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グルコースは、エネルギーを提供するために細胞によって直接代謝される6炭素の糖です。小腸に沿った細胞は、食べる食物からの他の栄養素とともにグルコースを吸収します。グルコース分子は大きすぎて、単純な拡散によって細胞膜を通過できません。代わりに、細胞は拡散の促進と2種類の能動輸送によりグルコースの拡散を助けます。
細胞膜
細胞膜は、各分子が単一のリン酸頭と2つの脂質、または脂肪酸尾を含む2つのリン脂質層で構成されています。頭は細胞膜の内側と外側の境界に沿って並んでいますが、尾はその間のスペースを占めています。単純な拡散によって膜を通過できるのは、小さな非極性分子のみです。脂質尾部は、グルコースなどの多くの水溶性物質を含む極性分子または部分的に帯電した分子を拒否します。しかし、細胞膜は膜貫通タンパク質で覆われており、そうでなければ尾がブロックする分子への通過を提供します。
促進された拡散
促進拡散は、細胞のエネルギー供給を使用せずにキャリアタンパク質が細胞膜を介して分子を往復させる受動輸送メカニズムです。代わりに、エネルギーは濃度勾配によって提供されます。つまり、分子はより高い濃度からより低い濃度へと細胞内外に輸送されます。キャリアタンパク質はグルコースに結合し、これにより形状が変化し、グルコースが膜の一方の側から他方の側に移動します。赤血球は促進された拡散を使用してグルコースを吸収します。
プライマリアクティブトランスポート
小腸に沿った細胞は、一次能動輸送を使用して、グルコースが消化された食物から細胞の内部へ一方向にのみ流れるようにします。能動輸送タンパク質は、細胞のエネルギー貯蔵分子であるアデノシン三リン酸（ATP）を使用して、濃度勾配の有無にかかわらず、細胞にグルコースを送り込みます。輸送タンパク質は、ATPからリン酸基を遊離し、そのエネルギーを利用して機能するため、ATPase酵素として知られています。能動輸送により、グルコース欠乏時にグルコースが小腸細胞から漏れないことが保証されます。
セカンダリアクティブトランスポート
二次能動輸送は、細胞がグルコースを輸入する別の方法です。この方法では、シンポーターとして知られる膜貫通タンパク質は、インポートするグルコース分子ごとに2つのナトリウムイオンをインポートします。このメソッドはATPを使用しませんが、代わりにセル内部に比べてセル外部のナトリウムのより高い濃度勾配に依存しています。正に帯電したナトリウムイオンは、電気化学エネルギーを提供して、グルコース濃度勾配を伴うまたはそれに対してグルコースをインポートします。二次能動輸送は、小腸、心臓、脳、腎臓、およびその他の特定の臓器の細胞によって使用されます。