12ª AULA

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Bibliografia 
•  Lodish H., Baltimore D., Berk A., Zipursky S.L., Matsudaira P., and Darnell J., Molecular 
Cell Biology (4ª Ed.), Freeman W.H. and Company (USA), Cap 15 (2000). 
•  Campbell N.A., Reece J.B., and Mitchell L.G., BIOLOGY (5ª Ed.), Addison-Wesley, 1999. 
•  Nelson D.L., and Cox M.M., Lehninger – Principles of Biochemistry (4ª Ed.), Freeman W.H. 
and Company (USA), pp 406-408 (2005). 
•  James D.E., The mammalian facilitative glucose transporter family, NIPS 10:67-71 (1995). 
•  Difusão facilitada: caracterização; 
•  Transportador de glicose: caracterização; 
•  Cinética da difusão facilitada vs Difusão passiva. Gráficos de Lineweaver-Burk. 
•  Transportadores de Glicose (GLUTn): isoformas, localização e função. 
•  Inibidores competitivos e não-competitivos do GLUT1; 
•  Transportadores de glicose e diabetes 
DIFUSÃO FACILITADA 
Temos tratado, até agora, essencialmente dos 
movimentos passivos através das membranas 
biológicas... 
Passaremos, de seguida, a analisar o 
TRANSPORTE FACILITADO biomembranar... 
TRANSPORTE PASSIVO 
DIFUSÃO SIMPLES 
DIFUSÃO FACILITADA 
Difusão Facilitada
Glicose 
Metabolismo
(Hexocinase)
INESPECÍFICO 
ESPECÍFICO 
Glicose 
Gradiente mantém-se e o 
nutriente continua a difudir-se 
para o interior da célula 
Saturação 
PERMEASES 
Características do Transporte Facilitado
•  A veloc. da difusão facilitada é muito mais elevada relativamente à difusão passiva; 
•  Exite um nº limitado de transportadores. Consequente/, ocorre Vmax de transporte; 
•  O transporte é específico. O Km representa a medida da afinidade do transportador; 
•  O Kp (Coeficiente de partição) é irrelevante. 
Km= 1.5 mM 
(1/2 das permeases liga 
glicose)
A propósito de Km , observar o slide seguinte…
•  GLUT1 e GLUT2 aumentam significativamente a velocidade de “captação” de 
 glicose comparativamente à difusão passiva. 
•  GLUT2, com um Km de 20 mM, expressa uma afinidade por glicose inferior à do 
 GLUT1, com um Km de 1.5 mM. 
Aumento pronunciado da velocidade de transferência da glicose através dos 
lipossomas (bicamada fosfolipídica)! 
O transportador de glicose dos eritrócitos foi isolado e reconstituído em lipossomas 
Modelo Hipotético para o Funcionamento do Transportador 
de Glicose (Modelo Conformacional) 
2% da proteína membranar 
Mw 55 000 
12 α-hélices
✒
 Algumas hélices possuem aa (serina, treonina, 
asparagina, glutamina) cujas cadeias laterais podem 
formar ligações de H com grupos OH da glicose. 
✒ Estes resíduos formarão locais de ligação para 
glicose expostos ao exterior e ao interior celular.
Poro transitório 
(GLUT1 - tipo Uniporta)
GLUT1 Eritrócitos 
Facilitated Diffusion
   The rate can be saturated
   It increases up to a certain level and then levels off
Asymmetric Orientation 
(a) 
ESTRUTURA PROPOSTA PARA GLUT1 
SGLUT – transportador de sódio-glicose (B)
GLUTn
A cinética do transporte unidireccional da GLICOSE para o interior da 
célula via GLUT1 pode ser descrita pelo mesmo tipo de equação usada 
para descrever uma reacção catalisada enzimáticamente
Kt = Km
A concentração de GLICOSE no sangue é mantida a cerca de 5 mM, 
isto é, cerca de 3x o Km. Assim, o GLUT1 está praticamente 
saturado com substrato e opera próximo da Vmax.
