Endocitosi, esocitosi, pinocitosi

L’endocitosi consente l’ingresso nella cellula di materiale, senza l’attraversamento della membrana. Se il materiale assorbito è particolato il meccanismo è definito di fagocitosi, se il materiale è liquido (es. liquido extracellulare) parleremo di pinocitosi. In alcuni casi si parla di endocitosi mediata da recettori quando le proteine che devono essere inglobate nella cellula, vengono riconosciute e legate da specifici recettori situati sulla superficie della cellula. Si viene a formare in questo modo un complesso proteina-recettore che è l’attivatore del processo attivo dell’endocitosi, richiedente energia metabolica.

Con un meccanismo simile, definito esocitosi, le cellule possono trasportare al loro esterno varie molecole (es. liberazione di neurotrasmettitori), per mezzo di vescicole secretorie presenti nel citoplasma che, una volta piena, si fonde con la membrana liberando all’esterno il suo contenuto. Anche il trasferimento di prodotti fra i vari organelli può avvenire per fusione delle loro membrane. Il trasporto di molecole, quale che sia il mezzo usato, è un processo vitale per la cellula. Oltre a quelli già visti, le molecole possono essere trasportate per diffusione sfruttando semplicemente il moto casuale termico, proprio di alcune molecole. In questo modo, dati due compartimenti A e B con concentrazione differente di una molecola X, la concentrazione nei due comparti tenderà a pareggiarsi sfruttando semplicemente il moto casuale. La velocità di diffusione è tanto maggiore quanto più piccola è la distanza da compiere ed aumenta in maniera direttamente proporzionale al quadrato della distanza. Facendo un esempio pratico, una cellula posta a 100 micron di distanza da un capillare, potrà ricevere ossigeno per diffusione in 5 secondi. Tempo sufficiente alle sue necessità metaboliche. (Ricordiamo che l’O2) diffonde rapidamente in solventi polari e può attraversare facilmente le membrane). Se però parliamo di una cellula muscolare scheletrica lunga un centimetro, le 14 ore necessarie alla diffusione intracellulare di metabolici, non si rivelano una soluzione accettabile, ragion per cui le cellule adottano un sistema di trasporto assoplasmatico.

Il coefficiente di diffusione, ossia la velocità con la quale una molecola diffonde, è più piccolo (quindi velocità minore) per molecole di grandi dimensioni o poste in mezzo viscoso, sarà maggiore al diminuire delle dimensioni della molecola o al mezzo più fluido in cui dovrà diffondere. La regola vuole che, rispetto al PM (peso molecolare) il coefficiente (D) sarà inversamente proporzionale a PM^½ (per molecole piccole) e inversamente proporzionale a PM ^1/3 per molecole grandi. La diffusione attraverso una membrana è proporzionale all’area della membrana stessa ed alla differenza di concentrazione della sostanza diffusibile. La prima legge di Fick vuole che, dati i seguenti valori: J= velocità di diffusione mole/tempo; D= coefficiente di diffusione del soluto; A= area della membrana; Dc = differenza di concentrazione; Dx = spessore della membrana, la velocità di diffusione J=-DA * (Dc/Dx). Il doppio strato lipidico rappresenta di fatto il reale ostacolo alla diffusione di molecole da e verso il citoplasma.

Molecole molto piccole e prive di carica e idrosolubili diffondono attraverso la membrana con una certa facilità, gli ioni invece, a causa della loro carica elettrica, sono relativamente insolubili e, la loro diffusione, avviene per mezzo di canali ionici proteici che attraversano la membrana. Alcuni di questi canali sono altamente specifici per determinati ioni, altri consentono il passaggio di tutti gli ioni di dimensioni inferiori ad una dato valore.