Funzioni della membrana (2)

Trasporto per mezzo di proteine

Molecole polari relativamente grandi come aminoacidi, monosaccaridi, nucleotidi e certi ioni possono attraversare la membrana solo grazie a proteine integrali che formano veri e propri canali.

Tali canali di norma sono chiusi.

Quando le predette sostanze vengono riconosciute tramite recettori specifici. Il riconoscimento determina un cambiamento di conformazione (cambiamento di forma non dovuto a rottura e formazione di legami covalenti) che  determina  l'apertura dei canali.

Se il trasporto avviene secondo gradiente si tratta di diffusione facilitata e la proteina di trasporto viene chiamata "Carrier".

Se il trasporto avviene contro gradiente il trasporto è attivo e quindi richiede energia. In tal caso la proteina si chiama "pompa".

Diffusione semplice, Diffusione facilitata e Trasporto Attivo a confronto

Il trasporto per mezzo di proteine può essere ulteriormente suddiviso a seconda del numero di sostanze trasportate e alla direzione del trasporto in:

Uniporto

Quando un'unica sostanza è trasportata in un'unica direzione.

Simporto

Due sostanze vengono trasportate in un'unica direzione. In questo caso il gradiente elettrochimico dell'una può essere  sfruttato per trasportare l'altra come ad esempio il simporto Na+/glucosio con cui quest'ultimo viene assorbito dal lume intestinale. In questo caso non viene speso direttamente ATP e si parla di trasporto attivo secondario. Se infatti  il sodio diffonde all'interno della cellula è perché l'ATP viene utilizzato per mantenere bassa la sua concentrazione all'interno della cellula intestinale con la pompa Na⁺/K⁺  (vds seguito).

Antiporto

Due sostanze vengono trasportate in direzione opposte (es. pompa Na⁺/K⁺).

La pompa più studiata è probabilmente quella  Na⁺/K⁺.

Le cellule animali mantengono un'elevata concentrazione di K⁺ all'interno della cellula (10-30 volte rispetto all'esterno) ed una concentrazione di Na⁺ più elevata all'esterno (14 volte di più) mediante la predetta pompa.

Considerando che più di 1/3 dell'ATP del metabolismo basale è consumata con questa pompa ciò significa che è importantissima perché:

1) sta alla base dell'insorgenza e della conduzione dell'impulso nervoso. Infatti le cellule eccitabili rispondono allo stimolo mediante il passaggio di ioni Na⁺ verso l'interno e K⁺ verso l'esterno. Ciò depolarizza la membrana. La pompa poi ristabilisce le condizioni iniziali.

2) E' alla base della contrazione muscolare

3) E' implicata in tantissime altre attività come la secrezione ghiandolare, renale, l'assorbimento intestinale, il mantenimento dell'equilibrio osmotico ed elettrolitico di tutte le cellule di tutti i tessuti.

 Endocitosi

Molecole più grandi come proteine, polisaccaridi, microrganismi non possono penetrare la membrana con i predetti meccanismi perché troppo grandi.

Possono invece penetrare per endocitosi la quale a sua volta si distingue in:

fagocitosi:

Le particelle ingerite sono solide e relativamente grandi (es. . batteri ingeriti da macrofagi).

pinocitosi:

Vengono ingeriti liquidi con particelle in soluzione.

Un tempo si pensava che l'endocitosi fosse sempre aspecifica. Ora si è diffusa l'idea che, almeno in molti casi,  sia  specifica e che pertanto richieda dei recettori. In questo caso sono coinvolte proteine come la clatrina  (fig.12.6)

Il meccanismo dell'endocitosi è quello rappresntato nella figura precedente. In quel caso è presente la clatrina di cui sopra.

Si realizza l'invaginazione della membrana, la strozzatura della vescicola appena formata che successivamente si fonde con i lisosomi.

Esocitosi

 E' il processo inverso.

Vescicole che provengono dall'apparato di Golgi si fondono con la membrana e riversano il loro contenuto all'esterno. Con questo meccanismo ad esempio le cellule vegetali costruiscono la loro parete.

Vediamo un vide o che riassume l'argomento.