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Processi di trasporto cellulare

Processi di trasporto cellulare

L'animazione presenta i processi di trasporto che si svolgono attraverso la membrana cellulare.

Biologia

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Scene

Trasporto passivo

  • alta concentrazione
  • bassa concentrazione
  • membrana cellulare - Doppio strato lipidico la cui parte interna, essendo apolare, dissolve sostanze apolari. Le piccole molecole apolari (come l´ossigeno, l´anidride carbonica o gli steroidi) diffondono facilmente attraverso il doppio strato lipidico. Anche piccole molecole polari come l'acqua riescono a passare attraverso i canali formati provvisoriamente dal moto termico delle molecole lipidiche.

Trasporto attivo

  • alta concentrazione
  • bassa concentrazione
  • ATP
  • ADP
  • fosfato
  • trasportatore (uniportatore) - In caso di uniporto il sistema può trasportare un solo tipo di sostanza. Il trasporto attivo avviene contro il gradiente di concentrazione. Questo processo richiede una spesa energetica che viene fornita dall'ATP.

Animazione

  • alta concentrazione
  • bassa concentrazione
  • membrana cellulare - Doppio strato lipidico la cui parte interna, essendo apolare, dissolve sostanze apolari. Le piccole molecole apolari (come l´ossigeno, l´anidride carbonica o gli steroidi) diffondono facilmente attraverso il doppio strato lipidico. Anche piccole molecole polari come l'acqua riescono a passare attraverso i canali formati provvisoriamente dal moto termico delle molecole lipidiche.
  • alta concentrazione
  • bassa concentrazione
  • molecola trasportatrice - Si chiama anche carrier. Permette di trasportare secondo il gradiente di concentrazione le particelle che non sarebbero in grado di attraversare il doppio strato lipidico. Queste particelle possono essere molecole polari, ioni e molecole di grande dimensione.
  • alta concentrazione
  • bassa concentrazione
  • ligando - Questa molecola è in grado di aprire il canale ionico, legandosi ad esso. Nel sistema nervoso i neurotrasmettitori sono ligandi che aprono i canali ionici, modificando le proprietà elettriche della membrana.
  • canale proteico - Permette il passaggio di ioni e particelle insolubili nella membrana lipidica dall'esterno all'interno della cellula o viceversa. I canali ionici sono apribili e chiudibili. Certi canali ionici vengono controllati (aperti o chiusi) da un ligando (per esempio un ormone o un neurotrasmettitore) o dalle proprietà elettriche della membrana. A questo gruppo appartengono i canali ionici che si aprono in seguito ad una depolarizzazione della membrana, determinando il potenziale d'azione nelle cellule del sistema nervoso.
  • alta concentrazione
  • bassa concentrazione
  • ATP
  • ADP
  • fosfato
  • trasportatore (uniportatore) - In caso di uniporto il sistema può trasportare un solo tipo di sostanza. Il trasporto attivo avviene contro il gradiente di concentrazione. Questo processo richiede una spesa energetica che viene fornita dall'ATP.
  • particella "A" - Il trasportatore attivo accumula su un lato della membrana queste particelle che attraverso il simportatore passano passivamente all'altro lato della membrana, cotrasportando la particella "B". In questo modo la particella "B" viene trasportata contro il gradiente di concentrazione.
  • particella "B" - Grazie al simportatore questa particella attraversa la membrana contro il gradiente di concentrazione. Questo processo necessita il passaggio di una particella "A" attraverso il simportatore. Per questo processo è necessario che le particelle "A" vengano accumulate da un trasportatore attivo su un lato della membrana.
  • ATP
  • ADP
  • fosfato
  • trasportatore attivo - Crea un gradiente di concentrazione delle particelle "A". Per accumulare le particelle "A" su un lato della membrana occorre energia che viene fornita dall'ATP.
  • simportatore - Trasporta contemporaneamente particelle "A" e "B" nella stessa direzione. Grazie ad esso le particelle "A" accumulate dal trasportatore attivo attraversano la membrana secondo gradiente di concentrazione. Tuttavia le particelle "A" cotrasportano altre particelle che passano contro il loro gradiente di concentrazione. Perciò questo trasporto richiede l'ATP solo indirettamente, affinché il trasportatore attivo possa creare un gradiente di concentrazione.
  • particella "A" - Il trasportatore attivo accumula su un lato della membrana queste particelle che attraverso il simportatore passano passivamente all'altro lato della membrana, cotrasportando la particella "B". In questo modo la particella "B" viene trasportata contro il gradiente di concentrazione.
  • particella "B" - Grazie al simportatore questa particella attraversa la membrana contro il gradiente di concentrazione. Questo processo necessita il passaggio di una particella "A" attraverso il simportatore. Per questo processo è necessario che le particelle "A" vengano accumulate da un trasportatore attivo su un lato della membrana.
  • ATP
  • ADP
  • fosfato
  • trasportatore attivo - Crea un gradiente di concentrazione delle particelle "A". Per accumulare le particelle "A" su un lato della membrana occorre energia che viene fornita dall'ATP.
  • antiportatore - Trasporta contemporaneamente particelle "A´" e "B" nella direzione opposta. Grazie ad esso, le particelle "A" accumulate dal trasportatore attivo attraversano passivamente la membrana secondo gradiente di concentrazione. Allo stesso tempo le particelle "B" passano nella direzione opposta contro il loro gradiente di concentrazione. L´attività di questo trasportatore non richiede l'ATP direttamente, solo indirettamente affinché il trasportatore attivo possa creare un gradiente di concentrazione delle particelle.

