Utaratibu wa usafirishaji wa sukari kwenye seli. Usafirishaji wa vitu kwenye membrane ya seli. Usafirishaji hai wa vitu

Ulaji wa glukosi na seli kutoka kwa damu pia hutokea kwa usambaaji uliowezeshwa.. Kwa hiyo, kiwango cha mtiririko wa transmembrane ya glucose inategemea tu juu ya gradient yake ya ukolezi. Isipokuwa ni seli za tishu za misuli na adipose, ambapo uenezaji uliowezeshwa unadhibitiwa na insulini . Kwa kukosekana kwa insulini, membrane ya plasma ya seli hizi haiwezi kupenya kwa sukari, kwani haina protini za wabebaji wa sukari (wasafirishaji). .

Wasafirishaji wa sukari pia huitwa vipokezi vya sukari. Kisafirishaji kina tovuti ya kumfunga glukosi nje ya utando. Baada ya kuongezwa kwa glukosi, muundo wa protini hubadilika, kama matokeo ambayo glukosi huhusishwa na protini katika eneo linalokabili ndani ya seli. Kisha glucose hutenganishwa na msafirishaji, kupita kwenye seli.

Usambazaji uliorahisishwa, ikilinganishwa na usafiri amilifu, huzuia usafirishaji wa ayoni pamoja na glukosi ikiwa inasafirishwa pamoja na gradient ya ukolezi..

Kunyonya kwa wanga kwenye utumbo.

Kunyonya kwa monosaccharides kutoka kwa utumbo hutokea kwa kuwezesha kuenea kwa msaada wa protini maalum za carrier (wasafirishaji). Aidha, glucose na galactose husafirishwa kwa enterocyte na usafiri wa sekondari amilifu inategemea gradient ya ukolezi wa ioni za sodiamu. Protini za kisafirishaji zinazotegemea kipenyo Na + huhakikisha ufyonzaji wa glukosi kutoka kwenye lumen ya utumbo hadi kwenye enterocyte dhidi ya gradient ya ukolezi. Mkusanyiko wa Na + unaohitajika kwa usafiri huu hutolewa na Na + ,K + -ATPase, ambayo hufanya kazi kama pampu, kusukuma Na + nje ya seli badala ya K + .

Tofauti na glukosi, fructose husafirishwa na mfumo usiotegemea gradient ya sodiamu.

Wasafirishaji wa sukari(GLUT) hupatikana katika tishu zote. Kuna aina kadhaa za GLUT, zimehesabiwa kulingana na utaratibu ambao ziligunduliwa.

Muundo wa protini za familia ya GLUT hutofautiana na protini zinazosafirisha glukosi kwenye utando ndani ya utumbo na figo dhidi ya gradient ya ukolezi.

Aina 5 zilizoelezewa za GLUT zina muundo wa msingi sawa na shirika la kikoa.

GLUT-1 inahakikisha mtiririko wa kutosha wa sukari kwenye ubongo;

GLUT-2 hupatikana katika seli za viungo vinavyoweka sukari kwenye damu. Ni kwa ushiriki wa GLUT-2 kwamba glucose hupita ndani ya damu kutoka kwa enterocytes na ini. GLUT-2 inahusika katika usafirishaji wa sukari kwenye seli za β-kongosho;

GLUT-3 ina mshikamano mkubwa wa glukosi kuliko GLUT-1. Pia hutoa ugavi wa mara kwa mara wa glucose kwa seli za neva na tishu nyingine;

GLUT-4 ni carrier mkuu wa glucose ndani ya seli za misuli na tishu za adipose;

GLUT-5 hupatikana hasa kwenye seli za utumbo mwembamba. Kazi zake hazijulikani vyema.

Aina zote za GLUT zinaweza kupatikana katika membrane ya plasma na kwenye vesicles ya cytosolic. GLUT-4 (na kwa kiasi kidogo GLUT-1) iko karibu kabisa katika cytoplasm ya seli. Athari ya insulini kwenye seli kama hizo husababisha harakati za vesicles zilizo na GLUT kwa membrane ya plasma, kuunganishwa nayo, na kuingizwa kwa wasafirishaji kwenye membrane. Baada ya hayo, usafirishaji wa sukari kwenye seli hizi unawezekana. Baada ya kupungua kwa mkusanyiko wa insulini katika damu, wasafirishaji wa sukari huhamia tena kwenye cytoplasm, na mtiririko wa sukari kwenye seli huacha.

Harakati ya sukari kutoka kwa mkojo wa msingi hadi seli za mirija ya figo hutokea kwa usafiri wa pili wa kazi, sawa na kunyonya kwa glucose kutoka kwa lumen ya matumbo ndani ya enterocytes. Kutokana na hili, glukosi inaweza kuingia kwenye seli hata kama ukolezi wake katika mkojo wa msingi ni mdogo kuliko kwenye seli. Katika kesi hii, sukari huingizwa tena kutoka kwa mkojo wa msingi karibu kabisa (99%).

Matatizo mbalimbali katika kazi ya wasafirishaji wa glucose yanajulikana. Kasoro ya kurithi katika protini hizi inaweza kusababisha ugonjwa wa kisukari usiotegemea insulini. Wakati huo huo, si tu kasoro katika protini yenyewe inaweza kuwa sababu ya malfunction ya usafiri wa glucose. Ukiukaji wa kazi ya GLUT-4 inawezekana katika hatua zifuatazo:

maambukizi ya ishara ya insulini kuhusu harakati ya msafirishaji huyu kwenye membrane;

harakati ya msafirishaji kwenye cytoplasm;

kuingizwa kwenye membrane;

kunyoosha membrane, nk.

Kunyonya kwa monosaccharides kwenye matumbo

Kunyonya kwa monosaccharides kutoka kwa utumbo hutokea kwa kueneza kwa urahisi kwa msaada wa protini maalum za carrier (wasafirishaji). Kwa kuongeza, glucose na galactose husafirishwa ndani ya enterocytes na usafiri wa pili wa kazi, kulingana na gradient ya mkusanyiko wa ioni za sodiamu. Protini za wasafirishaji, zinategemea upinde rangi Na +, huhakikisha ufyonzaji wa glukosi kutoka kwenye lumen ya utumbo hadi kwenye enterocyte dhidi ya gradient ya ukolezi. Mkusanyiko wa Na + muhimu kwa usafiri huu hutolewa na Na + , K + -ATPase, ambayo hufanya kazi kama pampu, kusukuma Na + nje ya seli badala ya K + . Tofauti na glukosi, fructose husafirishwa na mfumo usiotegemea gradient ya sodiamu. Katika viwango tofauti vya sukari kwenye lumen ya matumbo, njia tofauti za usafirishaji "kazi". Kwa sababu ya usafirishaji hai, seli za epithelial za matumbo zinaweza kunyonya sukari kwa viwango vya chini sana kwenye lumen ya matumbo. Ikiwa mkusanyiko wa glucose katika lumen ya matumbo ni ya juu, basi inaweza kusafirishwa ndani ya seli kwa urahisi wa kuenea. Fructose pia inaweza kufyonzwa kwa njia ile ile. Kiwango cha kunyonya kwa glucose na galactose ni kubwa zaidi kuliko monosaccharides nyingine.

Uchukuaji wa glukosi na seli kutoka kwa mfumo wa damu pia hutokea kwa usambaaji uliowezeshwa. Kwa hiyo, kiwango cha flux ya glucose ya transmembrane inategemea tu juu ya gradient yake ya ukolezi. Isipokuwa ni seli za tishu za misuli na adipose, ambapo usambaaji uliowezeshwa unadhibitiwa na insulini.

Wasafirishaji wa sukari(GLUT) hupatikana katika tishu zote. Kuna aina kadhaa za GLUT, na zinahesabiwa kulingana na mpangilio ambao ziligunduliwa. Aina 5 zilizoelezewa za GLUT zina muundo wa msingi sawa na shirika la kikoa. GLUT-1 hutoa mtiririko thabiti wa sukari kwenda kwa ubongo. GLUT-2 hupatikana katika seli za viungo vinavyoweka sukari kwenye damu (ini, figo). Ni kwa ushiriki wa GLUT-2 kwamba glucose hupita ndani ya damu kutoka kwa enterocytes na ini. GLUT-2 inahusika katika usafirishaji wa sukari ndani ya seli za β-kongosho. GLUT-3 hupatikana katika tishu nyingi na ina uhusiano mkubwa wa glukosi kuliko GLUT-1. Pia hutoa ugavi wa mara kwa mara wa glucose kwa seli za neva na tishu nyingine. GLUT-4 ndio kisafirishaji kikuu cha sukari kwenye seli za tishu za misuli na adipose. GLUT-5 hupatikana hasa kwenye seli za utumbo mwembamba. Kazi zake hazijulikani vyema.

