Cum intră glucoza în celulă?

Last Updated at:

Biologia celulară este un domeniu fascinant al științei. Dar moleculele care lucrează în interiorul acestor celule îl fac și mai interesant. 

O astfel de moleculă din celulele noastre este glucoza. Este sursa primară de energie a corpului nostru și alimentează celulele precum benzina care alimentează o mașină. Cu toate acestea, corpul nostru nu produce glucoză singur. Acesta provine în principal din alimentele pe care le consumăm, iar apoi sângele îl transportă către celulele din corpul nostru. [1]

Intrarea glucozei în celule este un alt proces fascinant. Știind acest lucru ne poate ajuta să înțelegem mai bine modul în care celulele îl transformă în energie. Dar dacă am putea face un pic mai distractiv de învățat? Haideți să explorăm modul în care glucoza intră în celule și să vedem dacă putem adăuga un pic de strălucire biologiei celulare!

De ce este importantă glucoza?

Glucoza este un zahăr simplu (monozaharid) compus din șase atomi de carbon, doisprezece hidrogen și șase atomi de oxigen (C6H12O6). Stochează energia chimică a alimentelor într-o formă stabilă. Această energie este eliberată în sistemul nostru odată ce celulele descompun glucoza.

Glucoza este esențială pentru viața celulară a aproape tuturor organismelor. Majoritatea celulelor din corpul nostru folosesc acest zahăr simplu ca sursă principală de combustibil, împreună cu grăsimi și proteine. Ei extrag energie din el prin respirația celulară, care transformă zaharurile în ATP (adenozin trifosfat). [1-3]

În corpul nostru, un organ care are cel mai mult nevoie de glucoză este creierul. Este, de fapt, singura sursă de energie a creierului nostru pentru a face diverse activități. Neuronii și mesagerii lor chimici (neurotransmițători) au nevoie de el pentru a procesa semnale. 

Creierul nostru nu poate funcționa corect fără glucoză. Lipsa acestuia oprește neuronii să producă neurotransmițători. În cele din urmă, neuronii se luptă să trimită semnale către celulele țintă. [4]

Fiind principala sursă de combustibil a organismului, glucoza ajută la metabolizarea alimentelor pe care le consumăm. Ajută în aproape toate etapele metabolismului celular, de la crearea de energie până la producerea de hormoni și enzime. Odată ce glucoza se descompune, celulele produc molecula de transport de energie ATP. Această moleculă este un depozit de energie și alimentează aproape fiecare proces metabolic dintr-o celulă. [2, 3]

Notă: metabolismul este procesul chimic care permite celulelor noastre să transforme alimentele în energie. 

Cum intră glucoza în celule

Pe măsură ce mâncăm, mâncarea trece în stomac prin esofag. Stomacul începe apoi să-l descompună în bucăți mai mici cu ajutorul acizilor și enzimelor. 

În timpul acestui proces, corpul nostru transformă particulele alimentare în glucoză. Apoi călătorește spre intestine. De acolo, intră în sângele nostru. Ulterior, insulina preia controlul și mută glucoza din sânge către celulele noastre. Când glucoza trece prin sânge, deseori o numim zahăr din sânge. [5, 6]

Cu toate acestea, intrarea glucozei în celule nu este atât de ușoară pe cât pare. Stratul dublu lipidic al celulelor îl împiedică să intre datorită naturii sale polare. Deci, folosește proteine de transport specifice numite transportori de glucoză pentru a pătrunde în celule. 

GLUCOSE-METABOLISM

Figura 1. Metabolismul glucozei într-o celulă normală
Sursa: Martel și colegul [16], CC-BY-4.0.

Proteinele purtătoare transportă de obicei diferite molecule în funcție de tipul de celulă implicată. Ei au receptori specializați proiectați pentru a identifica molecule specifice, cum ar fi glucoza. Aceste proteine ajută apoi glucoza să ajungă la celulele noastre pentru utilizare sau stocare ca energie. În general, majoritatea celulelor pot exprima mai multe tipuri de transportatori de glucoză. [7, 8]

Absorbția de glucoză în interiorul celulelor noastre implică de obicei două tipuri de proteine de transport:

  • Transportatori dependenti de sodiu. Acest tip de transportator deplasează sodiul prin membrana celulară prin transport activ. Apoi, sodiul difuzează în jos pentru a transporta o moleculă de glucoză în interiorul celulei. Cu toate acestea, acest proces are nevoie de energie celulară pentru a transporta glucoza prin membrana plasmatică. [7]
  • Transportatori independenți de sodiu. Acest tip de transportator nu se bazează pe sodiu pentru a transporta glucoza în și în afara celulelor. Permite glucozei să intre într-o celulă printr-un proces numit difuzie facilitată. În timpul acestui proces, proteinele specifice acționează ca o poartă pentru ca moleculele să traverseze bariera lipidică. Acest proces nu are nevoie de energie din celulă și mută glucoza în ea cu puțin efort. Este ca și cum nu INTRARE în sau IEȘIRE din celulă sa întâmplat. [9]

Pe scurt, prin transportul de glucoză, aceste proteine de transport oferă celulelor noastre combustibilul de care au nevoie. De asemenea, se asigură că doar cantitățile potrivite de glucoză intră în celulă. Dacă nu, influxurile de glucoză ar fi împiedicat procesele metabolice din celulele noastre. În cele din urmă, acest lucru ar putea duce la efecte secundare nejustificate, cum ar fi inflamația sau umflarea. [7-9]

Mai simplu spus, proteinele de transport reglează glucoza pentru a menține stabilitatea internă a corpului nostru.

