- Cos'è il trasporto attivo?
- Trasporto attivo primario
- Trasporto attivo secondario
- Co-trasportatori
- Differenza tra esocitosi e trasporto attivo
- Riferimenti
Il trasporto attivo è un tipo di cellula di trasporto mediante il quale le molecole di soluto si muovono attraverso la membrana cellulare, da un'area con una minore concentrazione di soluti a un'area in cui la concentrazione di questi è più alta.
Ciò che accade naturalmente è che le molecole si spostano dal lato dove sono più concentrate a quello dove sono meno concentrate; È ciò che avviene spontaneamente senza che nel processo venga applicato alcun tipo di energia. In questo caso, si dice che le molecole si muovano verso il basso nel gradiente di concentrazione.
Al contrario, nel trasporto attivo le particelle si muovono contro il gradiente di concentrazione e di conseguenza consumano energia dalla cellula. Questa energia normalmente proviene dall'adenosina trifosfato (ATP).
Le molecole disciolte a volte hanno una concentrazione più alta all'interno della cellula che all'esterno, ma se il corpo ne ha bisogno, queste molecole vengono trasportate all'interno dalle proteine trasportatrici presenti nella membrana cellulare.
Cos'è il trasporto attivo?
Per capire in cosa consiste il trasporto attivo, è necessario capire cosa accade su entrambi i lati della membrana attraverso cui avviene il trasporto.
Quando una sostanza si trova in concentrazioni diverse sui lati opposti di una membrana, si dice che esiste un gradiente di concentrazione. Poiché gli atomi e le molecole possono essere caricati elettricamente, possono anche formarsi gradienti elettrici tra i compartimenti su entrambi i lati della membrana.
Il movimento ionico è selettivo per cationi o anioni a causa delle dimensioni del poro e della sua polarizzazione. Quando due anioni passano dall'interno all'esterno della cella, l'esterno cambia da +5 a +3. Fonte: Wikimedia commons. Autore: Methylisopropylisergamide.
C'è una differenza di potenziale elettrico ogni volta che c'è una netta separazione delle cariche nello spazio. In effetti, le cellule viventi hanno spesso quello che viene chiamato potenziale di membrana, che è la differenza di potenziale elettrico (voltaggio) attraverso la membrana, che è causata da una distribuzione irregolare delle cariche.
I gradienti sono comuni nelle membrane biologiche, quindi il dispendio energetico è spesso necessario per spostare determinate molecole contro questi gradienti.
L'energia viene utilizzata per spostare questi composti attraverso proteine che sono inserite nella membrana e che funzionano come trasportatori.
Se le proteine inseriscono molecole contro il gradiente di concentrazione, è un trasporto attivo. Se il trasporto di queste molecole non richiede energia, si dice che il trasporto è passivo. A seconda della provenienza dell'energia, il trasporto attivo può essere primario o secondario.
Trasporto attivo primario
Il trasporto attivo primario è quello che utilizza direttamente una fonte di energia chimica (ad esempio, ATP) per spostare le molecole attraverso una membrana contro il suo gradiente.
Uno degli esempi più importanti in biologia per illustrare questo meccanismo di trasporto attivo primario è la pompa sodio-potassio, che si trova nelle cellule animali e la cui funzione è essenziale per queste cellule.
La pompa sodio-potassio è una proteina di membrana che trasporta il sodio fuori dalla cellula e il potassio nella cellula. Per effettuare questo trasporto la pompa richiede energia dall'ATP.
Trasporto attivo secondario
Il trasporto attivo secondario è quello che utilizza l'energia immagazzinata nella cellula, questa energia è diversa dall'ATP e da qui nasce la sua distinzione tra i due tipi di trasporto.
L'energia utilizzata dal trasporto attivo secondario proviene dai gradienti generati dal trasporto attivo primario e può essere utilizzata per trasportare altre molecole contro il loro gradiente di concentrazione.
Ad esempio, aumentando la concentrazione di ioni sodio nello spazio extracellulare, a causa del funzionamento della pompa sodio-potassio, viene generato un gradiente elettrochimico dalla differenza di concentrazione di questo ione su entrambi i lati della membrana.
In queste condizioni, gli ioni sodio tenderebbero a muoversi lungo il loro gradiente di concentrazione e ritornerebbero all'interno della cellula attraverso le proteine trasportatrici.
Co-trasportatori
Questa energia dal gradiente elettrochimico del sodio può essere utilizzata per trasportare altre sostanze contro i loro gradienti. Quello che accade è un trasporto condiviso e viene effettuato da proteine trasportatrici chiamate co-trasportatori (perché trasportano due elementi contemporaneamente).
Un esempio di un importante co-trasportatore è la proteina di scambio sodio-glucosio, che trasporta i cationi di sodio lungo il suo gradiente e, a sua volta, utilizza questa energia per entrare nelle molecole di glucosio contro il suo gradiente. Questo è il meccanismo attraverso il quale il glucosio entra nelle cellule viventi.
Nell'esempio precedente, la proteina co-trasportatrice sposta i due elementi nella stessa direzione (all'interno della cellula). Quando entrambi gli elementi si muovono nella stessa direzione, la proteina che li trasporta viene chiamata simulatore.
Tuttavia, i co-trasportatori possono anche spostare i composti in direzioni opposte; in questo caso, la proteina trasportatrice è chiamata anti-vettore, sebbene siano anche conosciuti come scambiatori o contro-trasportatori.
Un esempio di anti-vettore è lo scambiatore sodio-calcio, che svolge uno dei processi cellulari più importanti nella rimozione del calcio dalle cellule. Utilizza l'energia del gradiente di sodio elettrochimico per mobilitare il calcio all'esterno della cellula: un catione di calcio esce ogni tre cationi di sodio che entrano.
Differenza tra esocitosi e trasporto attivo
L'esocitosi è un altro importante meccanismo di trasporto cellulare. La sua funzione è quella di espellere il materiale residuo dalla cellula al fluido extracellulare. Nell'esocitosi, il trasporto è mediato dalle vescicole.
La principale differenza tra esocitosi e trasporto attivo è che nell'esositosi la particella da trasportare è avvolta in una struttura circondata da una membrana (la vescicola), che si fonde con la membrana cellulare per rilasciare il suo contenuto all'esterno.
Nel trasporto attivo gli articoli da trasportare possono essere spostati in entrambe le direzioni, verso l'interno o verso l'esterno. Al contrario, l'esocitosi trasporta il suo contenuto solo verso l'esterno.
Infine, il trasporto attivo coinvolge le proteine come mezzo di trasporto, non le strutture membranose come nell'esocitosi.
Riferimenti
- Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K. & Walter, P. (2014). Biologia molecolare della cellula (6a ed.). Garland Science.
- Campbell, N. & Reece, J. (2005). Biologia (2a ed.) Pearson Education.
- Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., Amon, A. & Martin, K. (2016). Biologia cellulare molecolare (8 ° ed.). WH Freeman and Company.
- Purves, W., Sadava, D., Orians, G. & Heller, H. (2004). Vita: la scienza della biologia (7 ° ed.). Sinauer Associates e WH Freeman.
- Solomon, E., Berg, L. & Martin, D. (2004). Biologia (7 ° ed.) Cengage Learning.