Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

5.12: Secundair Actief Transport

JoVE Core

A subscription to JoVE is required to view this content. You will only be able to see the first 20 seconds.

Secondary Active Transport

5.12: Secondary Active Transport

5.12: Secundair Actief Transport

One example of how cells use the energy contained in electrochemical gradients is demonstrated by glucose transport into cells. The ion vital to this process is sodium (Na+), which is typically present in higher concentrations extracellularly than in the cytosol. Such a concentration difference is due, in part, to the action of an enzyme “pump” embedded in the cellular membrane that actively expels Na+ from a cell. Importantly, as this pump contributes to the high concentration of positively-charged Na+ outside a cell, it also helps to make this environment “more positive” than the intracellular region. As a result, both the chemical and electrical gradients of Na+ point towards the inside of a cell, and the electrochemical gradient is similarly directed inwards.

Sodium-glucose Cotransporters

Sodium-glucose cotransporters (SGLTs) exploit the energy stored in this electrochemical gradient. These proteins, primarily located in the membranes of intestinal or kidney cells, help in the absorption of glucose from the lumen of these organs into the bloodstream. In order to function, both an extracellular glucose molecule and two Na+ must bind to the SGLT. As Na+ migrates into a cell through the transporter, it travels with its electrochemical gradient, expelling energy that the protein uses to move glucose inside a cell—against its chemical gradient, since this sugar tends to be at a higher concentration within a cell. As a result, glucose travels uphill against its concentration gradient simultaneously with Na+ that travels down its electrochemical gradient. This is an example of secondary active transport, so-named because the energy source used is electrochemical in nature, rather than the primary form of ATP.

Therapies Targeting SGLTs

Given the role of glucose in certain diseases, scientists have begun to look at ways of interfering with glucose transport into cells. For example, diabetes is characterized by excess glucose in the bloodstream, which can lead to nerve damage and other complications. As a result, some researchers are assessing how SGLT expression differs between diabetics and non-diabetics, and whether inhibiting different SGLTs can help treat the disease. Alternatively, since cancer cells have been demonstrated to require more glucose compared to their normal counterparts, other investigators are examining whether glucose transporters can be a new target of anti-cancer therapies.

Een voorbeeld van hoe cellen de energie in elektrochemische gradiënten gebruiken, wordt gedemonstreerd door glucosetransport naar cellen. Het ion dat van vitaal belang is voor dit proces is natrium (Na + ), dat doorgaans extracellulair in hogere concentraties aanwezig is dan in het cytosol. Een dergelijk concentratieverschil is gedeeltelijk te wijten aan de werking van een enzym "pomp" ingebed in het celmembraan die actief Na + uit een cel verdrijft. Belangrijk is dat, aangezien deze pomp bijdraagt aan de hoge concentratie van positief geladen Na + buiten een cel, het ook helpt om deze omgeving "positiever" te maken dan het intracellulaire gebied. Als gevolg hiervan wijzen zowel de chemische als de elektrische gradiënten van Na + naar de binnenkant van een cel, en is de elektrochemische gradiënt op dezelfde manier naar binnen gericht.

Natrium-glucose cotransporteurs

Natrium-glucose cotransporters (SGLT's) maken gebruik van de energie die is opgeslagen in deze elektrochemische gradiënt. Deze proteins, voornamelijk gelegen in de membranen van darm- of niercellen, helpen bij de opname van glucose uit het lumen van deze organen in de bloedbaan. Om te kunnen functioneren, moeten zowel een extracellulair glucosemolecuul als twee Na + binden aan de SGLT. Terwijl Na + door de transporter in een cel migreert, reist het met zijn elektrochemische gradiënt en verdrijft het energie die het eiwit gebruikt om glucose in een cel te verplaatsen - tegen zijn chemische gradiënt in, aangezien deze suiker meestal in een hogere concentratie in een cel aanwezig is. Dientengevolge gaat glucose bergopwaarts tegen zijn concentratiegradiënt in, gelijktijdig met Na + dat langs zijn elektrochemische gradiënt reist. Dit is een voorbeeld van secundair actief transport, zo genoemd omdat de gebruikte energiebron elektrochemisch van aard is, in plaats van de primaire vorm van ATP.

Therapieën gericht op SGLT's

Gezien de rol van glucose bij bepaalde ziekten, zijn wetenschappers begonnen met het zoeken naar manieren van intehet transport van glucose naar de cellen. Diabetes wordt bijvoorbeeld gekenmerkt door een teveel aan glucose in de bloedbaan, wat kan leiden tot zenuwbeschadiging en andere complicaties. Als gevolg hiervan beoordelen sommige onderzoekers hoe SGLT-expressie verschilt tussen diabetici en niet-diabetici, en of het remmen van verschillende SGLT's kan helpen bij de behandeling van de ziekte. Als alternatief, aangezien is aangetoond dat kankercellen meer glucose nodig hebben in vergelijking met hun normale tegenhangers, onderzoeken andere onderzoekers of glucosetransporters een nieuw doelwit kunnen zijn van antikankertherapieën.

Aanbevolen Lectuur

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter