Vận chuyển Glucose trong cơ thể qua màng tế bào

Trước khi glucose có thể được sử dụng bởi mô và tế bào trong cơ thể, nó phải được vận chuyển qua màng vào tế bào chất. Mặc dù vậy, glucose không thể dễ dàng khuyếch tán qua lỗ của màng tế bào bởi trọng lượng phân tử lớn nhất có thể dễ dàng khuyếch tán qua màng khoảng 100, và glucose có trọng lượng phân tử là 180. Glucose vào được bên trong tế bào bằng cơ chế khuyếch tán được thuận hóa. Một cách cơ bản chúng dựa trên: sự xuyên qua lớp lipid kép của màng tế bào có một số lượng lớn các phân tử potein mang, những protein này có thể gắn với glucose. Với cấu trúc này, glucose có thể được vận chuyển từ một phía của màng tế bào sang phía bên kia, sau đó được giải phóng. Bởi vậy, nếu nồng độ của glucose ở một bên màng lớn hơn bên kia, nhiều glucose sẽ được vận chuyển từ nơi có nồng độ cao đến nơi có nồng độ thấp hơn là theo chiều ngược lại.

Sự vận chuyển glucose qua màng của phần lớn các tế bào là khá khác biệt so với sự vận chuyển trên màng hệ tiêu hóa hay tế bào biểu mô ống thận. Trong cả hai trường hợp, glucose được vận chuyển theo cơ chế vận chuyển tích cực thứ phát natri - glucose (active sodium-glucose co-transport) trong đó vận chuyển tích cực natri cung cấp năng lượng cho hấp thu glucose ngược chiều nồng độ. Cơ chế đồng vận chuyển natri - glucose này chỉ trong tế bào biểu mô đặc biệt được biệt hóa cho sự hấp thu glucose. Tại màng của những tế bào khác glucose chỉ được vận chuyển từ nơi có nồng độ cao tới nơi có nồng độ thấp hơn theo cơ chế khuyếch tán được thuận hóa, thực hiện bởi protein mang glucose đặc biệt được gắn trên màng tế bào.

Insulin tăng tốc độ khuyếch tán được thuận hóa của Glucose

Tỷ lệ vận chuyển glucose, giống như việc vận chuyển một số monosaccharides khác, tăng lên rất nhiều nhờ insulin. Khi một số lượng lớn insulin được bài tiết bởi tụy, tỷ lệ vận chuyển glucose vào đa số tế bào tăng lên 10 lần hoặc hơn so với khi insulin không được tiết. Ngược lại, glucose có thể khuyếch tán vào trong hầu hết các tế bào mà không cần sự có mặt của insulin ngoại trừ tế bào gan và tế bào não, sẽ là quá ít glucose so với mức bình thường đòi hỏi để chuyển hóa năng lượng.

Tỷ lệ sử dụng carbohydrate của đa số tế bào được điều chỉnh bởi tỷ lệ tiết insulin từ tụy và độ nhạy cảm của các loại mô khác nhau với ảnh hưởng của insulin trong việc vận chuyển glucose.

Sự phosphoryl hóa của glucose

Ngay sau khi vào trong tế bào, glucose lập tức được gắn với một gốc phosphate theo phản ứng:

Quá trình phosphoryl hóa này được thúc đẩy chủ yếu bởi enzym glucokinase ở trong gan và bởi hexokinase ở phần lớn các tế bào khác. Quá trình phosphoryl hóa hầu như hoàn toàn không thể đảo ngược ngoại trừ trong tế bào gan, tế bào biểu mô ống thận và tế bào biểu mô ruột; trong những tế bào này, một enzyme khác, glucose phosphatase có sẵn, và khi được hoạt hóa, nó có thể đảo ngược phản ứng. Trong đa số các mô của cơ thể, sự phosphoryl hóa phục vụ cho việc giữ (capture) glucose trong tế bào. Theo đó, bởi vì hầu hết bị gắn tức thì với phosphate, glucose không thể khuyếch tán ngược trở lại, ngoại trừ một số tế bào đặc biệt, đặc biệt là tế bào gan vì chúng có phosphatase.