Glucose is een suiker met zes koolstofatomen die door cellen direct wordt omgezet in energie. Terwijl onze dunne darm glucose uit voedsel absorbeert, is een enkel glucosemolecuul te groot om door eenvoudige diffusie een celmembraan te passeren. In plaats daarvan gebruiken cellen gespecialiseerde mechanismen om glucose door de lipidedubbellaag te transporteren.

Celmembraanstructuur

Het plasmamembraan bestaat uit een dubbellaag van fosfolipiden:elk fosfolipide heeft een hydrofiele fosfaatkop en twee hydrofobe vetzuurstaarten. Kleine, niet-polaire moleculen kunnen door deze dubbellaag diffunderen, maar polaire, in water oplosbare stoffen zoals glucose worden door de hydrofobe kern uitgesloten. Transmembraaneiwitten (kanalen, dragers en pompen) dienen als toegangspoorten voor moleculen die de lipidenstaarten anders zouden blokkeren.

Gefaciliteerde verspreiding

Gefaciliteerde diffusie is een passief transportproces dat afhankelijk is van de concentratiegradiënt. Dragereiwitten binden glucose aan de ene kant van het membraan, veranderen van vorm en geven het aan de andere kant vrij. Deze beweging vereist geen cellulair ATP, maar is toch zeer efficiënt. Rode bloedcellen maken bijvoorbeeld gebruik van gefaciliteerde diffusie om glucose uit de bloedbaan te absorberen.

Primair actief transport

Primair actief transport, of actief pompen, gebruikt ATP om glucose tegen de concentratiegradiënt in te bewegen. In de dunne darm hydrolyseren natriumglucose-cotransporters (SGLT1) ATP via ATPase-enzymen om glucose in enterocyten te importeren. Dit zorgt ervoor dat glucose beschikbaar blijft, zelfs als de inname via de voeding laag is.

Secundair actief transport

Secundair actief transport, ook bekend als cotransport, maakt gebruik van de elektrochemische gradiënt van een ander ion – meestal natrium – om de opname van glucose te stimuleren. Voor elk getransporteerd glucosemolecuul komen twee natriumionen de cel binnen, die de energie leveren die nodig is om glucose tegen zijn eigen gradiënt in te bewegen. Dit mechanisme wordt gebruikt in de dunne darm, het hart, de hersenen, de nieren en andere weefsels.

Samenvattend komt glucose de cellen binnen via een combinatie van gefaciliteerde diffusie en zowel primair als secundair actief transport, elk afgestemd op de metabolische behoeften en energiestatus van de cel.