Monosaccharide sind sowohl in Wasser als auch im Blut gut löslich und können daher problemlos über das Blut zu den Zielzellen transportiert werden. (Die Konzentration von Glukose im Blut beträgt 80-120 mg/dl). Die Lipiddoppelschicht der Zellen ist für Glucose nur schwer durchlässig weshalb es in den Plasmamembranen Glukosetransporter (GLUTs) gibt, die eine erleichterte Diffusion ermöglichen. Damit das notwendige Konzentrationsgefälle aufrecht erhalten wird, reagiert die Glukose zu Glukose-6-Phosphat, was durch die Hexokinase (verschiedene Isoformen) katalysiert wird. Außerdem ist die Phosphatgruppe negativ geladen, so dass sie durch das lipophile Innere der Plasmamembran nicht mehr diffundieren können. Glukose-6-Phosphat ist Ausgangsprodukt der Glykolyse, des Pentosephosphatwegs und der Glykogensynthese.
1. GLUT1 und GLUT3
Dabei handelt es sich um die häufigsten Vertreter im Organismus. Sie kommen in beinahe allen Geweben vor, sind insulinunabhängig und besitzen eine hohe Glucoseaffinität.
2. GLUT2
Kommt in Hepatozyten, in den beta-Zellen des Pancreas, in der intestinalen Mukosa und in den Epithelzellen der Niere vor. Der Transporter ist ebenfalls insulinunabhängig, besitzt aber nur eine geringe Glucoseaffinität. GLUT2 transportiert bei erhöhtem Blutzuckerspiegel mehr Glucose in die Zelle, was über die Glykoyse verstoffwechselt wird und zu einem erhöhtem ATP-Spiegel führt. Der erhöhte ATP-Spiegel führt nun zur freisetzung des in Vesikeln gespeicherten Insulins in den Langerhanschen Inseln des Pankreas.
3. GLUT4
Kommt in Fettzellen und Muskelzellen vor. GLUT4 ist insulinabhängig, besitzt eine hohe Affinität und wird intrazellulär in der Membran von Vesikeln gespeichert. Steigt der Blutzuckerspiegel an, steigt auch der Insulinspiegel. Insulin vermittelt die Fusion der Vesikel mit der PM, so dass der Blutzuckerspiegel wieder gesenkt werden kann. In den Fettzellen (Adipozyten) kann die Glukose dann in Form von Triacylglycerin, in Muskelzellen in Form von Glykogen, gespeichert werden.
4. GLUT5
Glut5 ist kein eigentlicher Glucosetransporter, vielmehr ist er ein Fructosetransporter, und kommt vor allem in den Spermatozoen und im Intestinaltrakt vor
5. GLUT7
Dieser Transporter dient dem Transport der in der Glukoneogenese in der Leber entstandenen Glukose aus den Zellen in das Blut. Dafür muß zunächst Glukose-6-Phosphat durch die am ER lokalisierte Glc-6-Phosphatase dephosphoryliert werden.
6. Funktionen
GLUT 1,3 und 4 sowie die Hexokinase sind damit die Zucker-Grundversorger des Organismus, die selbst bei niedrigem Blutzuckerspiegel noch effizient arbeiten. Wichtig ist, dass die Menge an Glukose, die in der Zelle verstoffwechselt wird, ausschließlich von der Hexokinase-Menge in der Zelle abhängt und nicht vom Blutzuckerspiegel.
GLUT 2 und die Glukokinase dagegen sind in ihrer Aktivität abhängig von der Blutzuckerkonzentration, da sie eine niedrige Affinität besitzen. Sie dienen somit als eine Art Glukosesensor. Gibt es einen Glukosemangel ist damit zuerst die Versorgung der Organe und der Muskulatur sichergestellt, bevor Glukose in den Leberzellen oder den Fettzellen gespeichert wird. Die Glukokinase im Pancreas (beta-Zellen) sorgt dafür, das in Abhängigkeit von der Blutzuckerkonzentration ausreichend Insulin hergestellt wird. Wäre in diesen Zellen die Hexokinase lokalisiert, wären die beta-Zellen völlig unflexibel und würden ständig Insulin ausschütten.