Km = 1.5 mM 
Sangue ( ≈ 5 mM Glicose) 
O TRANSPORTADOR funciona a 77% da Vmax 
O TRANSPORTADOR de Glicose no eritrócito 
funciona a 77% da Vmax 
Sf + T = ST Sd 
Km Vmax 
V = 
 100% x 5 mM 
1.5 mM + 5 mM 
= 
 500%mM
6.5 mM
≈ 77% 
O TRANSPORTADOR de Glicose no eritrócito funciona a 77% da Vmax 
M
Km = 1.5 mM
ESPECIFICIDADE 
Característica importante do transporte facilitado 
Especificidade 
Concentração saturante de Glicose ! 
L-Glicose - Isómero não biológico 
2 conformações T1 e T2; glicose do plasma liga-se a T1 que tem o local de ligação para 
glicose exposto para fora; isto faz diminuir a energia de activação para a alteração de 
conformação de [Sf.T1] para [Sd.T2] que promove a passagem transmembranar da glicose; a 
glicose é libertada no citoplasma e o transportador recupera a conformação T1. 
Sf + T S-T Sd + T 
Km Vmax 
Km 
Modelo para o transporte de glicose em eritrócitos (GLUT1) 
v = 
Vmax 
1 + 
Km 
[Sf] 
v = Vmax x 
[Sf] 
Km [Sf] + 
CINÉTICA DO TRANSPORTE
Equação
de
Michaelis‐Menten

M
v = Vmax x 
[Sf] 
Km [Sf] + 
1 
v 
Km 
Vmax [Sf] = 
1 + 1 Vmax 
. 
y = a x + b 
Gráfico Lineweaver-Burk
Difusão Simples
Transp. mediado por 
transportadores
Difusão Simples (intercepto = 0; Vmax = ∞ qd [Sf] = ∞) 
Km (irrelevante!)
Equação de Michaelis-Menten
Equação de Duplos Inversos ou 
de LINEWEAVER-BURK
[Sf] = ∞ 1/ [Sf] = 0 
Vmax = ∞ 1/ Vmax = 0
inespecífico
v = Vmax x 
[Sf] 
Km [Sf] + 
1 
v 
Km 
Vmax [Sf] = 
1 + 1 Vmax 
. 
y = a x + b 
Gráfico Lineweaver-Burk
Difusão Simples
Transp. mediado por 
transportadores
Difusão Simples (intercepto = 0; Vmax = ∞ qd [Sf] = ∞) 
Km (irrelevante!)
Equação de Michaelis-Menten
Equação de Duplos Inversos ou 
de LINEWEAVER-BURK
1/ [Sf] = 0 [Sf] = ∞ 
1/ Vmax = 0 Vmax = ∞
inespecífico
Inibição competitiva do transportador de glicose GLUT1
Inibição competitiva do transportador de glicose 
Benzyl-galactose
Glucose alone 
Glucose + 6-O-benzyl-D-galactose 
Glucose alone 
Glucose + 6-O-benzyl-D-galactose 
Citocalasina B
Inibição não-competitiva do transportador de glicose 
Citocalasina B
Glucose alone 
Glucose + citocalasina B 
Glucose alone 
Glucose + citocalasina B 
Outro assunto:
 Os transportadores de glicose são uma família de 14 membros, os quais 
permitem a difusão facilitada de glicose, por gradiente de concentração, através 
da membrana plasmática das células 
 Embora 14 isoformas de transportadores já tenham sido caracterizadas, as 
primeiras 5 variantes descritas parecem ser as principais, e têm sido foco de 
estudos que procuram caracterizar os fluxos de glicose, tanto em situações 
fisiológicas como fisiopatológicas.
 GLUT4 é o chamado transportador de glicose insulino-sensível, cujo principal 
papel é proporcionar a captação de glicose insulino-mediada em tecidos adiposo e 
muscular, tecidos que expressam especificamente, mas não unicamente, a proteína 
GLUT4.
