Il trasporto attraverso la membrana cellulare
La membrana plasmatica delle cellule è costituita da un doppio strato fosfolipidico. Per la sua natura chimica essa è permeabile solo ad alcune sostanze. La possibilità di attraversarla dipendono:
– dalle dimensioni della sostanza che deve passare;
– dal carattere polare o apolare della sostanza.
Le sostanze polari sono idrofile, hanno cioè affinità con l’acqua e quindi passano con difficoltà attraverso la membrana. Solo quelle di ridotte dimensioni sono in grado di passare, come l’acqua e l’urea (quest’ultima di solito esce dalla cellula in quanto sostanza di scarto delle cellule). Le sostanze apolari sono idrofobe ed anche lipofile, hanno quindi affinità con la porzione lipidica della membrana; sono perciò in grado di passare senza difficoltà. É il caso dell’anidride carbonica e dell’ossigeno. Le sostanze che non riescono a passare sono le grosse molecole polari, come il glucosio, gli amminoacidi o i nucleotidi, e gli ioni.
Il meccanismo per mezzo del quale le sostanze sono in grado di passare attraverso la membrana è la diffusione semplice, cioè il movimento di particelle dall’ambiente in cui sono più concentrate a quello in cui lo sono meno. Questo tipo di trasporto viene definito passivo perché avviene senza dispendio di energia. Quando le concentrazioni tra l’ambiente esterno e l’ambiente interno della cellula si equivalgono si raggiunge il cosiddetto equilibrio dinamico.
La membrana plasmatica non è costituita solo dal doppio strato di fosfolipidi; in essa sono immerse delle proteine che hanno il compito di permettere il passaggio di sostanze che altrimenti non potrebbero attraversarla e ciò accade perché la cellula richiede il passaggio di un gran numero di sostanze. Quando le sostanze passano senza dispendio di energia seguendo il gradiente di concentrazione attraverso le cosiddette proteine canale si parla di diffusione facilitata. Queste proteine hanno la capacità di riconoscere una specifica sostanza, di legarla e cambiare conformazione per rilasciarla dall’altro lato.
A volte le sostanze necessarie alla cellula passano attraverso la membrana con dispendio di energia per cui si parla di trasporto attivo. Esso avviene contro gradiente ed è mediato da apposite proteine trasportatrici che vengono anche chiamate carriers. Possiamo distinguere un trasporto attivo primario che è quello che implica un diretto dispendio di ATP. In questo caso i trasportatori vengono chiamate atpasi o pompe (ad esempio la pompa Na+/K+). Il trasporto attivo secondario è quello che, invece, avviene accoppiando la sostanza che deve passare contro gradiente, una sostanza che passerebbe secondo gradiente.
Un altro meccanismo utilizzato dalle cellule per il passaggio delle sostanze è quello che avviene per osmosi. In realtà, l’osmosi è la diffusione del solvente, e non del soluto, attraverso una membrana semipermeabile. Il solvente andrà verso il lato della membrana in cui abbiamo una maggior concentrazione di soluti. Ad un certo punto si raggiungerà l’equilibrio osmotico per il quale ad ogni molecola di solvente che entra ne corrisponde un’altra che esce. Con questo meccanismo le cellule animali evitano l’eccessiva disidratazione o la loro lisi cellulare. Le cellule vegetali mantengono così il loro turgore ed evitano la plasmolisi (cioè il distacco della membrana dalla parete cellulare).
