Transportadores de glucosa

Manhualaya Muedas KelyvelDocente: Rafael Pantoja Esquivel

Transportadores de glucosa

• Como su nombre lo sugiere, son proteínas que efectúan un trasporte acoplado, en el que ingresan conjuntamente a la célula sodio y glucosa-o galactosa, en algunos casos.• se localizan en la membrana luminal de las células epiteliales

encargadas de la absorción(intestino delgado)de nutrientes.• Se aprovecha el ingreso de sodio a favor del gradiente electroquímico,

entre el exterior y el interior de la célula para transportar la glucosa en contra de un gradiente químico.

• los transportadores glut están encargados del ingreso de los monosacáridos a todas las células del organismo. Se han identificado trece de ellos, enumerados desde GLUT 1 hasta GLUT 13 (5,6)

isoformas Numero de AA

Km(Mm)

Monosacáridos que transporta

Localización de los tejidos función

GLUT1 664 1,6 Glucosa, galactosa Eritrocitos, barreras hematoencefalica,placentaria y de la retina, Astorcito, nefrona.

Ingreso basal de la glucosa

GLUT2 522 17 Glucosa, galactosa, fructuosa

Células B pancreáticas, hígado, intestino delgado, nefrona proximal

Sensor de glucosa en páncreas, transporte de glucosa en la membrana baso lateral de intestino y riñón

GLUT3 596 2 Glucosa, galactosa Cerebro, placenta, hígado, riñón y corazón

Ingreso basal de glucosa

GLUT4 509 5 glucosa Musculo esquelético y cardiaco, tejido adiposo

Ingreso de glucosa estimulado por insulina

GLUT-1

• El Glut-1 es una proteína altamente hidrofobia ya que el 60% de sus residuos de aminoácidos son hidrofóbicos, lo cual es consistente con el hecho de ser una proteína tras membrana que cuenta con la organización secundaria de todos los Gluts: Doce alfa-hélices tras membrana con asas extra e intracelulares que unen dichas alfa-hélices cuyos grupos amino y carboxilo terminal se encuentran orientados hacia el cito sol. Es importante señalar que los aminoácidos más conservados entre los diferentes Glut´s del humano se encuentran en las 12 alfa-hélices y las mayores divergencias se han encontrado en el asa intracelular que conecta las alfa hélices 6 y 7 así como en los dominios amino y carboxilo terminal.

LOCALIZACION DEL GLUT-1

NEURONAS

• durante el desarrollo fetal hay expresión de gut-1 en los estadios de oposito y blastocito y luego en los diferentes tejidos fetales.• La expresión en el musculo esquelético depende, al parecer, del

estado de desarrollo; su mayor expresión se encuentra durante la gestación y disminuye luego del nacimiento. Se expresa en muy poca cantidad en el musculo del adulto.• En el riñón se ha encontrado en prácticamente todo los segmentos de

la nefrona.• En la membrana baso lateral de las células ubicadas en la porción

contorneada y recta de la nefrona proximal, se asocia con el proceso de reabsorción de la glucosa; en el resto de la nefrona se asocia con el aporte nutritivo a la célula.

• El Glut-1 parece ser el transportador de glucosa más ampliamente distribuido en el ser humano. Este se expresa en numerosos tejidos fetales y adultos como los eritrocitos, células endoteliales, células nerviosas, placenta, glóbulos blancos, células de la retina, riñón (mesangio), tejido adiposo, etc16.• Este Glut posee una alta afinidad por la glucosa por lo que es capaz de

transportarla al interior de las células prácticamente a cualquier concentración, por lo que se considera como un transportador basal de glucosa que mantiene su concentración intracelular estable, hecho de gran importancia en aquellas células que requieren un suministro constante de la misma para la producción de energía, tal como sucede en tejido nervioso y eritrocito.

• Es una proteína de 522 aminoácidos codificada por un gen ubicado en el cromosoma.• A diferencia de los GLUT su finalidad por la glucosa y fructuosa.

(Km:17mM).• Transporta además galactosa y fructosa. Se expresa en células B

pancreáticas, en hepatocitos y en células tubulares renales.• En células B pancreáticas y en hepatocitos facilita el ingreso de la

glucosa como respuesta al incremento de la glicemia e incrementa su actividad cuando se aumenta la glucosa en la sangre.

GLUT-2

• El Glut-2 es un transportador de glucosa de baja afinidad (Km = 15–20 mM) que se expresa en el hígado humano adulto, riñón, células beta de los islotes de Langerhans y en la membrana baso lateral de las células epiteliales del intestino delgado. Su gen se ubica en el cromosoma 3q26.1-26.3 y posee una extensión de 186,9 MB17. • Gracias a su elevado Km este Glut transporta glucosa

proporcionalmente a su concentración por lo que se le atribuye la propiedad de glucosensor en las células que lo poseen, en especial en hígado y célula beta pancreática .• Gracias a su elevado Km este Glut transporta glucosa

proporcionalmente a su concentración por lo que se le atribuye la propiedad de glucosensor en las células que lo poseen, en especial en hígado y célula beta pancreática

Otro caso interesante es la intervención del Glut-2 en el metabolismo hepático de la glucosa.

Después de las comidas, el hígado es capaz de incorporar la glucosa proveniente de los alimentos gracias al Glut-2 para ser convertida rápidamente en glucógeno.

De forma inversa, durante el período post- pandrial tardío (período comprendido de 6 a 8 horas después de las comidas) el glucógeno sufre degradación generando moléculas de glucosa que salen de la célula hepática a la sangre, manteniendo así los niveles de glucosa plasmática dentro de límites normales.

De esta forma, es fácil notar que el Glut-2 es un transportador de tipo bidireccional que puede transportar glucosa desde la sangre al tejido o desde el tejido hacia la sangre, hecho particularmente cierto a nivel hepático y renal funcionando como sensor de la concentración plasmática de glucosa y permitiendo su intercambio entre la sangre y el hepatocito dependiendo de la condición alimentaria predominante en el momento.

GLUT-3• El Glut-3 es un transportador de glucosa de alta

afinidad (Km = 1-2 mM) que fue caracterizado primariamente en cerebro.

• Bajos niveles de Glut-3 se han detectado en miocardio fetal y adulto, placenta, hígado y músculo.

• La presencia de este transportador co-agregado con el Glut-1 en tejido nervioso habla a favor de que este transportador tenga funciones de mantenimiento del nivel basal de glucosa en neuronas y placenta20 (Fig. 6).

• Recientemente se ha comprobado su expresión en las células de trofoectodermo de embriones de ratón. El bloqueo de la expresión de este Glut conlleva a la muerte por apoptosis del embrión comprobando la importancia de este transportador en el desarrollo embrionario.

GLUT-4

• El Glut-4 es un transportador de alta afinidad para la glucosa (Km = 5 mM) que se expresa fundamentalmente en tejido muscular estriado, tejido muscular cardíaco y adipocito Su gen se ubica en el cromosoma 17p13 y tiene una extensión de 8,4 MB • Micrografías por fluorescencia con anticuerpos contra Glut-4 de un adipocito

antes (A) y después (B) de la estimulación con Insulina. En este tipo de tinción los anticuerpos fluorescentes se unen al Glut-4 pudiéndose notar el cambio en la distribución de los transportadores sin insulina y con la estimulación de la hormona. Puede observarse claramente como en ausencia de insulina los Glut-4 se encuentran dispersos en el citosol (A). La estimulación con insulina produce una dramática migración de los Glut-4 hacia la membrana plasmática y por lo tanto un incremento en el transporte de glucosa al interior celular

GLUT-5

• El Glut-5 es un transportador específico para fructosa (Km = 10-13 mM) que se expresa fundamentalmente en la células del ribete en cepillo del intestino delgado donde media el paso de la fructosa desde el lumen a la célula epitelial intestinal. Bajos niveles de este transportador también se encuentran en eritrocitos, riñón, espermatozoides, músculo esquelético y tejido adiposo de humanos y ratas (34). Su expresión en el músculo esquelético humano se relaciona a su capacidad de utilizar la fructosa para la glucólisis y la síntesis de glucógeno de forma independiente de la incorporación por medio del Glut-1 y el Glut-4. Este transportador no posee uno de los dominios de reconocimiento de la glucosa, el dominio QLS, en la alfa hélice Nº 7.

