กลูโคสสามารถแพร่กระจายผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ด้วยวิธีการแพร่แบบง่ายได้หรือไม่?

กลูโคสเป็นน้ำตาลหกคาร์บอนที่เซลล์เผาผลาญโดยตรงเพื่อให้พลังงาน เซลล์ตามลำไส้เล็กของคุณจะดูดซับกลูโคสพร้อมกับสารอาหารอื่นๆ จากอาหารที่คุณกิน โมเลกุลกลูโคสมีขนาดใหญ่เกินกว่าจะผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ผ่านการแพร่แบบง่าย เซลล์ช่วยการแพร่กระจายของกลูโคสผ่านการแพร่กระจายที่สะดวกและการขนส่งแบบแอคทีฟสองประเภท

เยื่อหุ้มเซลล์ประกอบด้วยชั้นฟอสโฟลิปิด 2 ชั้น โดยแต่ละโมเลกุลมีหัวฟอสเฟตเดี่ยวและไขมันหรือกรดไขมันสองส่วนหาง หัวจะเรียงตามแนวขอบด้านในและด้านนอกของเยื่อหุ้มเซลล์ ในขณะที่หางจะกินพื้นที่ว่างระหว่างนั้น มีเพียงโมเลกุลที่ไม่มีขั้วขนาดเล็กเท่านั้นที่สามารถผ่านเมมเบรนผ่านการแพร่แบบง่าย หางของไขมันปฏิเสธโมเลกุลที่มีขั้วหรือประจุบางส่วน ซึ่งรวมถึงสารที่ละลายน้ำได้หลายชนิด เช่น กลูโคส อย่างไรก็ตาม เยื่อหุ้มเซลล์เต็มไปด้วยโปรตีนจากเยื่อหุ้มเซลล์ซึ่งส่งผ่านไปยังโมเลกุลที่หางจะปิดกั้น

การแพร่กระจายที่อำนวยความสะดวกเป็นกลไกการขนส่งแบบพาสซีฟซึ่งโปรตีนพาหะจะส่งโมเลกุลข้ามเยื่อหุ้มเซลล์โดยไม่ใช้แหล่งพลังงานของเซลล์ แทนที่จะให้พลังงานโดยการไล่ระดับความเข้มข้น ซึ่งหมายความว่าโมเลกุลถูกลำเลียงจากระดับความเข้มข้นที่สูงขึ้นไปต่ำลง เข้าหรือออกจากเซลล์ โปรตีนพาหะจับกับกลูโคส ซึ่งทำให้พวกมันเปลี่ยนรูปร่างและย้ายกลูโคสจากด้านหนึ่งของเมมเบรนไปอีกด้านหนึ่ง เซลล์เม็ดเลือดแดงใช้การแพร่กระจายที่อำนวยความสะดวกเพื่อดูดซับกลูโคส

เซลล์ที่อยู่ตามลำไส้เล็กใช้การขนส่งหลักเพื่อให้แน่ใจว่ากลูโคสจะไหลเพียงทางเดียวเท่านั้น: จากอาหารที่ย่อยแล้วไปยังภายในเซลล์ โปรตีนในการขนส่งที่ใช้งานจะใช้อะดีโนซีน ไตรฟอสเฟต (ATP) ซึ่งเป็นโมเลกุลเก็บพลังงานของเซลล์ เพื่อสูบฉีดกลูโคสเข้าสู่เซลล์ ไม่ว่าจะมีหรือต้านการไล่ระดับความเข้มข้น โปรตีนการขนส่งเรียกว่าเอนไซม์ ATPase เพราะสามารถปลดปล่อยกลุ่มฟอสเฟตจาก ATP และใช้พลังงานที่ได้ในการทำงาน การขนส่งที่กระฉับกระเฉงทำให้มั่นใจได้ว่ากลูโคสจะไม่รั่วไหลออกจากเซลล์ลำไส้เล็กในช่วงที่กลูโคสอดอาหาร

การขนส่งที่ใช้งานทุติยภูมิเป็นอีกวิธีหนึ่งที่เซลล์นำเข้ากลูโคส ในวิธีนี้ โปรตีนเมมเบรนที่เรียกว่า symporter จะนำเข้าโซเดียมไอออนสองตัวสำหรับโมเลกุลกลูโคสทุกตัวที่นำเข้า วิธีนี้ไม่ได้ใช้ ATP แต่อาศัยการไล่ระดับความเข้มข้นที่สูงขึ้นของโซเดียมภายนอกเซลล์ที่สัมพันธ์กับภายในเซลล์ โซเดียมไอออนที่มีประจุบวกให้พลังงานเคมีไฟฟ้าเพื่อนำเข้ากลูโคสโดยมีหรือต้านการไล่ระดับความเข้มข้นของกลูโคส การขนส่งแบบแอคทีฟรองถูกใช้โดยเซลล์ในลำไส้เล็ก หัวใจ สมอง ไต และอวัยวะอื่นๆ