Trasporti di membrana, Biologia cellulare ed elementi di genetica

Trasporto attraverso la membrana

Attraverso la membrana passano solo piccole molecole non cariche.

Trasporto passivo

Il trasporto passivo non richiede energia e può essere di due tipi. Il primo è la "diffusione semplice" di un soluto attraverso la membrana senza un trasportatore proteico, la seconda è la "diffusione facilitata" grazie all'aiuto di una proteina di trasporto. La diffusione di molecole dipende dalla concentrazione.

I trasportatori (carrier) costituiscono la principale modalità con cui le molecole organiche come gli zuccheri, amminoacidi e nucleotidi sono portati all'interno della cellula. Molti carrier hanno un ruolo fondamentale nell'esportazione di molecole fuori dalla cellula: i prodotti di scarto del metabolismo cellulare devono essere trasportati all'esterno prima che raggiungano un livello tossico.

• Uniporto: 1 trasportatore che trasporta 1 sostanza
• Simporto: 1 trasportatore che trasporta 2 sostanze nella stessa direzione
• Antiporto: 1 trasportatore che trasporta 2 sostanze in differenti direzioni

La membrana è semipermeabile: passa il solvente (es. H₂O) ma non il soluto (es. zucchero). Quando le concentrazioni di soluti tra i due lati della membrana sono uguali sono dette isotoniche. Se invece uno è più concentrato dell'altro, il primo si dice ipertonico e il secondo ipotonico. L'osmosi è il movimento dell'acqua attraverso la membrana volto a bilanciare la concentrazione dei soluti. Questo movimento è detto pressione osmotica.

Trasporto attivo

Il trasporto attivo richiede ATP e avviene contro gradiente di concentrazione, cioè dalla regione in cui sono meno concentrati alla regione in cui sono più concentrati. Il trasporto attivo può essere primario (usa energia direttamente per trasportare il soluto) o secondario (usa un gradiente per il trasporto di un soluto).

Una pompa è un tipo di trasportatore che accoppia direttamente una variazione di conformazione con una sorgente di energia come l'idrolisi dell'ATP. Queste pompe regolate dall'ATP possiedono un sito di legame per questa molecola: l'idrolisi dell'ATP fornisce energia e tale energia può essere utilizzata per trasportare i soluti contro gradiente di concentrazione.

Una pompa protonica è una proteina integrale di membrana capace di spostare protoni attraverso la membrana di una cellula, un mitocondrio, o altri compartimenti sub-cellulari. La pompa sodio-potassio, detta anche pompa Na⁺/K⁺ ATP dipendente, è un enzima che si trova nella membrana delle cellule. Trasporta gli ioni attraverso la membrana. Questo tipo di pompa ionica è il più chiaro esempio di trasporto attivo primario di sostanze attraverso la membrana.