UBICACIÓN DE LOS GLUTS EN EL SISTEMA DIGESTIVO

REFERENCIAS

• de los gluts en el organismo• diana p. díaz hernández, luis carlos burgos herrera• kundig w, ghosh s, roseman s. (1964). «phosphate bound to histidine

in a protein as an intermediate in a novel phospho-transferas• SYSTEM.». Proc Natl Acad Sci U S A. 52: pp. 1067–74.

metabolismo

anabolismo

catabolismo

Requiere energía

Transforma compuestos simples a complejos

Reacción endorganica

Libera energía

Reacción exoganica

Transforma complejos orgánicos complejos a simples

anabolismo• Es la fase constructiva en la que

se sintetizan moléculas • complejas a partir de

precursores mas sencillos, lo que requiere un aporte de energía.

catabolismo

• Es la fase degradativa, en la que las moléculas nutritivas orgánicas, ricas • en energía, que provienen del

exterior o de las reservas celulares, se degradan para producir • compuestos finales mas pequeños

y sencillos, pobres en energía. El catabolismo va, pues, • ligado a la liberación de energía

Reacciones en el metabolismoCatabolismo: Parte de la energía liberada puede conservarse, mediante reacciones

enzimáticas acopladas, en forma de ATP y otra parte como átomos de hidrógeno ricos

en energía, transportados por coenzimas reducidos como el NADPH.

Anabolismo: Parte de la energía liberada puede conservarse, mediante reacciones

enzimáticas acopladas, en forma de ATP y otra parte como átomos de hidrógeno ricos

en energía, transportados por coenzimas reducidos como el NADPH.

La energía liberada en el catabolismo será utilizada por la célula para impulsar la biosíntesis (anabolismo).Además, esta energía es necesaria para otros procesos como la contracción y movilidad y el transporte activo y parte se desprende en forma de calor.

La energía transferida al ATP en las rutas catabólicas es utilizada por las células para realizar distintos tipos de trabajo.

PROCESOS CATABOLICOS

Las rutas catabólicas

• Las rutas catabólicas son convergentes con una gran diversidad de componentes celulares que acaban en una ruta final común con pocos productos finales• Son rutas oxidativas en las que se libera energía y poder reductor y a

la ves se sintetiza ATP por ejemplo la glucolisis y la beta-oxidativa( en un conjunto forman catabolismo)

Glucolisis

• Es el nombre que recibe el metabolismo anaerobio (no requiere oxigeno) de la glucosa• Función: obtener energía a partir de la conversión de una molécula de glucosa

en dos moléculas de piruvato.• Balance energético neto: por cada de glucosa convertida en dos de pirubato de

obtiene 2ATP. • Regulación: la regulación de este proceso esta dirigida portes enzimas: la

fosfofructoquinasa, la fructuosa 2,6-bisfosfato y la exoquinasa las cuales manifiestan un comportamiento u otro en función de unos factores específicos como puedan ser el PH o la concentración de una determinada sustancia.

Proceso de degradación de una hexosa por una serie de reacciones enzimáticas dando como resultado un compuesto de tres carbonos “piruvato”.

glucolisis

es la ruta por medio de la cual los azucares de seis átomos de carbono (que son dulces) se desdoblan, dando lugar a un compuesto de tres átomos de carbono, el piruvato.

Durante este proceso, parte de la energía potencial almacenada en la estructura de hexosa se libera y se utiliza para la síntesis de ATP a partir de ADP

Está presente en todas las formas de vida actuales. Es la primera parte del metabolismo energético y en las células eucariotas ocurre en el citoplasma.

Primera fase Primera inversión del ATP

• En esta etapa la glucosa es fosforilada mediante un ATP, esta reacción es catalizada por la hexoquinasa

Las cinco primeras reacciones constituyen una fase de inversión de energía, en la que se sintetizan azúcares-fosfato a costa de la conversión de ATP en ADP, y el sustrato de seis carbonos se desdobla en dos azúcares-fosfato de tres carbonos.

Glucólisis

Ocurre en el citoplasma (citosol) de las células.

Consta de 10 reacciones enzimáticas

Constituida por 2 fases:

• Fase inversión de energía: 5 pasos iniciales

• Fase de generación energía: 5 pasos finales

Regulación de la glucolisis y glucogénesis La regulación hormonal de la glucólisis está mediada por la fosfofructoquinasa-2 (PFK-2),

una enzima que produce fructosa 2,6-bisfosfato a partir de la fructosa 6-fosfato.

Esta enzima no forma parte de la glucólisis, pero la fructosa 2,6-bisfosfato producida

por esta es un potente modulador alostérico positivo de la PFK-1.

Este efecto regulador domina sobre los otros modulares que actúan sobre la PFK-1

(ATP, ADP y citrato), la enzima es casi inactiva en ausencia de dicho modulador.