L'attività cellulare è la base di tutta la vita. Anche gli organismi più grandi e complessi sulla Terra si affidano ai processi biologici effettuati da trilioni di cellule microscopiche. Le singole cellule svolgono le loro funzioni biologiche trasportando vari materiali da e verso i loro ospiti multicellulari. Alcune sostanze che non possono passare facilmente attraverso la membrana cellulare utilizzano un affascinante metodo di trasporto chiamato diffusione facilitata.
TL; DR (troppo lungo; non ho letto)
Alcune molecole grandi, polari, caricate elettricamente o insolubili nei lipidi richiedono assistenza per diffondersi attraverso la membrana plasmatica. La diffusione facilitata mediante proteine trasportatrici o canali ionici consente a queste importanti molecole (come il glucosio) di attraversare la membrana.
La pelle di una cellula
Uno strato sottile chiamato membrana plasmatica racchiude le cellule e mantiene l'integrità della cellula contenente fluido cellulare, o citoplasma, e strutture specializzate chiamate organelli. La membrana plasmatica regola anche le sostanze che entrano o escono dall'interno della cellula. Le cellule hanno una varietà di metodi per spostare le molecole attraverso la membrana cellulare e questi metodi rientrano in due categorie generali: trasporto passivo e trasporto attivo. Una cellula deve spendere energia per realizzare il trasporto attivo mentre il trasporto passivo non richiede energia cellulare. La diffusione facilitata è un esempio di trasporto passivo.
Le molecole fluiscono da alto a basso
La diffusione è il processo mediante il quale le molecole fluiscono naturalmente da aree ad alta concentrazione a aree a bassa concentrazione. Alcune molecole, tuttavia, non possono entrare o uscire liberamente da una cellula sotto l'influenza di un gradiente di concentrazione perché non lo sono compatibile con la membrana plasmatica della cellula, che è meno permeabile alle molecole grandi, polari, cariche elettricamente o insolubile nei lipidi. Con una diffusione facilitata, la cellula può "aiutare" alcune di queste molecole a passare attraverso la membrana plasmatica mediante legandoli a speciali proteine trasportatrici o aprendo canali tra la cellula e l'ambiente circostante ambiente.
Facilitazione del glucosio
Il glucosio è una molecola di zucchero che funge da fonte energetica fondamentale per molte cellule. All'esterno della cellula, il flusso sanguigno fornisce costantemente glucosio mentre all'interno della cellula il metabolismo cellulare consuma continuamente glucosio. Di conseguenza, la concentrazione di glucosio all'esterno della cellula rimane superiore alla concentrazione all'interno della cellula, ma la molecola di glucosio è troppo grande per passare attraverso la membrana plasmatica senza assistenza. Pertanto, la cellula fornisce proteine di trasporto specifiche per il glucosio che si legano alle molecole di glucosio e consentono loro di entrare nella cellula.
Canali ionici
La diffusione facilitata tramite proteine di trasporto è comune per una varietà di molecole più grandi che non possono passare facilmente attraverso la membrana plasmatica. Gli esempi includono fruttosio e galattosio, che sono monosaccaridi come il glucosio; amminoacidi, i mattoni delle proteine; e nucleosidi, che sono necessari per la sintesi del DNA e dell'RNA. Un diverso tipo di diffusione facilitata coinvolge le proteine canale, che non si legano alle molecole ma piuttosto aprire un canale che consenta il trasporto rapido di molecole e ioni più piccoli, come:
- sodio
- potassio
- calcio
- cloro