Il trasporto attivo

Il trasporto attivo è un termine che raggruppa tutti i mezzi di trasferimento attivo di molecole attraverso una membrana biologica, da piccoli ioni a intere proteine.

Questo trasporto è chiamato attivo perché richiede energia per innescare il trasferimento, al contrario del trasporto passivo (come la diffusione) che è il risultato di semplici gradienti di concentrazione e pressione osmotica.

Il trasporto attivo è spesso richiesto quando il trasferimento avviene contro un gradiente, sia esso un gradiente di concentrazione o un gradiente elettrochimico. Per esempio, con una concentrazione più alta di ioni sodio all'interno della cellula rispetto all'ambiente esterno, la diffusione naturale è per il sodio di uscire dalla cellula. Se al contrario la cellula ha bisogno di più sodio al suo interno, questo trasferimento deve essere fatto attivamente per contrastare il gradiente opposto.

Questo processo solitamente richiede energia per il trasferimento, o attraverso il consumo di ATP o utilizzando un diverso gradiente elettrochimico. Il primo processo è chiamato trasporto attivo primario con una fonte diretta di energia, il secondo è chiamato trasporto attivo secondario (o co-trasporto) e usa un altro gradiente. Più in dettaglio, se questo gradiente secondario è nella stessa direzione del trasporto, si chiama simporto. Se il gradiente secondario va nella direzione opposta, si chiama antiporto.

Gli esempi più ovvi di trasporto attivo sono i canali ionici transmembrana, anche se ci sono innumerevoli varianti.

Le esigenze energetiche necessarie per il trasporto attivo richiedono spesso la presenza di cofattori con molecole come l'ATP, o di ioni e molecole come l'ossigeno o l'idrogeno. Se il trasporto può procedere in assenza di ossigeno o idrogeno, si tratta molto probabilmente di un processo passivo.

Questo è un esempio di trasporto di ioni nel tratto ascendente spesso nel nefrone renale.

La via paracellulare del Na⁺ (in basso) è una diffusione passiva attraverso la membrana. La pompa Na⁺/K⁺ (in alto a destra) è un trasporto attivo primario, che richiede il consumo di molecole di ATP per trasferire ioni attraverso la membrana. Il co-trasporto Na⁺/K⁺/Cl^- (in alto a sinistra) è un trasporto attivo secondario, che utilizza gradienti di concentrazione come fonte di energia (nella stessa direzione, quindi è un simporto).

Naturalmente, le pompe richiedono la presenza di tutti i co-fattori (sia che si tratti di un simporto o di un antiporto) per funzionare correttamente. Se manca uno dei co-fattori, per esempio K⁺ o Cl^- , allora il co-trasporto Na⁺/K⁺/Cl^- è inattivo. La via paracellulare per il Na⁺ resta comunque inalterata perché non dipende dal K⁺ o dal Cl^-.