Aina zote za GLUT zinaweza kupatikana katika membrane ya plasma na kwenye vesicles ya cytosolic. GLUT-4 (kwa kiasi kidogo GLUT-1) iko karibu kabisa katika cytoplasm ya seli. Athari ya insulini kwenye seli kama hizo husababisha harakati za vesicles zilizo na GLUT kwenye membrane ya plasma, kuunganishwa nayo, na kuingizwa kwa wasafirishaji kwenye membrane. Baada ya hayo, usafirishaji wa sukari kwenye seli hizi unawezekana. Baada ya kupungua kwa mkusanyiko wa insulini katika damu, wasafirishaji wa sukari huhamia tena kwenye cytoplasm, na mtiririko wa sukari kwenye seli huacha.

Glucose hupita ndani ya seli za ini na ushiriki wa GLUT-2, bila kujali insulini. Ingawa insulini haiathiri usafirishaji wa glukosi, kwa njia isiyo ya moja kwa moja huongeza utiririshaji wa glukosi kwenye hepatocyte wakati wa usagaji chakula kwa kushawishi usanisi wa glucokinase na hivyo kuharakisha fosfori ya glukosi.

Usafirishaji wa sukari kutoka kwa mkojo wa msingi hadi seli za mirija ya figo hutokea kwa usafiri wa pili wa kazi. Kutokana na hili, glucose inaweza kuingia kwenye seli za tubules hata kama mkusanyiko wake katika mkojo wa msingi ni chini ya seli. Glucose huingizwa tena kutoka kwa mkojo wa msingi karibu kabisa (99%) katika sehemu ya mwisho ya tubules.

Matatizo mbalimbali katika kazi ya wasafirishaji wa glucose yanajulikana. Kasoro ya kurithi katika protini hizi inaweza kusababisha ugonjwa wa kisukari usiotegemea insulini.

Wakati wa kutumia wanga, pamoja na vitu vingine, mwili unakabiliwa na kazi mbili - kunyonya kutoka kwa utumbo hadi kwenye damu usafiri kutoka kwa damu hadi seli za tishu. Kwa hali yoyote, ni muhimu kushinda utando.

Usafirishaji wa sukari kwenye membrane

Kunyonya kwenye utumbo

Baada ya digestion ya wanga na glycogen, baada ya kuvunjika kwa disaccharides kwenye cavity ya matumbo; glucose na monosaccharides nyingine ambazo lazima ziingie kwenye damu. Ili kufanya hivyo, wanahitaji kushinda angalau membrane ya apical ya enterocyte na membrane yake ya chini.

usafiri wa pili wa kazi

Na utaratibu wa usafiri wa sekondari wa kazi ngozi ya glucose na galactose hutokea kutoka kwa lumen ya matumbo. Utaratibu kama huo unamaanisha kuwa nishati hutumiwa wakati wa kuhamisha sukari, lakini haitumiwi moja kwa moja kwenye usafirishaji wa molekuli, lakini kwa kuunda gradient ya mkusanyiko wa dutu nyingine. Katika kesi ya monosaccharides, dutu hii ni ioni ya sodiamu.

Utaratibu sawa wa usafiri wa glucose upo katika epithelium ya tubular. figo, ambayo huichukua tena kutoka kwa mkojo wa msingi.
Uwepo tu hai usafirishaji hukuruhusu kuhamisha karibu sukari yote kutoka kwa mazingira ya nje hadi kwenye seli.

Kimeng'enya Na + ,K + -ATPase mara kwa mara, badala ya potasiamu, husukuma ioni za sodiamu kutoka kwa seli, ni usafiri huu unaohitaji nishati. Katika lumen ya matumbo, maudhui ya sodiamu ni ya juu na hufunga kwa protini maalum ya membrane ambayo ina maeneo mawili ya kumfunga: moja kwa sodiamu, nyingine kwa monosaccharide. Ni vyema kutambua kwamba monosaccharide hufunga kwa protini tu baada ya sodiamu kumfunga. Protein ya msafirishaji huhamia kwa uhuru katika unene wa membrane. Baada ya kuwasiliana na protini na cytoplasm, sodiamu hutenganishwa haraka kutoka kwayo pamoja na gradient ya mkusanyiko na monosaccharide hutenganishwa mara moja. Matokeo yake ni mkusanyiko wa monosaccharide katika seli, na ioni za sodiamu hutolewa nje na Na +, K + -ATPase.

Kutolewa kwa glucose kutoka kwa seli kwenye nafasi ya intercellular na zaidi ndani ya damu hutokea kutokana na kuenea kwa kuwezesha.

Usafirishaji amilifu wa pili wa glukosi na galactose kwenye utando wa enterocyte

Usafiri wa kupita kiasi

Tofauti na sukari na galactose, fructose na monosaccharides nyingine daima husafirishwa na protini za transporter huru ya gradient ya sodiamu, i.e. kuwezesha kuenea. Ndiyo, endelea apical membrane ya enterocyte ina protini ya usafiri Glut-5 kwa njia ambayo fructose huenea ndani ya seli.

Kwa glucose, usafiri wa pili wa kazi hutumiwa wakati chini ukolezi kwenye utumbo. Ikiwa mkusanyiko wa glucose katika lumen ya matumbo kubwa, basi inaweza pia kusafirishwa ndani ya seli na kuwezesha kuenea kwa msaada wa protini Glut-5.

Kiwango cha ngozi ya monosaccharides kutoka kwa lumen ya matumbo ndani ya epitheliocyte si sawa. Kwa hivyo, ikiwa kiwango cha kunyonya kwa glucose kinachukuliwa kama 100%, basi kiwango cha uhamisho wa galactose itakuwa 110%, fructose - 43%, mannose - 19%.

Usafirishaji kutoka kwa damu kupitia membrane ya seli

Baada ya kuingia ndani ya damu kutoka kwa matumbo, monosaccharides hupita kupitia vyombo vya mfumo wa portal hadi ini, kwa sehemu hukaa ndani yake, na kwa sehemu huingia kwenye mzunguko wa utaratibu. Kazi yao inayofuata ni kupenya ndani ya seli za viungo.

Glucose husafirishwa kutoka kwa damu hadi kwenye seli kuwezesha kuenea kando ya gradient ya ukolezi inayohusisha protini za carrier(wasafirishaji wa sukari - "GluT"). Kwa jumla, aina 12 za wasafirishaji wa sukari zinajulikana, tofauti katika ujanibishaji, ushirika wa sukari na uwezo wa kudhibiti.

Wasafirishaji wa sukari Glut-1 zipo kwenye utando wa seli zote na zinawajibika kwa usafirishaji wa kimsingi wa glukosi hadi kwenye seli zinazohitajika ili kudumisha uhai.

Vipengele Glut-2 ni uwezo wa kupitisha glucose katika pande mbili Na mshikamano wa chini kwa glucose. Mtoa huduma anawasilishwa, kwanza kabisa, ndani hepatocytes, ambayo, baada ya kula, kukamata glucose, na katika kipindi cha baada ya kunyonya na wakati wa kufunga, hutoa kwa damu. Msafirishaji huyu pia yupo ndani epithelium ya matumbo Na mirija ya figo. Wasilisha kwenye membrane seli β katika visiwa vya Langerhans, GluT-2 husafirisha glukosi ndani kwa viwango vya juu ya 5.5 mmol/L na hivyo kutoa ishara ya kuongeza uzalishaji wa insulini.

Glut-3 ina mshikamano wa juu kwa glucose na hutolewa ndani tishu za neva. Kwa hiyo, neurons zina uwezo wa kunyonya glucose hata kwa viwango vya chini katika damu.

Glut-4 hupatikana katika misuli na tishu za adipose, wasafirishaji hawa tu ni nyeti kwa ushawishi insulini. Wakati insulini inafanya kazi kwenye seli, huja kwenye uso wa membrane na kuhamisha glucose ndani. Vitambaa hivi vinaitwa tegemezi kwa insulini.

Tishu zingine hazijali kabisa hatua ya insulini, huitwa yasiyo ya tegemezi ya insulini. Hizi ni pamoja na tishu za neva, mwili wa vitreous, lens, retina, seli za glomerular za figo, endotheliocytes, testes na erythrocytes.

Usafirishaji wa sukari kwenye membrane

Kunyonya kwenye utumbo

usafiri wa pili wa kazi

Kutolewa kwa glucose kutoka kwa seli kwenye nafasi ya intercellular na zaidi ndani ya damu hutokea kutokana na kuenea kwa kuwezesha.

