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Nel caso di trasporto attivo, verrà consumata energia per svolgere l'attività di trasporto. Nel caso di trasporto passivo, non sarà necessario l'utilizzo di energia. Infatti, la membrana lascia passare le sostanza rimanendo, per l'appunto, passiva.
In questo articolo potrai approfondire alcuni degli aspetti principali legati al trasporto di sostanze nelle cellule.
Diffusione semplice o passiva
Come accennato, la diffusione semplice o passiva rappresenta un processo che non comporta alcun dispendio energetico per la cellula. Difatti, in questo caso il trasporto di sostanze seguirà le leggi naturali della fisica: molecole disciolte nei gas e nei liquidi tendono a muoversi in maniera casuale e a distribuirsi in maniera uniforme.
Pertanto, le molecole in grado di attraversare la membrana liberamente, possono diffondersi al suo interno in un senso o nell'altro (dall'interno all'esterno o dall'esterno all'interno).
L'effetto finale è costituito dal passaggio di molecole dalle zone a più alta concentrazione a quelle a minor concentrazione (gradiente di concentrazione). Ciò avviene fino al raggiungimento di una concentrazione uniforme in tutto il volume del liquido.
La membrana cellulare lascia diffondere gas come ossigeno e anidride carbonica, ma anche sostanze liposolubili.
Osmosi
Per osmosi si intende il meccanismo di trasporto che implica il movimento di molecole di acqua o altro solvente attraverso una membrana semipermeabile (in questo caso la membrana cellulare), permeabile al solvente (acqua) ma non alle molecole disciolte in esso (come, ad esempio i nutrienti, definiti soluti in questo caso).
Quindi, l'acqua si muoverà nella direzione a maggior concentrazione fino al raggiungimento di un equilibrio, in cui le particelle di soluto interagiranno allo stesso modo con le molecole di solvente e ne impediranno il flusso.
Poiché l'osmosi un meccanismo di diffusione semplice, esso non comporta utilizzo di energia.
Trasporto attivo o mediato
Molte delle sostanze importanti per la cellula non sono permeabili al doppio strato fosfolipidico della membrana cellulare (ad esempio zuccheri e aminoacidi). Allo stesso modo alcuni metaboliti di scarto (sostanze di rifiuto) della cellula non riescono a passare in maniera passiva dall'ambiente interno a quello esterno.
A tal proposito esistono specifiche proteine situate nella membrana stessa, definite "carrier" o trasportatori.
La sostanza che dovrà essere trasportata verrà legata alla proteina carrier ed in seguito ad alcuni cambiamenti strutturali della proteina, sarà possibile trasportare all'interno della cellula la sostanza target.
Un esempio di trasporto tramite proteina carrier è quello della carnitina nel metabolismo degli acidi grassi nelle prime fasi della beta ossidazione. Difatti, gli acidi grassi una volta attivati dovranno essere trasportati all'interno del mitocondrio per poter essere ossidati tramite la beta-ossidazione. Questo trasporto avviene tramite un trasportatore: la carnitina.
In breve, la proteina di trasporto "accetta" la sostanza sulla superficie della membrana, la veicola all'interno della cellula per poi liberala e ritornare di nuovo sulla superficie della membrana cellulare per accettare nuove sostanza in arrivo.
Alcune proteine di trasporto sono costituite da specifici canali in grado di permettere a sostanze idrosolubili di attraversare la membrana fosfolipidica, permettendo una diffusione facilitata di queste sostanze. Tuttavia, questi meccanismi sono altamente specifici ed ogni trasportatore è specializzato nel trasporto di specifiche sostanze. Esistono quindi diversi carrier per sostanze diverse. La diffusione facilitata non comporta l'utilizzo di energia.
Viceversa, il trasporto attivo rappresenta un processo di diffusione che comporta il consumo di energia poichè avviene in direzione opposta rispetto a quelle che sono le leggi della fisica (contro gradiente).
Un esempio di trasporto attivo è la pompa sodio-potassio. Questa proteina trasporta gli ioni potassio all'interno della cellula (in cui sono già più concentrati) ed espelle in parallelo ioni sodio, che sono più concentrati all'esterno della cellula. Tale processo avviene contro gradiente di concentrazione e richiede l'utilizzo di ATP.
Puoi immaginare di dover spostare acqua dal basso verso l'alto. Per far ciò sarà necessaria una pompa che consuma energia.
