Il Trasporto attivo È il movimento delle sostanze da un lato all'altro delle membrane cellulari contro il loro gradiente di concentrazione, cioè da dove sono meno concentrate a dove sono più concentrate. Poiché non si verifica spontaneamente, è un processo che di solito richiede energia.
Tutte le cellule che esistono in natura sono delimitate da una membrana lipidica che si comporta come una barriera semipermeabile, cioè permette il passaggio di alcune sostanze e impedisce il passaggio di altre dall'interno verso l'esterno e viceversa.
Un gran numero di molecole si muovono per trasporto passivo da un lato all'altro delle cellule, ma una parte importante dei meccanismi cellulari e, quindi, della vita di per sé dipendono dal trasporto attivo di ioni e molecole come glucosio, sodio, potassio, calcio, tra molti altri.
Poiché il trasporto attivo non è un processo energeticamente favorevole (è “in salita), di solito è accoppiato, direttamente o indirettamente, ad un altro processo che è, come una reazione di ossidazione, di idrolisi dell'ATP, al flusso di specie chimiche a favore della sua gradiente, all'assorbimento della luce solare, ecc..
Il movimento di molecole o sostanze da un lato all'altro delle membrane cellulari può avvenire in due modi:
Il trasporto attivo primario è quello in cui il trasporto di una molecola contro il suo gradiente chimico (con conseguente accumulo su un lato della membrana) è direttamente accoppiato a una reazione chimica esergonica, cioè a una reazione in cui viene rilasciata Energia.
Gli esempi più comuni di trasporto attivo primario sono rappresentati principalmente da quelli che utilizzano l'energia rilasciata durante l'idrolisi dell'adenosina trifosfato (ATP), molecola considerata la più importante moneta energetica cellulare..
Le cellule animali, ad esempio, muovono o trasportano attivamente (contro il loro gradiente) ioni sodio (Na +) e potassio (K +), utilizzando una struttura proteica di trasporto molto speciale nota come pompa sodio-potassio. Questo è responsabile dell'espulsione degli ioni di sodio e dell'introduzione di ioni di potassio nella cellula, mentre idrolizza l'ATP.
È importante tenere presente che molte delle proteine che partecipano a questo tipo di trasporto sono chiamate "pompe".
Le concentrazioni di sodio e potassio sono diverse nelle cellule animali: il potassio si trova in concentrazioni più elevate a livello intracellulare, rispetto all'ambiente esterno, e il sodio è meno concentrato all'interno della cellula che all'esterno. Il suo trasporto attivo grazie alla pompa sodio / potassio è il seguente:
In generale, il trasporto attivo primario raggiunge la creazione di gradienti elettrochimici importanti da più punti di vista per l'attività cellulare..
Il trasporto attivo secondario è il trasporto di una molecola o di un soluto contro il suo gradiente elettrico o di concentrazione (processo endergonico, che richiede energia) che si accoppia con il trasporto di un'altra molecola a favore del suo gradiente (processo esergonico, che rilascia energia).
La particolarità di questo tipo di trasporto attivo ha a che fare con il fatto che il gradiente della molecola che apparentemente si muove per trasporto passivo era precedentemente stabilito da un processo di trasporto attivo primario, cioè utilizzava anche energia.
Il trasporto attivo primario di ioni caricati positivamente o negativamente stabilisce un gradiente elettrochimico all'interno della cellula; questo tipo di trasporto è generalmente considerato un meccanismo di "immagazzinamento dell'energia"..
Il motivo dell'affermazione precedente è dovuto al fatto che quando gli stessi ioni che sono stati attivamente trasportati vengono mobilitati dal trasporto passivo, o ciò che è lo stesso, a favore del loro gradiente di concentrazione, l'energia viene rilasciata, poiché è un processo esergonico.
Il trasporto attivo secondario è chiamato in questo modo perché utilizza l'energia “immagazzinata” sotto forma di un gradiente di concentrazione ionica (che è stato stabilito dal trasporto attivo primario), per spostare altre molecole contro il suo gradiente di concentrazione nello stesso momento in cui viene prodotto. trasporto passivo di quelli introdotti per la prima volta dal trasporto primario.
Di solito le proteine che partecipano a questo tipo di trasporto attivo lo sono cotrasportatori che utilizzano l'energia contenuta nei gradienti elettrochimici. Questi cotrasportatori possono muovere le molecole nella stessa direzione (simpatizzanti) o in direzioni opposte (anti-portatori).
Un buon esempio del "cotrasporto" attivo secondario di tipo "symport" è quello svolto dal cotrasportatore sodio / glucosio nella membrana cellulare delle cellule presenti nella mucosa intestinale degli animali.
Questo trasportatore sposta gli ioni sodio lungo il suo gradiente di concentrazione nella cellula, nello stesso momento in cui trasporta le molecole di glucosio nella cellula, contro il suo gradiente di concentrazione..
Il trasporto attivo è un processo di fondamentale importanza per la vita cellulare, per il quale si possono citare un gran numero di esempi, tra cui:
Il trasporto attivo, in generale, è un meccanismo di trasporto estremamente importante per tutte le cellule, sia procarioti (batteri e archaea) che eucarioti (animali, piante e funghi).
Il trasporto attivo primario è solitamente mediato da un tipo di proteina o complesso proteico noto come "pompe", di cui le pompe "mosse" o "spinte" dall'energia derivata dall'ATP sono le più rilevanti.
Queste proteine sono essenzialmente responsabili del movimento degli ioni contro il loro gradiente di concentrazione, utilizzando l'energia rilasciata dall'idrolisi dell'ATP..
Tutte queste pompe hanno solitamente nella loro struttura differenti siti di legame all'ATP, generalmente sul lato della membrana dove si trovano rivolte verso il citosol e in base a questi siti di legame e all'identità delle subunità che le compongono, ne esistono di differenti tipologie a partire dal bombe trasportatori:
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