Trasporto (biologia)

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Introduzione

Trasporto (biologia) Insieme dei meccanismi che permettono il passaggio delle molecole attraverso le membrane biologiche.

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Importanza del trasporto biologico

La membrana plasmatica rappresenta per la cellula una barriera che separa l’ambiente interno citoplasmatico da quello esterno. Per la sua particolare struttura – un doppio strato di molecole fosfolipidiche, aventi una “testa” idrofila rivolta verso l’esterno e due “code” idrofobe all’interno – e per la sua polarità elettrica – cariche negative sulla superficie interna e cariche positive su quella esterna – la membrana può essere direttamente attraversata solo da alcuni tipi di molecole di basso peso molecolare e piccole dimensioni, come l’acqua, piccole molecole liposolubili e gas disciolti. Queste molecole possono fluire passando dall’ambiente dove sono più concentrate a quello dove lo sono meno, ossia secondo il loro gradiente di concentrazione; tale processo non richiede energia.

Per effetto dei meccanismi di trasporto, diventa possibile anche il passaggio delle altre specie molecolari (come quelle idrosolubili, o di grandi dimensioni, o caratterizzate da una particolare distribuzione di cariche), sia secondo il gradiente sia contro, e sia verso l’esterno sia verso l’interno, a seconda delle necessità metaboliche della cellula. I passaggi che avvengono contro gradiente richiedono energia, e comportano quindi il consumo di molecole energetiche come l’ATP. Grazie a questi meccanismi, le cellule possono mantenere differenti concentrazioni rispetto all’ambiente esterno, proprietà su cui si basano numerosi fenomeni biologici: ad esempio, la contrazione muscolare è regolata dal trasporto di ioni calcio Ca⁺⁺ verso l’interno delle fibre muscolari; la formazione dell’impulso nervoso dipende dalla momentanea variazione del potenziale elettrico della membrana plasmatica, operata mediante trasporto attivo di ioni.

Nel corso dell’evoluzione, la comparsa della capacità delle membrane di mantenere un ambiente interno e uno esterno significativamente differenti ha costituito una tappa fondamentale nel passaggio dal mondo inorganico alle prime forme viventi.

I meccanismi biologici di trasporto comprendono la diffusione, l’osmosi, il trasporto passivo, il trasporto attivo, i fenomeni di co- e controtrasporto, l’eso- e l’endocitosi. Una particolare modalità è costituita dal trasporto in controcorrente.

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Diffusione

La diffusione consiste nel passaggio di molecole attraverso la membrana plasmatica senza consumo di energia, perché il movimento avviene secondo il gradiente di concentrazione (o di pressione o di carica elettrica). Soltanto alcune molecole possono essere trasportate con questa modalità, come l’acqua, le molecole liposolubili come alcune vitamine e i gas disciolti, come l’anidride carbonica e l’ossigeno.

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Osmosi

Con il termine osmosi si indica un passaggio di acqua attraverso una membrana semipermeabile, in risposta a gradienti di concentrazione di soluti, a gradienti di pressione, oppure a entrambi. Se la membrana semipermeabile separa due soluzioni isotoniche (che cioè hanno uguale concentrazione), non si ha un movimento osmotico netto di acqua in nessuno dei due sensi. Ma se una delle due soluzioni è ipertonica (quindi contiene più soluti) rispetto all'altra (definita ipotonica), allora l'acqua si muoverà dalla soluzione ipotonica a quella ipertonica.