Ce face glucoza în corpul nostru?

Când glucoza intră în sistemul nostru, ea călătorește prin tot corpul prin fluxul sanguin. Atâta timp cât rămâne în sânge, folosește sistemul circulator ca o conductă de combustibil. Glucoza iese din această conductă atunci când nivelul zahărului din sânge crește sau dacă celulele noastre trebuie să-și reîncarce rezervele de combustibil.

INSULIN_HELPS_US_TO_STABLIZE_OUR_GLUCOSE_LEVEL_SINOCARE

Corpul nostru lucrează astfel încât să mențină un nivel constant de glucoză din sânge. Pancreasul joacă un rol cheie în modul în care organismul nostru se confruntă cu glicemia. Celulele sale beta verifică nivelul de glucoză din sângele nostru la fiecare câteva secunde. Aceste celule eliberează insulină atunci când detectează o creștere a nivelului de zahăr. [8]

Glucoza din sângele nostru nu poate pătrunde singură în celule. Are nevoie de ajutor pentru a părăsi fluxul sanguin. Insulina face aceasta treaba pentru ea actionand ca o cheie. Spune celulelor să se deblocheze, astfel încât glucoza să poată intra în interiorul lor. Glucoza se deplasează apoi din sânge și se atașează la o proteină transportoare de la suprafața celulelor. Odată ce traversează barierele lipidice, celulele îl folosesc sau îl depozitează după cum consideră de cuviință. [8, 10]

Ce se va întâmpla dacă am diabet?

Diabetul apare atunci când corpul nostru nu reușește să producă suficientă insulină. Lipsa de insulină înseamnă mai multă glucoză în sânge decât de obicei. Acest nivel ridicat de zahăr din sânge în timp duce la o afecțiune numită hiperglicemie. Această condiție poate schimba modul în care corpul nostru procesează și stochează glucoza în celulele noastre.

La persoanele hiperglicemice, glucoza intră în celule mai lent decât de obicei din cauza nivelului scăzut de insulină. Deci se blochează în sânge în loc să intre în celule. Dacă glucoza rămâne acolo mult timp, poate deteriora vasele de sânge care transportă oxigen către organele noastre. [11, 12]

Mai mult, accesul limitat la glucoză poate priva celulele de combustibilul de care au nevoie pentru a funcționa bine. Celulele încep apoi să folosească grăsimea corporală ca combustibil. În timp, această ardere a grăsimilor poate duce la o complicație care pune viața în pericol, numită cetoacidoză diabetică (niveluri ridicate de acid în sânge). [13, 14]

Pacienții diabetici ar trebui să ia medicamente și să facă schimbări în stilul de viață pentru a-și menține sub control glicemia. Modificările stilului de viață pe care le pot face includ următoarele:

  • Mâncând o dietă echilibrată
  • Alegerea alimentelor cu indice glicemic (IG) scăzut
  • Mănâncă regulat
  • Bea multă apă
  • Evitați fumatul și alcoolul
  • Pierzând greutate
  • Aderarea la un program de exerciții

Întrebări frecvente (FAQs)

Unde este depozitat excesul de glucoză?

După ce celulele își completează nevoile de energie, ele stochează glucoza rămasă în mănunchiuri mici, transformându-l în glicogen. Glicogenul este stocat în ficat și mușchi. Corpul nostru poate stoca suficient glicogen pentru a ne alimenta pentru aproximativ o zi.

Totuși, dacă glucoza este lăsată chiar și după depozitarea sub formă de glicogen, corpul nostru o transformă în grăsime. Această conversie are loc adesea în ficat și țesuturile adipoase. Și dacă aportul nostru de carbohidrați depășește în mod regulat limitele de stocare a glicogenului, grăsimile încep să se acumuleze. Această acumulare de grăsime crește riscul apariției diferitelor afecțiuni, inclusiv diabet, ficatul gras și boli de inimă. [8, 10]

Cum sunt utilizate moleculele de glucoză în interiorul celulelor?

Când glucoza se leagă de suprafața celulei, proteinele de transport o ajută să pătrundă în interior. Celula apoi folosește sau stochează glucoza după cum crede de cuviință. Dacă celula trebuie să-și reumple alimentarea cu combustibil, descompune glucoza pentru a crea ATP (vezi Figura 1). 

