso il doppio strato lipidico, e hanno perciò bisogno di legarsi a una proteina di trasporto specifica (carrier) su un lato della membrana per essere poi liberate sull’altro lato. Nel processo la proteina carrier subisce una modificazione nella forma; esempi di sostanze che si muovono per diffusione facilitata sono il glucosio, il fruttosio, il galattosio, alcune vitamine. Sia nella diffusione semplice che in quella facilitata il trasporto della sostanza avviene secondo gradiente e senza dispendio energetico.

Osmosi

L'osmosi è un processo che consiste nel passaggio netto di acqua attraverso una membrana a permeabilità selettiva (semipermeabile), come è quella plasmatica. Come è noto l’acqua tende per osmosi a diffondere da un’area a più elevata concentrazione di acqua verso un’area a più bassa concentrazione di acqua, così come da un’area a bassa concentrazione di soluto verso un’area a elevata concentrazione di soluto.

L’osmosi nelle cellule avviene a due livelli: le molecole d’acqua possono passare la membrana plasmatica attraverso il doppio strato lipidico ma anche mediante le proteine integrali di membrana che funzionano come canali.

Viene detta pressione osmotica la forza esercitata sulla membrana plasmatica da una soluzione contenente particelle di soluto che non riescono ad attraversare la membrana. Tale pressione dipende dalla concentrazione delle particelle di soluto: maggiore risulta la concentrazione di soluto tanto maggiore è la pressione osmotica esercitata dalla soluzione. Nella cellula la pressione osmotica del citosol si equivale con quella esercitata dal fluido interstiziale che circonda le cellule, per questo il volume e la forma delle cellule rimangono normali, e le cellule non vanno incontro a restringimento né a rigonfiamento.