¿Cómo entra la glucosa en la célula?

La biología celular es un campo fascinante de la ciencia. Pero las moléculas que funcionan dentro de estas células lo hacen aún más interesante. 

Una de esas moléculas en nuestras células es la glucosa. Es la principal fuente de energía de nuestro cuerpo y alimenta las células como la gasolina que alimenta un automóvil. Sin embargo, nuestros cuerpos no producen glucosa por sí mismos. Proviene principalmente de los alimentos que comemos, y luego la sangre lo lleva a las células de nuestro cuerpo. [1]

La entrada de glucosa en las células es otro proceso fascinante. Saber esto puede ayudarnos a comprender mejor cómo las células la convierten en energía. Pero, ¿y si pudiéramos hacerlo un poco más divertido de aprender? ¡Exploremos cómo la glucosa ingresa a las células y veamos si podemos agregar algo de chispa a la biología celular!

¿Por qué es importante la glucosa?

La glucosa es un azúcar simple (monosacárido) compuesto por seis átomos de carbono, doce de hidrógeno y seis de oxígeno (C6H12O6). Almacena la energía química de los alimentos de forma estable. Esta energía se libera en nuestro sistema una vez que las células descomponen la glucosa.

La glucosa es esencial para la vida celular de casi todos los organismos. La mayoría de las células de nuestro cuerpo utilizan este azúcar simple como principal fuente de combustible, junto con las grasas y las proteínas. Extraen energía de él a través de la respiración celular, que convierte los azúcares en ATP (trifosfato de adenosina). [1-3]

En nuestro cuerpo, uno de los órganos que más necesita glucosa es el cerebro. Es, de hecho, la única fuente de energía de nuestro cerebro para realizar diversas actividades. Las neuronas y sus mensajeros químicos (neurotransmisores) lo necesitan para procesar señales. 

Nuestros cerebros no pueden funcionar correctamente sin glucosa. Su falta impide que las neuronas produzcan neurotransmisores. Al final, las neuronas luchan por enviar señales a las células diana. [4]

Como principal fuente de combustible del cuerpo, la glucosa ayuda a metabolizar los alimentos que comemos. Ayuda en casi todas las etapas del metabolismo celular, desde la creación de energía hasta la producción de hormonas y enzimas. Una vez que la glucosa se descompone, las células producen ATP, la molécula portadora de energía. Esta molécula es una reserva de energía y casi alimenta todos los procesos metabólicos de una célula. [2, 3]

Nota: el metabolismo es el proceso químico que permite a nuestras células convertir los alimentos en energía. 

Cómo entra la glucosa en las células

A medida que comemos, los alimentos pasan al estómago a través del esófago. Luego, el estómago comienza a descomponerlo en pedazos más pequeños con la ayuda de ácidos y enzimas. 

Durante este proceso, nuestro cuerpo convierte las partículas de alimentos en glucosa. Luego viaja a los intestinos. A partir de ahí, entra en nuestro torrente sanguíneo. Posteriormente, la insulina asume el control y mueve la glucosa de la sangre a nuestras células. Cuando la glucosa viaja a través de la sangre, a menudo la llamamos azúcar en la sangre. [5, 6]

Sin embargo, la entrada de glucosa en las células no es tan fácil como parece. La bicapa lipídica de las células bloquea su entrada debido a su naturaleza polar. Por lo tanto, utiliza proteínas de transporte específicas llamadas transportadores de glucosa para ingresar a las células. 

Figura 1. Metabolismo de la glucosa en una célula normal
Fuente: Martel y colega [16], CC-BY-4.0.