Endocitosi ed esocitosi
L'endocitosi rappresenta un processo attraverso il quale materiale specifico viene inglobato dalla membrana, circondando il materiale da introdurre, per poi racchiuderlo in una vescicola che si libera all'interno della cellula, nel citoplasma.
Questo processo richiede un notevole consumo di energia e viene impiegato per il trasporto di materiale di dimensioni elevate dall'esterno all'interno della cellula. Quando il materiale è solido di parla di fagocitosi, quando è liquido, di pinocitosi.
Endocitosi: processo attraverso il quale sostanze di grandi dimensioni vengono inglobate all'interno della cellula tramite vescicole formate dall'introflessione della membrana cellulare.
L'esocitosi rappresenta il processo inverso rispetto all'endocitosi, ovvero, le vescicole contenute nel citoplasma si fondono con la membrana per poi liberare all'esterno della cellula le sostanze in esse contenute.
Questo processo si verifica ad esempio nelle cellule del sistema nervoso, in cui specifiche molecole (neurotrasmettitori) vengono liberate all'esterno per esocitosi in risposta all'impulso nervoso.
Esocitosi: processo attraverso il quale vescicole contenenti sostanze da espellere tendono a fondersi con la membrana cellulare per poi liberare il contenuto all'esterno della cellula.
Trasporto cellulare - Punti chiave
- Il trasporto di sostanze all'interno di una cellula avviene con la partecipazione attiva o passive della membrana cellulare.
- Nel trasporto attivo verrà consumata energia per svolgere l'attività di trasporto. Nel trasporto passivo non sarà necessario l'utilizzo di energia.
- La diffusione semplice o passiva, rappresenta un processo che non comporta alcun dispendio energetico per la cellula.
- L'osmosi un meccanismo di diffusione semplice e non comporta utilizzo di energia.
- Il trasporto attivo, rappresenta un processo di diffusione che comporta il consumo di energia, poichè avviene in direzione opposta rispetto a quelle che sono le leggi della fisica (contro gradiente).
- L'endocitosi rappresenta un processo attraverso il quale materiale specifico viene inglobato dalla membrana, circondando il materiale da introdurre, per poi racchiuderlo in una vescicola che si libera all'interno della cellula, nel citoplasma.
- L'esocitosi rappresenta il processo inverso rispetto all'endocitosi, ovvero, le vescicole contenute nel citoplasma si fondono con la membrana per poi liberare all'esterno della cellula le sostanze in esse contenute.
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Domande frequenti riguardo Trasporto cellulare
Quali sono i meccanismi di trasporto?
Il trasporto di sostanze all'interno di una cellula avviene con la partecipazione attiva o passive della membrana cellulare. Nel primo caso, trasporto attivo, verrà consumata energia per svolgere l'attività di trasporto. Nel secondo caso, trasporto passivo non sarà necessario l'utilizzo di energia. Infatti la membrana lascia passare le sostanza rimanendo, per l'appunto, passiva.
Che cosa sono i meccanismi di trasporto cellulare?
Per poter svolgere tutte le normali funzioni fisiologiche, il nostro organismo ha bisogno di un continuo supporto e interscambio tra cellule dei tessuti ed ambiente esterno.
Il trasporto di sostanze all'interno di una cellula avviene con la partecipazione attiva o passive della membrana cellulare.
Quali sono i meccanismi di trasporto passivo?
La diffusione semplice o passiva rappresenta un processo che non comporta alcun dispendio energetico per la cellula. Difatti, in questo caso il trasporto di sostanze segue le leggi naturali della fisica: molecole disciolte nei gas e nei liquidi tendono a muoversi in maniera casuale e a distribuirsi uniformemente.
Come funziona il trasporto di membrana?
Il trasporto di sostanze all'interno di una cellula avviene con la partecipazione attiva o passive della membrana cellulare. Nel caso di trasporto attivo, verrà consumata energia per svolgere l'attività di trasporto. Nel caso di trasporto passivo, non sarà necessario l'utilizzo di energia. Infatti, la membrana lascia passare le sostanza rimanendo, per l'appunto, passiva.
Qual è la differenza tra trasporto attivo e passivo?
Nel primo caso, trasporto attivo, verrà consumata energia per svolgere l'attività di trasporto. Nel secondo caso, trasporto passivo non sarà necessario l'utilizzo di energia. Infatti la membrana lascia passare le sostanza rimanendo, per l'appunto, passiva.
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