Usafirishaji amilifu wa pili wa glukosi na galactose kwenye utando wa enterocyte

Usafiri wa kupita kiasi

Usafirishaji kutoka kwa damu kupitia membrane ya seli

Wasafirishaji wa sukari Glut-1 zipo kwenye utando wa seli zote na zinawajibika kwa usafirishaji wa kimsingi wa glukosi hadi kwenye seli zinazohitajika ili kudumisha uhai.

Glut-3 ina mshikamano wa juu kwa glucose na hutolewa ndani tishu za neva. Kwa hiyo, neurons zina uwezo wa kunyonya glucose hata kwa viwango vya chini katika damu.

mwisho bidhaa za hidrolisisi ya kabohaidreti katika njia ya utumbo ni vitu vitatu tu: glucose, fructose na galactose. Wakati huo huo, glucose akaunti kwa karibu 80% ya jumla ya kiasi cha monosaccharides hizi. Baada ya kunyonya ndani ya matumbo, fructose nyingi na karibu galactose zote hubadilishwa kuwa sukari kwenye ini. Matokeo yake, kiasi kidogo tu cha fructose na galactose ziko katika damu. Kama matokeo ya michakato ya mabadiliko, sukari inakuwa mwakilishi pekee wa wanga iliyosafirishwa kwa seli zote za mwili.

Enzymes Husika, muhimu kwa seli za ini ili kuhakikisha michakato ya uongofu wa pamoja wa monosaccharides - glucose, fructose na galactose - imeonyeshwa kwenye takwimu. Kama matokeo ya athari hizi, ini inaporudisha monosaccharides kwenye damu, bidhaa ya mwisho inayoingia kwenye damu ni sukari. Sababu ya jambo hili ni kwamba seli za ini zina kiasi kikubwa cha phosphatase ya glucose, hivyo glucose-6-phosphate inaweza kugawanywa katika glucose na phosphate. Kisha glucose husafirishwa kupitia utando wa seli kurudi kwenye damu.

Ningependa zaidi nyakati za kupigia mstari kwamba kwa kawaida zaidi ya 95% ya monosaccharides zote zinazozunguka katika damu zinawakilishwa na bidhaa ya mwisho ya mabadiliko - glucose.
Usafirishaji wa sukari kwenye membrane ya seli. Kabla ya glukosi kutumiwa na seli za tishu, ni lazima isafirishwe kupitia utando wa seli hadi kwenye saitoplazimu. Hata hivyo, glucose haiwezi kuenea kwa uhuru kupitia pores katika membrane ya seli, kwa sababu uzani wa juu wa molekuli wa chembe unapaswa kuwa wastani wa 100, wakati uzito wa molekuli ya glukosi ni 180. Hata hivyo, glukosi inaweza kuingia kwenye seli kwa urahisi kutokana na utaratibu uliowezeshwa wa usambaaji. Misingi ya utaratibu huu ilijadiliwa katika Sura ya 4, tukumbuke mambo yake makuu.

Video: Ujumuishaji wa rununu

kupitia na kupitia membrane ya lipid ya seli, protini za carrier, idadi ambayo ni kubwa ya kutosha katika membrane, inaweza kuingiliana na glucose. Katika hali kama hiyo, glukosi inaweza kusafirishwa na protini ya mbeba kutoka upande mmoja wa utando hadi mwingine na kutenganishwa hapo - ikiwa mkusanyiko wa glukosi uko juu upande mmoja wa membrane kuliko upande mwingine, basi sukari itasafirishwa kwenda. ambapo mkusanyiko wake ni wa chini, na sio kinyume chake. Usafirishaji wa glukosi kwenye utando wa seli katika tishu nyingi hutofautiana sana na ule unaozingatiwa katika njia ya utumbo au katika seli za epithelial za tubulari za figo.

Video: Matibabu

Katika zote mbili zilizotajwa kesi za usafirishaji wa sukari iliyopatanishwa na utaratibu wa usafiri wa sodiamu hai. Usafirishaji wa sodiamu amilifu hutoa nishati kwa uchukuaji wa glukosi dhidi ya gradient ya ukolezi. Utaratibu huu amilifu uliounganishwa na sodiamu wa usafirishaji wa glukosi hutokea tu katika seli maalumu za epithelial zilizorekebishwa kwa mchakato amilifu wa kunyonya glukosi. Katika utando mwingine wa seli, glucose husafirishwa tu kutoka kwa maeneo ya mkusanyiko wa juu hadi maeneo ya viwango vya chini na utaratibu uliowezeshwa wa uenezaji, ambao unawezekana na mali maalum ya protini ya usafiri wa glucose iko kwenye membrane.