Las proteínas transportadoras generalmente transportan varias moléculas según el tipo de célula involucrada. Tienen receptores especializados diseñados para identificar moléculas específicas como la glucosa. Estas proteínas luego ayudan a que la glucosa llegue a nuestras células para usarla o almacenarla como energía. En general, la mayoría de las células pueden expresar varios tipos de transportadores de glucosa. [7, 8]

La captación de glucosa dentro de nuestras células generalmente involucra dos tipos de proteínas de transporte:

• Transportadores dependientes de sodio. Este tipo de transportador mueve el sodio a través de la membrana celular a través del transporte activo. Luego, el sodio se difunde para transportar una molécula de glucosa al interior de la célula. Este proceso, sin embargo, necesita energía celular para transportar la glucosa a través de la membrana plasmática. [7]
• Transportadores independientes de sodio. Este tipo de transportador no depende del sodio para transportar la glucosa dentro y fuera de las células. Permite que la glucosa ingrese a una célula a través de un proceso llamado difusión facilitada. Durante este proceso, proteínas específicas actúan como puerta de entrada para que las moléculas crucen la barrera lipídica. Este proceso no necesita energía de la célula y mueve la glucosa hacia ella con poco esfuerzo. es como si no ENTRADA en o SALIDA de la celda pasó. [9]

En resumen, al transportar glucosa, estas proteínas de transporte dan a nuestras células el combustible que necesitan. También se aseguran de que solo entren en la célula las cantidades correctas de glucosa. De lo contrario, los flujos de glucosa habrían obstaculizado los procesos metabólicos en nuestras células. Al final, esto podría resultar en efectos secundarios indebidos como inflamación o hinchazón. [7-9]

En pocas palabras, las proteínas de transporte regulan la glucosa para mantener la estabilidad interna de nuestros cuerpos.

¿Qué hace la Glucosa en Nuestro Cuerpo?

Cuando la glucosa ingresa a nuestro sistema, viaja por todo el cuerpo a través del torrente sanguíneo. Mientras permanece en la sangre, utiliza el sistema circulatorio como una tubería de combustible. La glucosa sale de este conducto cuando aumenta el nivel de azúcar en la sangre o si nuestras células necesitan recargar sus suministros de combustible.

Nuestros cuerpos funcionan para mantener un nivel constante de glucosa en la sangre. El páncreas juega un papel clave en la forma en que nuestros cuerpos manejan el azúcar en la sangre. Sus células beta controlan el nivel de glucosa en nuestra sangre cada pocos segundos. Estas células liberan insulina cuando detectan un aumento en los niveles de azúcar. [8]

La glucosa en nuestra sangre no puede ingresar a las células por sí sola. Necesita ayuda para salir del torrente sanguíneo. La insulina hace este trabajo actuando como una llave. Le dice a las células que se desbloqueen para que la glucosa pueda entrar en su interior. Luego, la glucosa se mueve desde la sangre y se une a una proteína transportadora en las superficies celulares. Una vez que cruza las barreras lipídicas, las células lo utilizan o almacenan como mejor les parezca. [8, 10]

¿Qué sucederá si tengo diabetes?

La diabetes ocurre cuando nuestro cuerpo no produce suficiente insulina. La falta de insulina significa más glucosa en nuestra sangre de lo habitual. Este alto nivel de azúcar en la sangre con el tiempo conduce a una condición llamada hiperglucemia. Esta condición puede cambiar la forma en que nuestros cuerpos procesan y almacenan la glucosa en nuestras células.

En las personas hiperglucémicas, la glucosa ingresa a las células más lentamente de lo normal debido a los bajos niveles de insulina. Por lo tanto, se atasca en el torrente sanguíneo en lugar de ingresar a las células. Si la glucosa permanece allí durante mucho tiempo, puede dañar los vasos sanguíneos que transportan oxígeno a nuestros órganos. [11, 12]

Además, el acceso limitado a la glucosa puede privar a las células del combustible que necesitan para funcionar bien. Luego, las células comienzan a utilizar la grasa corporal como combustible. Con el tiempo, esta quema de grasa puede provocar una complicación de salud potencialmente mortal llamada cetoacidosis diabética (niveles altos de ácido en la sangre). [13, 14]

Los pacientes diabéticos deben tomar medicamentos y hacer cambios en el estilo de vida para controlar el nivel de azúcar en la sangre. Las modificaciones de estilo de vida que pueden hacer incluyen lo siguiente:

• Comer una dieta balanceada
• Elegir alimentos con un índice glucémico (IG) bajo
• Comer comidas regularmente
• Beber mucha agua
• Evite fumar y el alcohol
• Perder peso
• Unirse a un programa de ejercicios

Preguntas frecuentes (FAQ)

¿Dónde se almacena el exceso de glucosa?

