Un ione è un atomo che porta una specifica carica elettrica. Il doppio strato lipidico, o doppio strato fosfolipidico, della membrana cellulare è un sacco protettivo il cui compito è quello di tenere fuori acqua e altre sostanze e il contenuto cellulare. Gli ioni non possono attraversare questo doppio strato lipidico da soli: devono essere trasportati attraverso speciali proteine.

Membrana repellente

I fosfolipidi sono molecole di grasso speciali che contengono un gruppo fosfato e due acidi grassi attaccati a una "spina dorsale" di glicerolo. Le membrane cellulari sono costituite da due strati di fosfolipidi. Gli strati sono disposti con le "code" di acidi grassi rivolti l'uno verso l'altro per formare una superficie idrorepellente o idrofobica. Ciò mantiene il contenuto cellulare dentro e fuori il fluido circostante. Quando la cellula ha bisogno di trasportare uno ione attraverso questa barriera, utilizza una speciale porta chiamata proteina di trasporto. Queste proteine ​​sono disponibili in tre tipi principali.

Pompe idrolitiche

Un "gradiente" comporta un cambiamento di grado. I gradienti di concentrazione chimica segnano la transizione tra l'interno e l'esterno delle cellule. Il "potenziale elettrico" di una membrana cellulare si riferisce alla sua carica elettrica. Le pompe sono proteine ​​di trasporto che muovono gli ioni contro il gradiente chimico o il potenziale elettrico del doppio strato fosfolipidico. Questo trasporto attivo è simile a forzare qualcosa a fluire a monte - il gradiente di concentrazione o il potenziale elettrico funziona contro lo ione che si muove all'interno, quindi la pompa deve usare l'energia per spingerla attraverso. Questa energia è generata dall'idrolisi - rottura dei legami chimici - del trifosfato di adenosina, o ATP, il principale combustibile cellulare.

Canali incrociati

Le proteine ​​del canale sono proteine ​​di trasporto che muovono gli ioni attraverso il membrana cellulare con un gradiente chimico o potenziale elettrico. Ciò significa che gli ioni sono già attratti chimicamente o elettricamente nel luogo in cui stanno andando: la proteina del canale apre semplicemente un cancello in modo che possano arrivarci. I canali del potassio sono i più comuni e sono quasi sempre aperti perché fanno parte della pompa del sodio al potassio, il meccanismo che mantiene intatte le membrane cellulari. Canali per altri elementi aperti in risposta a specifici segnali biochimici.

Trasportatori attivi

I trasportatori sono proteine ​​speciali che si legano a ioni specifici e li trasportano singolarmente o in piccoli gruppi attraverso la membrana cellulare . Un uniporter si lega a un singolo tipo di ione e lo trasporta con il gradiente di concentrazione. I simbionti si associano agli ioni che si muovono con il gradiente di concentrazione e "prendono in prestito" la loro energia per forzare i loro ioni trasportati contro il gradiente o il potenziale. Gli antiportatori usano il canale aperto da uno ione che si muove con il gradiente o potenziale per forzare il loro ione trasportato nella direzione opposta attraverso la membrana.