O moleculă de ATP este ca o monedă energetică celulară. Celulele îl folosesc pentru a alimenta aproape toate activitățile, inclusiv reacțiile metabolice, procesele cognitive și expresia genelor. [15]

Sfaturi pentru a controla viteza de digestie a glucozei

O modalitate eficientă de a menține sub control nivelul zahărului din sânge este reglarea rapidității cu care digerăm glucoza. Astfel, putem menține un nivel constant al zahărului din sânge, evitând o creștere bruscă. Mai jos sunt câteva tehnici pe care le puteți aplica pentru a regla viteza de digestie:

  • Încercați să mâncați alimente cu IG scăzut și conținut ridicat de fibre. Aceste alegeri alimentare vor încetini rata digestiei, deoarece aceste alimente conțin carbohidrați mai puțin digerabili.
  • Mănâncă încet. Când mâncăm încet, ne ajută să monitorizăm mai bine cât consumăm. Acest obicei alimentar ne poate asigura că nu mâncăm în exces.
  • Alegeți mese complexe. Luați în considerare carbohidrații complecși decât zaharurile simple pentru mese pentru a încetini procesul digestiv. Corpul nostru absoarbe rapid zaharurile simple precum orezul alb sau pâinea albă. Această viteză rapidă de digestie poate provoca o creștere bruscă a nivelului de zahăr din sânge.

Gânduri finale

Glucoza este sursa primară de energie pentru aproape toate celulele din corpul nostru. Dar atunci când nivelul glucozei din sânge rămâne ridicat pentru o lungă perioadă de timp, pot apărea diverse probleme de sănătate.

Prin urmare, cei cu diabet ar trebui să înțeleagă cum intră și este utilizată glucoza în celulele noastre. Cu aceste cunoștințe, își pot regla mai bine nivelul zahărului din sânge și pot evita creșterile excesive de glucoză.

Referințe

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

2. Richter EA, Hargreaves M. Exercițiu, GLUT4 și absorbția de glucoză a mușchilor scheletici. Recenzii fiziologice. 1 iulie 2013; 93(3):993-1017. DOI: https://doi.org/10.1152/physrev.00038.2012. 

3. Gurung P, Zubair M, Jialal I. Glucoză plasmatică. StatPearls. 23 noiembrie 2022. ID de raft: 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. Variabilitatea glicemică și nivelurile de glucoză din creier în diabetul de tip 1. Diabet. 1 ian 2019;68(1):163-71. DOI: https://doi.org/10.2337/db18-0722. 

5. Mulukutla BC, Yongky A, Le T, Mashek DG, Hu WS. Reglarea metabolismului glucozei - o perspectivă din bioprocesarea celulară. Tendințe în biotehnologie. 2016 august 1;34(8):638-51. DOI: https://doi.org/10.1016/j.tibtech.2016.04.012. 

6. Chandel NS. Metabolismul carbohidraților. Cold Spring Harbour Perspective în biologie. 1 ian 2021;13(1):a040568. DOI: https://doi.org/10.1101/cshperspect.a040568. 

7. Navale AM, Paranjape AN. Transportatori de glucoză: roluri fiziologice și patologice. Recenzii biofizice. 2016 Mar;8(1):5-9. DOI: https://doi.org/10.1007%2Fs12551-015-0186-2. 

8. Hantzidiamantis PJ, Lappin SL. Fiziologie, glucoză. În: StatPearls [Internet]. Treasure Island (FL): Editura StatPearls; 2022 ianuarie ID de raft: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK545201/. 

9. Szablewski L. Capitol introductiv: transportori de glucoză. InBlood Glucose Levels 2019 Feb 18. IntechOpen. DOI: https://doi.org/10.5772/intechopen.82263. 

10. Nakrani MN, Wineland RH, Anjum F. Fiziologie, Metabolismul Glucozei. În: StatPearls [Internet]. Treasure Island (FL): Editura StatPearls; 2022 ian. ID rafturi: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK560599/. 

11. Richter B, Hemmingsen B, Metzendorf MI, Takwoingi Y. Dezvoltarea diabetului zaharat de tip 2 la persoanele cu hiperglicemie intermediară. Baza de date Cochrane de revizuiri sistematice. 2018(10):CD012661. DOI: https://doi.org/10.1002%2F14651858.CD012661.pub2. 

12. Tabák AG, Herder C, Rathmann W, Brunner EJ, Kivimäki M. Prediabet: o stare cu risc ridicat pentru dezvoltarea diabetului. The Lancet. 16 iunie 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. Diabetul de tip 2 și impactul său asupra sistemului imunitar. Recenzii actuale despre diabet. 2020 mai;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 pre-diabet la diabet: diagnostic, tratamente și cercetare translațională. Medicina. 29 august 2019;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. Sinteza și stocarea ATP. Semnalizarea purinergică. 2012 Sep;8(3):343-57. DOI: https://doi.org/10.1007/s11302-012-9305-8. 

16. Keating E, Martel F. Efectele antimetabolice ale polifenolilor în celulele cancerului de sân: concentrează-te pe absorbția și metabolismul glucozei. Frontiere în nutriție. 16 apr 2018;5:25. DOI: https://doi.org/10.3389/fnut.2018.00025. 

Author: Ahmed Huang

Official staff of Sinocare.

Note: All information on Sinocare blog articles is for educational purposes only. For specific medical advice, diagnoses, and treatment, consult your doctor.


Post mai vechi

Lasa un comentariu

Vă rugăm să rețineți, comentariile trebuie aprobate înainte de a fi publicate