Después de que las células reponen sus necesidades energéticas, almacenan la glucosa restante en pequeños paquetes convirtiéndola en glucógeno. El glucógeno se almacena en el hígado y los músculos. Nuestros cuerpos pueden almacenar suficiente glucógeno para alimentarnos durante aproximadamente un día.

Aún así, si queda glucosa incluso después de almacenarla como glucógeno, nuestro cuerpo la convierte en grasa. Esta conversión a menudo ocurre en el hígado y los tejidos adiposos. Y si nuestra ingesta de carbohidratos excede regularmente los límites de almacenamiento de glucógeno, las grasas comienzan a acumularse. Esta acumulación de grasa aumenta el riesgo de diversas afecciones, como diabetes, hígado graso y enfermedades cardíacas. [8, 10]

¿Cómo se utilizan las moléculas de glucosa dentro de las células?

Cuando la glucosa se une a la superficie de una célula, las proteínas de transporte la ayudan a entrar. Luego, la célula usa o almacena glucosa como mejor le parezca. Si la célula necesita reponer su suministro de combustible, descompone la glucosa para crear ATP (vea la Figura 1). 

Una molécula de ATP es como una moneda de energía celular. Las células lo utilizan para impulsar casi todas las actividades, incluidas las reacciones metabólicas, los procesos cognitivos y la expresión génica. [15]

Consejos para controlar la velocidad de digestión de la glucosa

Una forma efectiva de mantener los niveles de azúcar en la sangre bajo control es regulando la rapidez con la que digerimos la glucosa. De esta manera, podemos mantener un nivel constante de azúcar en la sangre, evitando un pico repentino. A continuación se presentan algunas técnicas que se pueden aplicar para regular la velocidad de la digestión:

• Trate de comer alimentos con un IG bajo y alto contenido de fibra. Estas elecciones de alimentos disminuirán la velocidad de la digestión ya que estos alimentos contienen carbohidratos menos digeribles.
• Comer despacio. Cuando comemos despacio, nos ayuda a controlar mejor cuánto estamos consumiendo. Este hábito alimenticio puede garantizar que no comamos en exceso.
• Elija comidas complejas. Considere los carbohidratos complejos en lugar de los azúcares simples en las comidas para ralentizar el proceso digestivo. Nuestros cuerpos absorben rápidamente los azúcares simples como el arroz blanco o el pan blanco. Esta velocidad de digestión rápida puede causar un aumento repentino en los niveles de azúcar en la sangre.

Pensamientos finales

La glucosa es la principal fuente de energía para casi todas las células de nuestro cuerpo. Pero cuando el nivel de glucosa en la sangre permanece alto durante mucho tiempo, pueden ocurrir varios problemas de salud.

Por lo tanto, las personas con diabetes deben comprender cómo ingresa y se utiliza la glucosa dentro de nuestras células. Con este conocimiento, pueden regular mejor sus niveles de azúcar en la sangre y evitar picos de glucosa indebidos.

Referencias

1. Chen LQ, Cheung LS, Feng L, Tanner W, Frommer WB. Transporte de azúcares. Annu Rev Biochem. 2 de junio de 2015; 84 (1): 865-94. DOI: https://doi.org/10.1146/annurev-biochem-060614-033904. 

2. Richter EA, Hargreaves M. Ejercicio, GLUT4 y captación de glucosa del músculo esquelético. Revisiones fisiológicas. 1 de julio de 2013; 93(3):993-1017. DOI: https://doi.org/10.1152/physrev.00038.2012. 

