L'ambiente interno ed esterno di una cellula è caratterizzato da un continuo scambio di sostanze, che dovranno attraversare in una direzione o nell'altra la Membrana cellulare.
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Quando una sostanza è libera di attraversare liberamente la membrana, si parla di trasporto passivo. Al contrario, se la sostanza chimica dovrà impiegare una quota di energia (ATP) per attraversare la membrana, si parla di trasporto attivo.
Quando tra ambiente interno ed esterno di una cellula si crea una differenza di concentrazione (gradiente), le molecole presenti in concentrazione maggiore in uno dei due ambienti tenderanno a spostarsi spontaneamente nell'ambiente a minor concentrazione. Questo processo, spontaneo, rappresenta il trasporto passivo.
I fenomeni di trasporto passivo vengono classificati in:
La diffusione semplice consiste nel passaggio libero di piccole molecole e sostanze idrofobe attraverso la membrana, senza l'ausilio di Proteine di membrana o carrier. Il gradiente di concentrazione tra i due ambienti determinerà la velocità di spostamento.
Maggiore è la differenza di concentrazione tra i due ambienti, maggiore sarà la velocità di spostamento tra quello a minor concentrazione a quello a maggior concentrazione.
In questo caso (diffusione facilitata), le molecole biologiche possono attraversare liberamente la membrana ma con l'ausilio di Proteine di trasporto, in grado di facilitarne il trasporto e di velocizzarne il passaggio.
Nel processo di Osmosi, molecole di acqua si diffondono da un'ambiente a concentrazione di soluto minore a quella a concentrazione maggiore.
Può essere considerato un tipo specifico di diffusione facilitata e avviene nei casi in cui il passaggio di un soluto in base al gradiente (ambienti a concentrazioni diverse) è impossibile o impedito.
Come descritto in precedenza, il trasporto attivo consiste nel movimento di molecole contro il loro gradiente di concentrazione, grazie al supporto di proteine di trasporto o carrier e all'utilizzo di energia sotto forma di Adenosina trifosfato (ATP).
Le proteine di trasporto, nella maggior parte dei casi proteine transmembrana, agiscono come pompe per consentire il passaggio di molecole. Hanno siti di legame complementari a molecole specifiche. Ciò rende le proteine trasportatrici altamente selettive per molecole specifiche.
I siti di legame delle proteine di trasporto sono simili a quelli degli Enzimi. Questi siti di legame interagiscono con una molecola specifica, risultando altamente selettivi per il trasporto della stessa.
Le proteine transmembrana possono essere situate lungo l'intera lunghezza del doppio strato fosfolipidico della Membrana cellulare.
Le proteine complementari hanno configurazioni del sito attivo che si adattano alla configurazione del loro substrato (molecole specifiche).
Le fasi del trasporto attivo sono descritte di seguito:
Anche il trasporto facilitato, che è una forma di trasporto passivo, utilizza proteine trasportatrici. Tuttavia, le proteine trasportatrici necessarie per il trasporto attivo sono diverse, in quanto richiedono ATP, mentre quelle necessarie per la diffusione facilitata non ne hanno bisogno.
I tre tipi di trasporto attivo comprendono:
L'uniporto è il movimento di un tipo di molecola in una sola direzione. Si noti che l'uniporto può essere descritto nel contesto sia della diffusione facilitata, che è il movimento di una molecola lungo il suo gradiente di concentrazione, sia del trasporto attivo.
Il simporto è il movimento di due tipi di molecole nella stessa direzione. Il movimento di una molecola lungo il suo gradiente di concentrazione (di solito uno ione) è accoppiato al movimento dell'altra molecola contro il suo gradiente di concentrazione. Le proteine trasportatrici necessarie sono chiamate simporter.
L'antiporto è il movimento di due tipi di molecole in direzioni opposte. Le proteine trasportatrici necessarie sono chiamate antiporter.
L'assorbimento dei minerali nelle piante è un processo che basato proprio sul trasporto attivo. I minerali presenti nel terreno esistono in forma ionica, come gli ioni magnesio, sodio, potassio e nitrato. Questi sono tutti importanti per il metabolismo cellulare delle piante, compresa la crescita e la fotosintesi.
La concentrazione di ioni minerali è più bassa nel terreno rispetto all'interno delle Cellule dei peli radicali. A causa di questo gradiente di concentrazione, è necessario un trasporto attivo per pompare i minerali nella cellula del pelo radicale. Le proteine di trasporto, selettive per specifici minerali, mediano il trasporto attivo; si tratta di una forma di uniporto.
È possibile collegare questo processo di assorbimento dei minerali all'assorbimento dell'acqua. Il pompaggio di ioni minerali nel citoplasma della cellula radicale abbassa il potenziale idrico della cellula. In questo modo si crea un gradiente di potenziale idrico tra il terreno e la cellula pilifera, che determina l'osmosi.
L'osmosi è un processo definito come il movimento dell'acqua da un'area ad alto potenziale idrico a un'area a basso potenziale idrico attraverso una membrana parzialmente permeabile.
