Il trasporto cellulare attivo e passivo è il trasferimento di soluti da un lato all'altro della membrana cellulare. Il trasporto è passivo quando non è richiesta alcuna fonte di alimentazione metabolico come ATP, mentre il trasporto lo è attivo quando si utilizza l'ATP come fonte di energia.
Le membrane cellulari sono composte principalmente da un doppio strato lipidico che rende difficile il passaggio di alcuni tipi di sostanze. Questa funzione barriera consente alla cellula di mantenere concentrazioni di soluti nel citosol diverse dall'ambiente extracellulare o dai compartimenti intracellulari..
| Trasporto passivo | Trasporto attivo | |
|---|---|---|
| Definizione | Trasferimento di soluto attraverso la membrana lipidica senza energia. | Trasferimento di soluti attraverso la membrana lipidica associata a una fonte di energia. |
| Gradiente di concentrazione | In favore. | Contro. |
| Proteine di membrana | Canali e trasportatori. | Trasportatori o pompe. |
| Forza motrice | Gradiente elettrochimico. | ATP. |
| Esempi | Trasporto dell'acqua tramite acquaporine. | Trasporto di ioni sodio Na+ con manico ATP sodio-potassio. |
Il trasporto passivo è il processo che consente il passaggio di molecole e ioni attraverso la membrana cellulare senza una fonte di energia.
Il gradiente di concentrazione o la differenza di concentrazione di una specie tra i due lati della membrana è l'impulso che determina il movimento e la direzione del trasporto passivo.
Quando il soluto è carico (positivo o negativo), anche la differenza di potenziale tra i due lati della membrana (potenziale di membrana) può guidare il trasporto. In questo caso, il gradiente di concentrazione e il gradiente elettrico combinati formano la forza motrice gradiente elettrochimico.
Generando una differenza nelle concentrazioni ioniche attraverso lo strato lipidico, la membrana cellulare può immagazzinare energia potenziale sotto forma di gradienti elettrochimici. I gradienti elettrochimici vengono utilizzati per:
Le molecole e gli ioni possono passare attraverso la membrana passivamente attraverso diversi meccanismi: diffusione semplice, diffusione facilitata o osmosi.
Piccole molecole non polari come l'ossigeno ODue e anidride carbonica CODue si dissolvono facilmente nelle membrane lipidiche. Piccole molecole polari scariche come l'acqua HDueO e l'urea si diffondono anche attraverso la membrana in modo lento o limitato. In generale, le molecole lipofile o simili ai grassi possono attraversare la membrana per semplice diffusione.
Le cellule hanno sviluppato meccanismi per il trasferimento di molecole e ioni idrosolubili attraverso la membrana. Attraverso proteine transmembrana specializzate (attraversano la membrana) vengono trasportati ioni e molecole. Poiché la diffusione da una concentrazione più alta a una concentrazione più bassa avviene con l'ausilio di "passaggi", si parla di diffusione facilitata. Quindi:
Le due classi principali di proteine di membrana che facilitano il movimento delle molecole dentro e fuori attraverso la membrana lipidica sono:
L'osmosi è il movimento dell'acqua attraverso una membrana semipermeabile, quando da un lato c'è un soluto che non può attraversare la membrana. Solo il movimento dell'acqua si verifica nell'osmosi.
Il trasporto attivo è il processo mediante il quale la cellula trasporta il materiale contro il suo gradiente di concentrazione, utilizzando l'ATP come fonte di energia..
Almeno tre tipi di proteine sono descritti nelle cellule con la capacità di effettuare il trasporto attivo. Di seguito la sua descrizione.
Le pompe ATP effettuano il trasporto dei soluti accoppiato all'idrolisi dell'ATP, cioè l'ATP rilascia un gruppo fosfato (PO4-3) e diventa ADP. L'energia rilasciata nell'idrolisi è ciò che "pompa" il soluto da un lato all'altro della membrana..
Il trasporto attivo guidato dall'idrolisi dell'ATP è anche noto come trasporto attivo primario.
Esistono tre tipi di pompe ATP:
Il trasporto di uno ione o di una molecola è concomitante con un altro soluto. In questo caso, il soluto in concentrazione più elevata su un lato della membrana passa sull'altro lato e favorisce il movimento del soluto dalla concentrazione inferiore a quella superiore. Vengono anche chiamati trasportatori guidati da gradiente ionico trasporto attivo secondario.
È effettuato da proteine di trasporto note come symporter e anti-carrier. UN symporter o cotrasportatore trasporta un soluto seguendo il suo gradiente di concentrazione nella stessa direzione di un altro soluto contro il gradiente di concentrazione.
Ad esempio, il cotrasportatore del glucosio sodio-dipendente dell'intestino tenue. In questo caso, il glucosio e il sodio dall'interno dell'intestino vengono assorbiti nella cellula intestinale..
Le cellule epiteliali dell'intestino o del rene hanno un gran numero di simpatizzanti guidati dal gradiente dello ione sodio Na.+, essendo più concentrato all'esterno della cella.
Nei batteri, il trasporto del lattosio è accoppiato al trasporto di ioni idrogeno H+.
UN anti-vettore o scambiatore esegue il trasferimento dei soluti in direzioni opposte. Ad esempio, l'antivettore Na sodio / protone+/ H+ il sodio entra nella cellula e il protone esce dall'esterno.
Prevalentemente nei batteri e negli archaea, questo trasporto di soluti avviene da concentrazioni inferiori a concentrazioni maggiori grazie alla cattura dell'energia luminosa. Ad esempio, le batteriorodopsine e le alorodopsine sono pompe protoniche attivate dalla luce..
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