trasporto attraverso la membrana cellulare mappa concettuale

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Il trasporto attraverso la membrana cellulare comprende i meccanismi con cui le cellule scambiano sostanze con l'ambiente esterno. La membrana plasmatica è un doppio strato fosfolipidico selettivamente permeabile: piccole molecole apolari attraversano per diffusione, mentre ioni e molecole polari necessitano di proteine di trasporto. I processi si dividono in trasporto passivo, che non richiede energia, e trasporto attivo, che consuma ATP. A questi si aggiungono l'endocitosi e l'esocitosi, che coinvolgono la formazione di vescicole.

Trasporto passivo e trasporto attivo
La distinzione fondamentale riguarda l'energia: il trasporto passivo avviene sempre lungo il gradiente di concentrazione, dal compartimento più concentrato a quello meno concentrato, e comprende la diffusione semplice e la diffusione facilitata. Il trasporto attivo, invece, sposta le sostanze contro gradiente e richiede energia, solitamente sotto forma di ATP. Esiste anche il trasporto attivo secondario, in cui l'energia non proviene direttamente dall'ATP ma dal gradiente elettrochimico di uno ione, tipicamente il sodio, generato in precedenza dalla pompa sodio-potassio. Confondere queste categorie è uno degli errori più comuni nello studio dell'argomento.

Diffusione semplice e diffusione facilitata
Entrambe sono forme di trasporto passivo, ma differiscono per il modo in cui le molecole attraversano il doppio strato. Nella diffusione semplice le sostanze passano direttamente attraverso i fosfolipidi: ciò è possibile solo per molecole piccole e apolari, come ossigeno, anidride carbonica e ormoni steroidei. Nella diffusione facilitata, invece, molecole polari o di dimensioni maggiori, come glucosio e amminoacidi, utilizzano proteine di trasporto specifiche. I canali ionici consentono un passaggio rapido e regolato, mentre le proteine vettoriali subiscono cambiamenti conformazionali e possono raggiungere la saturazione quando tutti i siti sono occupati.

Osmosi e tonicità
L'osmosi è la diffusione dell'acqua attraverso una membrana semipermeabile, verso la soluzione con maggiore concentrazione di soluti. Il comportamento della cellula dipende dalla tonicità della soluzione esterna: in un ambiente ipotonico l'acqua entra e la cellula si gonfia, mentre in un ambiente ipertonico l'acqua esce e la cellula si raggrinzisce. Le cellule animali sono particolarmente sensibili a questi squilibri, mentre le cellule vegetali resistono grazie alla parete cellulare, che genera pressione di turgore in condizioni ipotoniche e plasmolisi in condizioni ipertoniche. Questo concetto è essenziale per comprendere l'equilibrio idrico degli organismi.

Trasporto in massa: endocitosi ed esocitosi
Quando le sostanze sono troppo grandi per attraversare la membrana con proteine di trasporto, la cellula ricorre al trasporto in massa. L'endocitosi consiste nell'invaginazione della membrana plasmatica, che racchiude materiale extracellulare formando una vescicola: nella fagocitosi vengono ingerite particelle solide o batteri, nella pinocitosi liquidi e soluti disciolti, mentre l'endocitosi mediata da recettori è altamente specifica, come nel caso del colesterolo LDL. L'esocitosi, invece, fonde vescicole intracellulari con la membrana per rilasciare il contenuto, come nel caso di neurotrasmettitori ed enzimi digestivi.