Differenza tra trasporto cellulare attivo e passivo

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 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 di barriera consente alla cellula di mantenere concentrazioni di soluto nel citosol diverse dall'ambiente extracellulare o dai compartimenti intracellulari.

Trasporto passivo	Trasporto attivo
Definizione	Trasferimento del 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 trainante	Gradiente elettrochimico.	ATP.
Esempi	Trasporto dell'acqua attraverso le acquaporine.	Trasporto di ioni Na sodio+ da sodio-potassio ATP-handle.

Che cos'è il trasporto cellulare passivo?

Il trasporto passivo è il processo che consente alle molecole e agli ioni di passare 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 sono utilizzati per:

• guidare vari processi di trasporto,
• trasmettere segnali elettrici in cellule elettricamente eccitabili e
• producono la maggior parte dell'ATP nei mitocondri, nei cloroplasti e nei batteri.

Caratteristiche di trasporto passivo

• Il movimento dei soluti segue il gradiente di concentrazione, da una maggiore concentrazione a una minore concentrazione.
• Dipende dal gradiente di concentrazione, dalla dimensione delle particelle e dalla temperatura.
• Vengono mobilitati ioni e piccole molecole.
• Non richiede l'idrolisi dell'ATP.
• È mediato da proteine ​​transmembrana, canali e trasportatori, in diffusione facilitata.

Tipi di trasporto passivo

Molecole e ioni possono passare passivamente attraverso la membrana attraverso diversi meccanismi: diffusione semplice, diffusione facilitata o osmosi.

Diffusione semplice

Piccole molecole non polari come l'ossigeno O₂ e anidride carbonica CO₂ si dissolvono facilmente nelle membrane lipidiche. Piccole molecole polari scariche come l'acqua H₂Anche l'O e l'urea diffondono attraverso la membrana in modo lento o limitato. In generale, le molecole lipofile o simili ai grassi possono attraversare la membrana per semplice diffusione.

Diffusione facilitata

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 per mezzo di "passaggi", si parla di diffusione facilitata. Così:

• i nutrienti essenziali entrano nella cellula;
• rimuovere i prodotti di scarto metabolici e
• regolare le concentrazioni di ioni intracellulari.

Le due principali classi di proteine ​​di membrana che facilitano il movimento delle molecole dentro e fuori la membrana lipidica sono:

• i trasportatori: sono proteine ​​che hanno parti mobili, come le porte della membrana che si aprono e si chiudono permettendo il passaggio del soluto. Sono come porte girevoli nella membrana.
• i canali: formano stretti pori idrofili che consentono il movimento passivo, principalmente di piccoli ioni inorganici. Sebbene l'acqua possa diffondersi attraverso le membrane lipidiche, tutte le cellule contengono canali proteici chiamati acquaporine che aumentano la permeabilità di queste membrane all'acqua.

Osmosi

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. Nell'osmosi si verifica solo il movimento dell'acqua.

Che cos'è il trasporto cellulare attivo?

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.

Caratteristiche di trasporto attivo

• È prodotto attraverso proteine ​​integrali di membrana.
• È specifico del soluto.
• Sperimenta la saturazione, cioè quando tutti i siti di legame del soluto sono occupati, non importa quanto altro substrato viene aggiunto, il flusso rimane costante.

Tipi di proteine ​​di trasporto attive

Nelle cellule sono descritti almeno tre tipi di proteine ​​con la capacità di effettuare il trasporto attivo. Sotto la sua descrizione.

Pompe ATP

Le pompe dell'ATP effettuano il trasporto del soluto 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:

1. Pompe tipo P: la proteina viene fosforilata (un gruppo fosfato è attaccato alla proteina) nel processo di trasporto. Esempi: pompe sodio-potassio, pompe calcio.
2. Pompe di tipo F: Chiamate anche sintetasi ATP poiché utilizzano il gradiente protonico per sintetizzare ATP da ADP e fosfato. Esempi: cloroplasti ATP sintetasi associata alla fase della fotosintesi dipendente dalla luce.
3. Trasportatori ABC: sono proteine ​​di membrana che trasportano piccole molecole. Esempi: il trasportatore del colesterolo ABCG1, il trasportatore MDR (multidrug resistance).

Convogliatori accoppiati

Il trasporto di uno ione o di una molecola è concomitante con un altro soluto. In questo caso, il soluto in concentrazione più alta su un lato della membrana passa all'altro lato e favorisce il movimento del soluto da concentrazione più bassa a più alta. Vengono anche chiamati trasportatori guidati da gradiente ionico trasporto attivo secondario.

È effettuato da proteine ​​trasportatrici note come simporter e anti-carrier. UN simporter o cotransporter 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 simportatori che sono guidati dal gradiente dello ione sodio Na.⁺, essendo più concentrato all'esterno della cellula.

Nei batteri, il trasporto di lattosio è accoppiato al trasporto di ioni idrogeno H⁺.

UN anticarro o scambiatore esegue il trasferimento di soluti in direzioni opposte. Ad esempio, il sodio/protone Na anticarrier⁺/ H⁺ il sodio entra nella cellula e il protone esce dall'esterno.

Pompe ad attivazione leggera

Predominante nei batteri e negli archei, questo trasporto di soluti avviene da una concentrazione più bassa a una più alta grazie alla cattura dell'energia luminosa. Ad esempio, le batteriorodopsine e le alorodopsine sono pompe protoniche attivate dalla luce.

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Dottore in Biochimica presso l'Istituto Venezuelano di Ricerca Scientifica (IVIC), con una laurea in Bioanalisi presso l'Università Centrale del Venezuela.