TRANSPORTADORES DE GLICOSE (GLUTn)
GLUT1
eritrócitos
(brain)
GLUT2 expressa no FÍGADO e nas CÉLULAS β (pâncreas) secretoras de 
insulina têm um Km ≈ 20 mM (≈ 15x superior ao Km da GLUT1).
Em resultado, quando a glicose do sangue sobe de 5 mM (nível basal) para 10 mM, 
ou após uma refeição, a velocidade da captação de glicose quase duplica nas 
células que expressam GLUT 2, enquanto apenas aumenta ligeiramente nas células 
que expressam GLUT1.
  Os hepatócitos expressam predominantemente a isoforma GLUT2, um transportador 
com elevado Km), responsável no fígado pelo influxo da glicose no período pós-
prandial, e pelo efluxo da glicose no jejum. 
  A célula β pancreática expressa a isoforma GLUT2 de transportador de glicose, cuja 
alta capacidade de transporte permite que as elevações de glicose plasmática se 
reflitam em variações paralelas na concentração intracelular da glicose, assim 
garantindo uma resposta secretória proporcional às variações plasmáticas. 
GLUT-2 
glicogenólise
 glicogénese
Vias pancreáticas de regulação da glicose: a secreção de INSULINA pelas células β do 
pâncreas promove a captação de glicose pelo fígado, aumento daexpressão do transportador 
de glicose GLUT4 no músculo e a diminuição da secreção de glucagina pelas ilhas de 
Langerhans. A GLUCAGINA secretada pelas células alfa estimula a degradação do glicogénio 
(glicogenólise) pelo fígado, assim libertando a glicose à medida das necessidades. A AMILINA 
secretada pelas células beta promove a diminuição do apetite, e suprime a secreção de 
glucagina após a refeição. 
Glicose 
GLUT4 é expressa no músculo e adipócitos – actividade aumentada pela insulina
GLUT4 
A subida dos níveis de glicose no sangue promove a sua tomada pelo musc. cardíaco, musc. 
esquelético e adipócitos mediada por GLUT4. A libertação de insulina pelo pâncreas em 
resposta a elevados níveis de glicose no sangue causa a fusão da membrana de vesículas 
intracelulares contendo GLUT4 com a MP expondo os transportadores à superfície da célula. 
Transportadores de Glicose e Diabetes
 Nas células em repouso, o GLUT4 localiza-se principalmente no 
compartimento intracelular, representando em adipócitos até 95% do 
conteúdo celular total deste transportador. 
 O estímulo insulínico determina a movimentação de GLUT4 deste 
compartimento, e a sua translocação em direcção à membrana 
plasmática aumenta drasticamente a captação de glicose, participando 
de forma importante no controle da homeostase glicémica a nível 
tecidual e plasmático. 
 Esse mecanismo torna a captação de glicose nos músculos e no 
tecido adiposo dependente da transmissão do sinal insulínico 
GLUT-4 
Diabetes mellitus é uma doença metabólica caracterizada por um aumento anormal da glicose 
ou açúcar no sangue
Diabetes mellitus tipo 1
  déficit de insulina, devido à destruição das células β do pâncreas por processos auto-imunes
Diabetes mellitus tipo 2
  parece haver uma diminuição na resposta dos receptores de insulina presentes no tecido periférico 
à insulina, levando ao fenómeno de resistência à insulina
Diabetes
 GLUT-1 
 GLUT-2 
 GLUT-3 
 GLUT-4 
 GLUT-5 
 SGLT-1 dependente de Na+, alta afinidade, membrana apical do intestino delgado 
 SGLT-2 dependente de Na+, baixa afinidade, membrana apical do túbulo proximal renal 
TRANSPORTADORES DE GLICOSE 
SGLUT1
SGLUT1 – Sodium Glucose Transporter 1