La membrana cellulare

Materie:	Appunti
Categoria:	Biologia
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Data:	16.11.2001
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MEMBRANA CELLULARE: TRASPORTO ATTIVO E PASSIVO
Come per ogni tipo di trasformazione fisico-chimica non la si deve considerare possibile o impossibile, ma più o meno probabile fino all’estremamente improbabile anche per la diffusione dei soluti attraverso la membrana. Il citoplasma è in gran parte formato da acqua che porta in soluzione molecole e ioni di vario tipo. La struttura del doppio strato fosfolipidico è importante perché impedisce la fuoriuscita delle piccole molecole però, allo stesso tempo, crea anche impedimento all’ingresso di molecole dall’esterno, molecole indispensabili per il metabolismo della cellula e considerato ciò è necessario che essa possa rifornirsene oppure eliminarne alcune come rifiuti. Proprio per questo la membrana dispone di dispositivi per permettere e regolare il flusso di queste piccole molecole attraverso il suo spessore. I due parametri che influenzano la diffusibilità attraverso lo strato fosfolipidico sono la dimensione e la struttura molecolare:
-più la molecola è piccola più facilmente diffonderà;
-più la molecola è polare più difficilmente diffonderà.
Quindi le molecole apolari diffondono senza problemi, le molecole polari prive di carica elettrica diffondono solo se sono piccole, gli ioni carichi di elettricità anche se piccole non riescono ad attraversare la membrana. L’osmosi, ossia il libero fluire dell’acqua attraverso la membrana per equilibrare le concentrazioni, è possibile proprio perché essa, pur essendo polare, ha una molecola piccolissima. La diffusione dei soluti che attraversano il doppio strato è regolata dalla differenza di concentrazione del soluto in questione tra i due lati della membrana, questa differenza viene chiamata gradiente di concentrazione. Le molecole polari di dimensioni maggiori e gli ioni per la diffusione devono sfruttare i canali proteici. Per la diffusione degli ioni si deve tener presente che particelle cariche dello stesso segno si respingono e quelle cariche di segno opposto si attraggono; perciò se da un lato della membrana vi sono molte cariche negative saranno spinte ad attraversare la membrana verso quel lato solo le cariche positive mentre le altre saranno respinte e viceversa. Ciò si definisce gradiente di voltaggio. Perciò la diffusione degli ioni deve seguire due parametri: il gradiente di concentrazione e quello di voltaggio. In caso fossero concordi o facilitano o impediscono il passaggio; in caso fossero discordi la diffusione avverrà nel senso del gradiente maggiormente favorevole. Il parametro che tiene conto di entrambe queste variabili è detto gradiente elettrochimico. Il compito di consentire e regolare il flusso dei soluti è svolto da particolari proteine intrinseche.
Esistono tre tipi di trasporto transmembrana:
-trasporto passivo;
-trasporto facilitato;
-trasporto attivo.
IL TRASPORTO PASSIVO: si verifica per semplice diffusione poiché il flusso è diretto secondo i gradienti perciò avviene in modo spontaneo. In questo caso le proteine di membrana servono a delimitare un poro attraverso il quale passano i soluti di dimensione e carica appropriata, perciò vengono chiamate proteine-canale. Importante: questi canali son dotati di dispositivi di controllo che servono ad aprire e chiudere il passaggio in relazione alle necessità. In alcuni casi il dispositivo è munito di un recettore che si lega specificatamente ad una molecola-segnale e soltanto in presenza di questo legame il canale viene aperto. Questi vengono chiamati canali a controllo di ligando. In altri casi l’apertura si ha con spostamenti di ioni con variazione del potenziale elettrico di membrana e questi vengono detti canali di controllo di potenziale.
IL TRASPORTO FACILITATO: si verifica sempre seguendo i gradienti, ma le molecole di soluto si legano alle proteine che le fanno passare attraverso la membrana.
IL TRASPORTO ATTIVO: si ha solo quando il trasferimento dei soluti deve avvenire contro entrambi i gradienti perciò bisogna utilizzare energia che si può ottenere con la rottura di legami chimici in molecole donatrici di energia, oppure con il trasporto simultaneo(cotrasporto) di un’altra molecola o ione che sia energeticamente vantaggioso, oppure associando entrambi i meccanismi. Il cotrasporto può avvenire per entrambe le molecole nello stesso senso(simporto), oppure per passaggio di una da un lato della membrana e l’altra in senso opposto(antiporto). In questo caso le proteine di trasporto funzionano come pompe in genere azionate dall’idrolisi dell’ATP. La più importante è la pompa Sodio-Potassio(Na –K) ,che serve a determinare una differenza di potenziale elettrico ai due lati della membrana, da cui dipendono numerose attività cellulari.