Може ли глюкозата да дифузира през клетъчната мембрана чрез проста дифузия?

Глюкозата е шествъглеродна захар, която се метаболизира директно от клетките, за да осигури енергия. Клетките по тънките черва абсорбират глюкозата заедно с други хранителни вещества от храната, която ядете. Молекулата на глюкозата е твърде голяма, за да премине през клетъчната мембрана чрез проста дифузия. Вместо това клетките подпомагат дифузията на глюкозата чрез улеснена дифузия и два вида активен транспорт.

Клетъчната мембрана е съставена от два фосфолипидни слоя, в които всяка молекула съдържа една фосфатна глава и две липидни или мастни киселини. Главите се подравняват по вътрешната и външната граница на клетъчната мембрана, докато опашките заемат пространството между тях. Само малки, неполярни молекули могат да преминат през мембраната чрез проста дифузия. Липидните опашки отхвърлят полярни или частично заредени молекули, които включват много водоразтворими вещества като глюкоза. Клетъчната мембрана обаче е пълна с трансмембранни протеини, които осигуряват преминаване към молекули, които опашките иначе биха блокирали.

Улеснената дифузия е пасивен транспортен механизъм, при който протеините-носители пренасят молекули през клетъчната мембрана, без да използват енергийните запаси на клетката. Вместо това енергията се осигурява от градиента на концентрацията, което означава, че молекулите се транспортират от по-високи към по-ниски концентрации, в или извън клетката. Протеините носители се свързват с глюкозата, което ги кара да променят формата си и да транслокират глюкозата от едната страна на мембраната в другата. Червените кръвни клетки използват улеснена дифузия, за да абсорбират глюкозата.

Клетките по тънките черва използват първичен активен транспорт, за да гарантират, че глюкозата тече само по един начин: от усвоената храна към вътрешността на клетките. Активните транспортни протеини използват аденозин трифосфат (ATP), клетъчната молекула за съхранение на енергия, за изпомпване на глюкоза в клетката, с или срещу градиента на концентрацията. Транспортните протеини са известни като АТФазни ензими, тъй като те могат да освободят фосфатна група от АТФ и да използват получената енергия за работа. Активният транспорт гарантира, че глюкозата няма да изтече от клетките на тънките черва по време на глюкозен глад.

Вторичният активен транспорт е друг метод, чрез който клетките внасят глюкоза. При този метод трансмембранният протеин, известен като симпортер, внася два натриеви йона за всяка молекула глюкоза, която внася. Методът не използва АТФ, а вместо това разчита на по-високия градиент на концентрация на натрий извън клетката спрямо вътрешността на клетката. Положително заредените натриеви йони осигуряват електрохимична енергия за внос на глюкоза с или срещу градиента на концентрацията на глюкоза. Вторичният активен транспорт се използва от клетките в тънките черва, сърцето, мозъка, бъбреците и някои други органи.