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Tutta la vita dipende dall'attività continua di trilioni di cellule. Ogni cellula svolge le sue funzioni spostando molecole essenziali attraverso la sua membrana plasmatica. Mentre le molecole piccole e non polari possono diffondersi liberamente, le sostanze più grandi, polari, cariche o insolubili nei lipidi si affidano a un meccanismo specializzato e privo di energia noto come diffusione facilitata.
Grandi molecole polari, cariche o insolubili nei lipidi attraversano la membrana con l'aiuto di proteine trasportatrici o canali ionici:un processo passivo e privo di energia chiamato diffusione facilitata.
La membrana plasmatica è un doppio strato fosfolipidico che racchiude il citoplasma e gli organelli, fungendo da barriera selettiva. Regola il passaggio delle sostanze dentro e fuori la cellula. Il trasporto attraverso questa barriera rientra in due categorie:passivo e attivo. Il trasporto passivo, che include la diffusione facilitata, non richiede energia cellulare.
La diffusione sposta le molecole da aree ad alta concentrazione a quelle a bassa concentrazione. Tuttavia, le molecole grandi, polari, cariche o altrimenti incompatibili con il doppio strato lipidico non possono attraversare la membrana da sole. La diffusione facilitata risolve questo problema utilizzando proteine specializzate per trasportare queste molecole.
Il glucosio è la valuta energetica primaria per molte cellule. Nel flusso sanguigno la sua concentrazione rimane più elevata che all'interno della cellula, ma il glucosio non può attraversare la membrana da solo a causa delle sue dimensioni e polarità. Le cellule esprimono proteine trasportatrici del glucosio (GLUT) che legano il glucosio e lo trasportano nel citoplasma, un classico esempio di diffusione facilitata (vedi:Bialek et al., 2020).
La diffusione facilitata mediata dai trasportatori è essenziale per il trasporto di una varietà di grandi molecole polari, come:
Una certa diffusione facilitata avviene attraverso proteine canale che creano pori acquosi, consentendo il rapido passaggio degli ioni senza la necessità di legarsi. Gli ioni chiave trasportati attraverso questi canali includono:
Questi processi sono alla base di funzioni fisiologiche vitali come la conduzione degli impulsi nervosi e la contrazione muscolare.
