1 La diffusione semplice. La cellula interagisce con l ambiente. La membrana plasmatica.

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1 La cellula interagisce con l ambiente. La membrana plasmatica. Bibliografia I colori della biologia Giusti Gatti- Anelli Ed. Pearson La membrana plasmatica delle cellule funziona come un filtro, selezionando le sostanze in entrata e in uscita. Questa funzione consente di regolare la composizione chimica della cellula e di evitare che alcune sostanze possano danneggiarla. In particolare, la membrana plasmatica consente alla cellula di inglobare sostanze utili, come le sostanze nutritive e alcuni sali, ed espellere sostanze tossiche, come tossine o sostanze di rifiuto. Alcune molecole possono passare liberamente attraverso la membrana, altre necessitano di sistemi di trasporto che richiedono un dispendio di energia da parte della cellula. 1 La diffusione semplice Alcune sostanze attraversano spontaneamente la membrana plasmatica, senza dispendio di energia. In natura, molecole e ioni passano spontaneamente da una regione in cui la loro concentrazione è maggiore a una regione in cui è minore: questo fenomeno si chiama diffusione semplice. È quello che accade quando si mette una zolletta di zucchero in un bicchiere di acqua. Quando una regione a elevata concentrazione si trova vicino a una regione a bassa concentrazione, si crea un gradiente di concentrazione La diffusione avviene secondo gradiente: le molecole si muovono dalla regione a concentrazione maggiore verso la regione a concentrazione minore La diffusione avviene contro gradiente: le molecole si muovono dalla regione a concentrazione minore verso la regione a concentrazione maggiore La diffusione semplice avviene sempre secondo gradiente.

2 FIGURA 1 Diffusione semplice attraverso la membrana plasmatica Solo molecole di piccole dimensioni possono muoversi per diffusione semplice attraverso il doppio strato di fosfolipidi della membrana.

3 La diffusione semplice L osmosi Quando una membrana separa due ambienti in cui le molecole di soluto hanno concentrazioni diverse, ma non sono in grado di attraversare la membrana, l acqua può diffondere spontaneamente finché viene raggiunto un equilibrio La diffusione dell acqua attraverso una membrana semipermeabile dovuta a una differenza di concentrazione di soluti è un caso particolare di diffusione e si chiama osmosi. L acqua fluisce spontaneamente attraverso una membrana secondo gradiente. L osmosi Per capire meglio l osmosi, possiamo osservare che cosa succede agli acini di uvetta immersi in acqua.

4 FIGURA 2 L osmosi L acqua, richiamata dall alta concentrazione di zuccheri, attraversa una membrana semipermeabile (la buccia dell uvetta) finché le concentrazioni di soluto sono uguali sui due lati. Gli acini secchi tornano morbidi e gonfi perché la buccia lascia passare l acqua e altre piccole molecole, mentre trattiene all interno molecole più grandi come gli zuccheri. 2 Trasporto passivo e trasporto attivo Il movimento delle molecole attraverso la membrana può avvenire spontaneamente, senza dispendio di energia, oppure utilizzando l energia immagazzinata nella cellula; nel primo caso si parla di trasporto passivo, nel secondo di trasporto attivo. Il trasporto passivo La diffusione e l osmosi sono un esempio di trasporto passivo: si verificano spontaneamente, senza che la cellula debba consumare energia per far passare le molecole attraverso la membrana. Il trasporto passivo Alcune molecole utilizzano un meccanismo di trasporto passivo detto diffusione facilitata, che funziona grazie a particolari proteine presenti nella membrana (proteine canale) Il glucosio, per esempio, viene catturato da proteine che lo aiutano a passare attraverso il doppio strato di fosfolipidi, ma sempre secondo gradiente e senza consumo di energia.

5 Figura 3 Diffusione facilitata. Il glucosio viene catturato da proteine che lo aiutano a passare attraverso il doppio strato di fosfolipidi, ma sempre secondo gradiente e senza consumo di energia. La molecola di glucosio attraversa la membrana grazie a canali formati da proteine. 2 Il trasporto attivo Alcune molecole e ioni possono attraversare la membrana anche contro gradiente di concentrazione con consumo di energia da parte della cellula. Questo è possibile grazie a un trasporto attivo, basato sull azione di proteine di trasporto presenti nella membrana. Le proteine di trasporto agiscono come una pompa : costringono ioni o molecole a spostarsi nella direzione opposta a quella in cui si muoverebbero spontaneamente. Un esempio è la pompa sodio-potassio che spinge forzatamente gli ioni sodio fuori dalla cellula e gli ioni potassio verso il suo interno.

6 FIGURA 4 Il trasporto attivo Quando ioni e molecole devono attraversare la membrana contro gradiente, la cellula consuma energia per trasportarli attivamente.

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