Trasporto Attivo Cellulare: Meccanismi, Tipi e Funzioni Biologiche

Il trasporto attivo è il trasporto di molecole attraverso la membrana plasmatica, mediato da una proteina transmembrana detta trasportatore di membrana. A differenza di quanto avviene nel trasporto passivo, nel trasporto attivo è richiesta una spesa energetica ed è sempre necessaria la mediazione di un trasportatore.

In questa forma di trasporto, le molecole si muovono contro un gradiente elettrico, chimico o elettrochimico. Per ottenere questo risultato, viene alterata l'affinità del sito di legame con la molecola da trasportare o la velocità di cambiamento conformazionale del trasportatore.

Si distinguono due classi principali di trasporto attivo: il trasporto primario, che usa direttamente l'energia per ottenere il trasporto, e quello secondario, in cui il trasporto di una sostanza è reso possibile dal trasporto primario di un'altra.

Trasporto Attivo Primario

Nel trasporto primario, il consumo di energia (normalmente sotto forma di idrolisi di molecole di adenosintrifosfato, ATP) è accoppiato direttamente al movimento della sostanza attraverso la membrana. Nella maggior parte dei casi, il trasporto primario è eseguito da ATPasi. Un tipico trasportatore primario, presente universalmente nelle cellule, è la pompa sodio-potassio (o ATPasi sodio-potassio), che contribuisce al mantenimento del potenziale di membrana.

Trasporto Attivo Secondario

Nel trasporto secondario non viene speso direttamente ATP, ma viene sfruttata la differenza di potenziale elettrochimico creata dai trasportatori attivi che pompano ioni al di fuori della cellula. Questo significa che il trasporto secondario si basa comunque sul consumo di ATP, che permette di mantenere la differenza di potenziale senza la quale non ci sarebbe possibilità di trasporto secondario. Il gradiente creato tramite trasporto secondario può anche essere utilizzato da altri trasportatori: pur trattandosi dello stesso principio del trasporto secondario, in questo caso il fenomeno può prendere il nome di trasporto terziario. Un esempio di trasporto terziario è l'assunzione di tripeptidi nell'intestino tenue.

Esistono due forme principali di trasporto secondario:

• Uniporto
• Cotrasporto

Uniporto

I tre tipi di trasporto secondario:

• I. Uniporto
• II. Simporto
• III. Antiporto

L'uniporto è il trasporto secondario di una sola sostanza che si muove sfruttando la differenza di potenziale elettrochimico creato da trasportatori primari.

Cotrasporto

Il cotrasporto è il trasporto contemporaneo di due specie ioniche o di altri soluti. Si distingue in:

• Antiporto

  È il trasporto contemporaneo di due specie ioniche o di altri soluti che si muovono in direzioni diverse attraverso la membrana. Una delle due sostanze viene lasciata fluire secondo gradiente, da un compartimento ad alta concentrazione ad uno a bassa concentrazione. Questo genera l'energia entropica necessaria per guidare il trasporto dell'altro soluto contro gradiente, da bassa ad alta concentrazione.

  Un esempio di antiporto è lo scambiatore sodio-calcio, che media l'ingresso di ioni sodio e l'uscita del calcio. Molte cellule possiedono anche una calcio ATPasi che però opera molto più lentamente dello scambiatore e ha un diverso ruolo fisiologico.

• Simporto

  Il simporto usa, analogamente all'antiporto, il flusso di un soluto secondo gradiente per muovere un'altra molecola contro gradiente, ma il movimento avviene in questo caso attraversando la membrana nella stessa direzione. Un esempio è il simportatore di glucosio, che cotrasporta secondo gradiente due ioni sodio per ogni molecola di glucosio importata nella cellula.