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1° caso: Molecole piccole e dalla struttura molto semplice (O2,CO2,H2O) possono attraversare la membrana plasmatica per diffusione semplice con trasporto passivo, e cioè da dove le sostanze sono presenti in maggiore quantità a dove sono presenti in minore quantità.

2° caso: molecole appena più grandi delle precedenti totalmente polari entrano ed escono dalla cellula per diffusione facilitata: nella membrana cellulare vi sono canali proteici che mediano le sostanze secondo il gradiente. Le sostanze attraversando la membrana si spostano da dove sono presenti in maggiore concentrazione a dove sono presenti in minore concentrazione: si tratta di trasporto passivo secondo gradiente.

3° caso: Il trasporto attivo contro gradiente, diversamente da quello passivo secondo gradiente, ha un costo energetico. Il trasporto attivo è molto importante per le cellule di un organismo vivente. Un esempio di trasporto attivo riguarda l’accumulo di ioni di sodio (Na+) e ioni di potassio (k+) sui lati opposti della membrana cellulare. Questa diversa concentrazione degli ioni viene mantenuta contro le leggi della diffusione.

Ciò è reso possibile da una specie di pompa cellulare, la pompa di sodio-potassio costituita da proteine della membrana di trasporto che cambiando forma, agganciano e rilasciano gli ioni ai due lati della membrana. Si ha un movimento delle sostanze contro gradiente di concentrazione, cioè le sostanze si spostano da dove sono presenti in minore concentrazione, ossia da dove le sostanze sono presenti in minore quantità a dove sono presenti in maggiore quantità.

Il trasporto di grandi molecole (trasporto attivo) avviene con due distinti processi: endocitosi, quando le molecole entrano nella cellula, ed esocitosi, che si verifica quando le molecole escono dalla cellula. Entranbe si dividono in fagocitosi, dal greco fagòs=mangiare ed indica l’entrata o l’uscita di particelle solide nella cellula, e pinocitosi, dal greco pino=bere ed indica l’entrata o l’uscita di particelle liquide nella cellula.

L'endocitosi si ha quando la membrana circonda una frazione alimentare e la rinchiude in un vacuolo alimentare. In questo modo evita che il citoplasma venga a contatto con la soluzione esterna e si mantiene la continuità della membrana. Una volta all'interno del citoplasma i lisosomi si uniranno al vacuolo alimentare e verseranno i loro enzimi digestivi per effettuare la demolizione delle macromolecole presenti. Tutto funziona come un piccolo stomaco temporaneo.

L'esocitosi si ha invece quando una cellula deve espellere prodotti cellulari o scarti metabolici. In questo caso le sostanze da espellere saranno circondate da una membrana e questa vescicola di trasporto si avvicina alla membrana cellulare. Unendosi a questa si ha la liberazione all'esterno dei prodotti o degli scarti del metabolismo.

In questo chema viene mostrato il funzionamento della pompa sodio-potassio.

RIASSUMIAMO: Liquidi e gas possono attraversare la membrana senza difficoltà anche grazie alle loro ridotte dimensioni. Esistono però tante molecole che per un motivo o per l'altro non riescono ad attraversare così facilmente la membrana. In questi casi esiste un altro meccanismo, che coinvolge le proteine transmembranali prsenti nel doppio strato fosfolipidico.

Queste proteine sono capaci di riconoscere, grazie alla complementarietà della forma, le molecole e le introducono nel citoplasma; diciamo che ogni proteina transmembranale è una porta selettiva per una particolare sostanza.

Il movimento di una sostanza secondo il gradiente di concentrazione (cioè da alta a bassa) è chiamato diffusione facilitata; se invece il percorso è contro il gradiente (da bassa ad alta) allora avremo il trasporto attivo, con spesa di energia, necessaria a spingere una sostanza nel citoplasma in cui è già presente una concentrazione più alta che nell'ambiente esterno