6.6 : The Significance of Membrane Transport

Il trasporto di soluti attraverso la membrana cellulare è essenziale per i processi metabolici, come il mantenimento delle dimensioni e del volume cellulare, la generazione del potenziale d'azione, lo scambio di nutrienti e gas, ecc. Il trasporto di membrana può essere passivo o attivo. Può essere una semplice diffusione, un trasporto facilitato o mediato aiutato da proteine di trasporto come trasportatori e canali.

I trasportatori facilitano il movimento attivo o passivo dei soluti. Possono consentire il trasporto di una singola molecola lungo la sua concentrazione o il suo gradiente elettrochimico. Allo stesso tempo, alcuni trasportatori possono anche trasportare due molecole diverse contemporaneamente, nella stessa direzione o in direzione opposta. Un trasportatore può utilizzare l'energia dell'idrolisi dell'ATP per spostare un soluto contro la sua concentrazione o il suo gradiente elettrochimico. I trasportatori sono particolarmente coinvolti nel mantenimento dell'omeostasi cellulare, nel trasporto transcellulare di soluti come amminoacidi, monosaccaridi, ioni, ecc.

I canali formano pori transmembrana che consentono il trasporto passivo dei soluti. I canali con gate si aprono solo in condizioni specifiche, mentre i canali non con gate sono sempre aperti, consentendo agli ioni di attraversarli continuamente lungo il loro gradiente di concentrazione. I canali svolgono numerose funzioni come la trasduzione del segnale, il trasporto transepiteliale, la regolazione del pH, ecc.

I canali agiscono più velocemente dei trasportatori. Ad esempio, quando tocchiamo una superficie calda o diamo una pacca sulla spalla, i recettori che rilevano questa azione sono canali cationo-dipendenti che si aprono in risposta a questi stimoli e ci aiutano a reagire in pochi secondi.

Effetto clinico delle proteine di trasporto non funzionali

Molte malattie sono causate da mutazioni o difetti nella regolazione delle proteine di trasporto della membrana. La fibrosi cistica è causata dalle proteine di trasporto degli ioni cloruro non funzionali nelle cellule epiteliali, che portano a un eccessivo accumulo di muco nei polmoni. Alcuni membri della famiglia ABC (ATP-binding cassette) di trasportatori di membrana contribuiscono alla resistenza delle cellule tumorali alla chemioterapia, limitando l'efficacia del trattamento. L'intolleranza al glucosio nel diabete mellito di tipo 2 è dovuta principalmente ai trasportatori difettosi del glucosio nei tessuti muscolari e adiposi.