Narrazione

L’assorbimento e il rilascio di alcune sostanze si svolge attraverso la membrana cellulare. Esistono due tipi fondamentali di processi di trasporto: il trasporto passivo e il trasporto attivo.

Il trasporto passivo consiste nel passaggio delle molecole dalle zone a maggiore concentrazione alle zone in cui la concentrazione è minore. Questo processo non richiede energia.

Il processo passivo più semplice è la diffusione semplice durante la quale le molecole attraversano il doppio strato lipidico della membrana secondo il gradiente di concentrazione. Essendo la zona interna della membrana apolare, le molecole apolari (come l’ossigeno, l’anidride carbonica o gli steroidi) sono capaci di diffusione semplice. Anche piccole molecole polari come l’acqua riescono a passare attraverso i canali formati provvisoriamente dal moto termico delle molecole lipidiche.

Le molecole trasportatrici (chiamate anche carrier) permettono il trasporto di particelle idrofobe o di grande dimensioni secondo il gradiente di concentrazione. Queste particelle (molecole polari, ioni, molecole di grande dimensione) non sarebbero in grado di attraversare il doppio strato lipidico.

Nella membrana si trovano anche canali proteici che sono in grado di aprirsi e chiudersi. Si aprono quando un ligando si lega al canale. Permettono il passaggio di ioni e particelle insolubili nella membrana lipidica.
Il trasporto tramite i canali è più veloce di quello tramite i carrier, ma è meno selettivo. I canali ionici svolgono un ruolo importante nei fenomeni elettrici delle cellule del sistema nervoso.

I processi di trasporto attivo richiedono molta energia perché le particelle vengono trasportate contro il gradiente di concentrazione e accumulate su un lato della membrana. L’energia necessaria viene fornita dall’ATP.

Il trasporto attivo più semplice è l’uniporto che consente di trasportare un solo tipo di particella verso zone a maggiore concentrazione. Questo processo richiede una spesa energetica che viene fornita dall’ATP. Infatti, l’energia viene liberata grazie alla scissione dell’ATP in ADP e fosfato.

Durante il trasporto attivo secondario un trasportatore attivo crea un gradiente di concentrazione della particella ‘A’ con l’aiuto dell’ATP. Un altro trasportatore trasporta secondo il gradiente di concentrazione le particelle ‘A’ accumulate su un lato della membrana. Le particelle ‘A’ cotrasportano le particelle ‘B’ contro il loro gradiente di concentrazione. Il trasporto delle particelle ‘B’ contro il loro gradiente di concentrazione richiede ATP. Il simportatore trasporta le particelle ‘A’ e ‘B’ nella stessa direzione.

L'altro tipo di trasporto attivo secondario è l'antiporto. Durante questo processo il trasportatore attivo crea un gradiente di concentrazione della particella ‘A’ utilizzando l’ATP.
L’antiportatore permette alle particelle ‘A’ di passare attraverso la membrana secondo il loro gradiente di concentrazione, facendo passare le particelle ‘B’ nella direzione opposta, contro il loro gradiente di concentrazione. Quindi il trasporto delle particelle ‘B’ richiede indirettamente l’ATP. Gli antiportatori trasportano particelle ’A’ e ’B’ in direzioni opposte.

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