Poiché il trasporto attivo ha bisogno di ATP, si può capire perché le piante un eccesso di acqua possa causare un problema per la maggior parte delle piante. Le piante "sommerse" d'acqua non possono ottenere ossigeno e questo riduce fortemente il tasso di Respirazione aerobica. Ciò causa una minore produzione di ATP e quindi una minore disponibilità di ATP per il trasporto attivo necessario all'assorbimento dei minerali.
Le pompe sodio-potassio ATPasi (Na+/K+ ATPasi) sono abbondanti nelle Cellule nervose e nelle Cellule epiteliali dell'ileo. Questa pompa è un esempio di antiporter (proteina antiporto). 3 Na+ vengono pompati fuori dalla cellula per ogni 2 K + pompati dentro la cellula.
Il movimento di ioni generato da questo antiporter crea un gradiente elettrochimico. Questo è estremamente importante per i potenziali d'azione e per il passaggio del glucosio dall'ileo al sangue, come vedremo nella prossima sezione.
Il co-trasporto, detto anche trasporto attivo secondario, è un tipo di trasporto attivo che comporta il movimento di due molecole diverse attraverso una membrana. Il movimento di una molecola lungo il suo gradiente di concentrazione, di solito uno ione, è accoppiato al movimento di un'altra molecola contro il suo gradiente di concentrazione.
Il cotrasporto può essere sia simporto che antiporto, ma non uniporto. Questo perché il cotrasporto richiede due tipi di molecole, mentre l'uniporto ne coinvolge solo un tipo.
Il cotrasportatore utilizza l'energia del gradiente elettrochimico per guidare il passaggio dell'altra molecola. Ciò significa che l'ATP viene utilizzato indirettamente per il trasporto della molecola contro il suo gradiente di concentrazione.
L'assorbimento del glucosio avviene tramite cotrasporto a livello delle cellule epiteliali dell'ileo dell'intestino tenue. Si tratta di una forma di simporto, poiché l'assorbimento del glucosio nelle cellule epiteliali dell'ileo comporta il movimento di Na+ nella stessa direzione. Questo processo coinvolge anche la diffusione facilitata, ma il cotrasporto è particolarmente importante in quanto la diffusione facilitata è limitata quando si raggiunge l'equilibrio: il cotrasporto assicura l'assorbimento di tutto il glucosio!
Questo processo richiede tre principali proteine di membrana:
La pompa Na+/K+ ATPasi si trova nella membrana rivolta verso i capillari, in grado di portare glucosio fino alle cellule epiteliali. Come discusso in precedenza, per ogni 2K+ pompati nella cellula, 3Na+ vengono pompati fuori dalla cellula. Di conseguenza, si crea un gradiente di concentrazione, poiché l'interno della cellula epiteliale dell'ileo presenta una concentrazione di Na+ inferiore rispetto al lume dell'ileo.
Il cotrasportatore Na+/glucosio è situato nella membrana della cellula epiteliale rivolta verso il lume dell'ileo. Il Na+ si lega al cotrasportatore insieme al glucosio. Come risultato del gradiente di Na+, il Na+ diffonderà nella cellula lungo il suo gradiente di concentrazione. L'energia prodotta da questo movimento consente il passaggio del glucosio nella cellula contro il suo gradiente di concentrazione.
Il trasportatore del glucosio è situato nella membrana che si affaccia sul capillare. La diffusione facilitata consente al glucosio di spostarsi nel capillare lungo il suo gradiente di concentrazione.
Il trasporto passivo è una modalità di trasporto di sostanze chimiche attraverso le membrane biologiche, ed in cui la sostanza riesce ad attraversare la membrana liberamente, come nel caso della diffusione semplice o della diffusione facilitata.
Il trasporto attivo avviene quando una sostanza chimica ha bisogno di una determinata quantità di energia per attraversare una membrana biologica.
Il trasporto attivo è il trasporto di una specifica sostanza chimica attraverso una membrana biologica con utilizzo di energia.
Nel primo caso la sostanza in questione è libera di attraversare la membrana biologica, nel secondo caso sarà necessario l'utilizzo di energia per far sì che il trasporto attraverso la membrana avvenga.
Il trasporto attivo avviene attraverso le membrana biologiche.
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L'ambiente interno ed esterno di una cellula è caratterizzato da un continuo scambio di sostanze, che dovranno attraversare in una direzione o nell'altra la membrana cellulare. Questo fa sì che tutte le funzioni cellulare possano essere esercitate.
Quando si parla di trasporto passivo?
Quando una sostanza è libera di attraversare liberamente la membrana, si parla di trasporto passivo.
Quando si parla di trasporto attivo?
Se la sostanza chimica dovrà impiegare una quota di energia (ATP) per attraversare la membrana, si parla di trasporto attivo.
Come può essere descritto il trasporto passivo?
Quando tra ambiente interno ed esterno di una cellula si crea una differenza di concentrazione (gradiente), le molecole presenti in concentrazione maggiore in uno dei due ambienti tenderanno a spostarsi spontaneamente nell'ambiente a minor concentrazione.
Quali tra queste è una modalità di trasporto passivo?
Diffusione facilitata.
Quali tra queste è non una modalità di trasporto passivo?
Simporto.
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