3. Gurung P, Zubair M, Jialal I. Plasma glucosa. Perlas de estadísticas. 23 de noviembre de 2022. ID de estantería: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/nbk541081/.

4. Hwang JJ, Jiang L, Sanchez Rangel E, Fan X, Ding Y, Lam W, Leventhal J, Dai F, Rothman DL, Mason GF, Sherwin RS. Variabilidad glucémica y niveles de glucosa cerebral en la diabetes tipo 1. Diabetes. 1 de enero de 2019;68(1):163-71. DOI: https://doi.org/10.2337/db18-0722. 

5. Mulukutla BC, Yongky A, Le T, Mashek DG, Hu WS. Regulación del metabolismo de la glucosa: una perspectiva desde el bioprocesamiento celular. Tendencias en biotecnología. 2016 1 de agosto; 34 (8): 638-51. DOI: https://doi.org/10.1016/j.tibtech.2016.04.012. 

6. Chandel NS. Metabolismo de los carbohidratos. Perspectivas de Cold Spring Harbor en biología. 1 de enero de 2021; 13 (1): a040568. DOI: https://doi.org/10.1101/cshperspect.a040568. 

7. Navale AM, Paranjape AN. Transportadores de glucosa: roles fisiológicos y patológicos. Revisiones biofísicas. 2016 marzo;8(1):5-9. DOI: https://doi.org/10.1007%2Fs12551-015-0186-2. 

8. Hantzidiamantis PJ, Lappin SL. Fisiología, Glucosa. En: StatPearls [Internet]. Treasure Island (FL): Publicación de StatPearls; ID de estantería de enero de 2022: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK545201/. 

9. Szablewski L. Capítulo introductorio: transportadores de glucosa. Niveles de glucosa en sangre 2019 18 de febrero. IntechOpen. DOI: https://doi.org/10.5772/intechopen.82263. 

10. Nakrani MN, Wineland RH, Anjum F. Fisiología, metabolismo de la glucosa. En: StatPearls [Internet]. Treasure Island (FL): Publicación de StatPearls; ID de estantería de enero de 2022: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK560599/. 

11. Richter B, Hemmingsen B, Metzendorf MI, Takwoingi Y. Desarrollo de diabetes mellitus tipo 2 en personas con hiperglucemia intermedia. Base de datos Cochrane de revisiones sistemáticas. 2018(10):CD012661. DOI: https://doi.org/10.1002%2F14651858.CD012661.pub2. 

12. Tabák AG, Herder C, Rathmann W, Brunner EJ, Kivimäki M. Prediabetes: un estado de alto riesgo para el desarrollo de diabetes. La lanceta. 16 de junio de 2012; 379 (9833): 2279-90. DOI: https://doi.org/10.1016/s0140-6736(12)60283-9. 

13. Berbudi A, Rahmadika N, Tjahjadi AI, Ruslami R. Diabetes tipo 2 y su impacto en el sistema inmunológico. Revisiones actuales de diabetes. 2020 mayo; 16 (5): 442. DOI: https://doi.org/10.2174/1573399815666191024085838.

14. Khan RM, Chua ZJ, Tan JC, Yang Y, Liao Z, Zhao Y. De la prediabetes a la diabetes: diagnóstico, tratamientos e investigación traslacional. Medicina. 2019 29 de agosto; 55 (9): 546. DOI: https://doi.org/10.3390/medicina55090546.  

15. Bonora M, Patergnani S, Rimessi A, De Marchi E, Suski JM, Bononi A, Giorgi C, Marchi S, Missiroli S, Poletti F, Wieckowski MR. Síntesis y almacenamiento de ATP. Señalización purinérgica. 2012 de septiembre; 8 (3): 343-57. DOI: https://doi.org/10.1007/s11302-012-9305-8. 

16. Keating E, Martel F. Efectos antimetabólicos de los polifenoles en las células de cáncer de mama: enfoque en la absorción y el metabolismo de la glucosa. Fronteras en nutrición. 16 de abril de 2018; 5:25. DOI: https://doi.org/10.3389/fnut.2018.00025.