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高中生物胰岛素知识梳理

Answer 1

　　胰岛素是由胰脏内的胰岛β细胞受内源性或外源性物质如葡萄糖、乳糖、核糖、精氨酸、胰高血糖素等的刺激而分泌的一种蛋白质激素。接下来我为你整理了高中生物胰岛素知识梳理，一起来看看吧。

　　高中生物胰岛素知识体系

　　高中生物胰岛素知识解析

　　(一)胰岛素的结构：

　　胰岛素是由51个氨基酸组成的蛋白质，含有2条肽链，氨基酸的连接方式是脱水缩合，这其间要失去49分子的水，形成49个肽键;胰岛素分子中至少含有2个-COOH和2个-NH2;若一个氨基酸的平均分子量是128，那么胰岛素的分子量大约是5646。

　　(二)胰岛素的合成及分泌：

　　1.胰岛素是分泌蛋白，其合成是在胰岛B细胞中的核糖体上进行的，与其合成及分泌相关的细胞器有核糖体、内质网、高尔基体、线粒体(注意掌握各细胞器所起的作用);其合成及分泌的途径是：核糖体→内质网→高尔基体→细胞膜→胞外;该物质出入细胞的方式为外排作用。

　　2.控制胰岛素合成的基因是真核细胞基因，其结构包括编码区和非编码区，非编码区对编码区的表达起调控作用，编码区包括内含子和外显子。

　　3.基因控制胰岛素的合成包括转录和翻译过程。在控制胰岛素合成的基因中，至少含有306个脱氧核苷酸;该过程中约需要51个tRNA，mRNA中大约有153个核糖核苷酸、51个密码子。

　　4.人体内合成胰岛素所需要的原料-氨基酸的来源途径有：肠道吸收、自身蛋白质的分解、氨基转换作用(其它物质的转变)等。

　　(三)胰岛素的作用及异常：

　　1.胰岛素的生理作用是：调节糖类代谢，降低血糖含量，促进血糖合成为糖元，抑制非糖物质转化为葡萄糖，从而使血糖含量降低。在血糖平衡调节中，胰岛素的分泌会抑制胰高血糖素的分泌，这两种激素间的关系表现为拮抗作用;当人饥饿时，胰岛素的分泌量会减少。

　　2.如果一个人持续性高血糖和糖尿，可能的原因是肾功能发生障碍或患糖尿病。如果是前者，原因是由于肾小管不能有效地将葡萄糖重吸收回血液，他的尿中就会出现葡萄糖，该吸收方式为主动运输;如果是后者，其病因是胰岛B细胞受损，导致胰岛素分泌量过少，从而促进肝糖元的分解，促进非糖物质的转化，使葡萄糖进入组织细胞和在细胞内氧化利用发生障碍，从而导致血糖含量高于160～180mg/dL。鉴定尿糖一般用班氏试剂，如果尿中有糖的话，加热后溶液的颜色将由蓝色变成砖红色沉淀;患者的主要症状是多食、多尿、多饮、口渴、机体消瘦、体重减轻等，其中涉及到肝脏、胰腺、肾脏等器官的参与;临床中用该种激素治疗糖尿病，只能注射，不能口服，原因是胰岛素是蛋白质，口服后被消化分解，失效。

　　(四)胰岛素的生产：

　　过去用来治疗糖尿病的胰岛素主要是从动物体的器官、组织中提取，由于产量很低，不利于推广。现在利用发酵工程的方法生产胰岛素，不仅大大提高了产量，而且还降低了成本。

　　1.菌种的选育：

　　能够产生胰岛素的大肠杆菌是利用基因工程技术获得的，这种细菌又叫做工程菌，其构建过程是：

　　①提取目的基因：可采用人工合成基因方法获得。

　　②目的基因与运载体结合：基因工程中最常用的运载体是质粒，它是存在于细菌的染色体外并能够自主复制的环形DNA分子，在这个过程中需要使用的酶有限制性内切酶和DNA连接酶。

　　③把目的基因导入受体细胞：这个过程中一般用要CaCl2处理细菌的细胞壁，目的是增大细胞壁的通透性。

　　④目的基因的检测与表达：大肠杆菌能利用人的胰岛素基因合成胰岛素，说明了生物共用一套密码子。

　　(2)培养基的配制：

　　①不仅营养成分要全，即包括碳源、氮源、生长因子、水、无机盐，而且原料应根据微生物的代谢特点来进行选择，即从同化作用角度看，大肠杆菌的代谢类型为异养型，因此我们选择碳源时应选择含碳的有机物。

　　②工业生产上一般用的培养基类型为液体培养基。

　　(3)灭菌，是指杀死一定环境中所有微生物的细胞、芽孢和孢子，目的是防止杂菌的污染，避免引起竞争。

　　(4)扩大培养和接种：应选用处于对数期的大肠杆菌做菌种，该时期的种群呈J型曲线增长。

　　(5)发酵阶段：

　　①胰岛素应属于大肠杆菌的次级代谢产物，为了获得更多的胰岛素，应适当控制延长稳定期，一般采用连续培养的方法。该时期与上一个时期比较，菌体数目的增长趋向平缓，从其生存的无机环境来分析，原因是营养物质的消耗，有害代谢产物的积累、pH的变化等，从种群内个体之间的关系看，是由于种内斗争的加剧。该阶段种群数量达到K值。

　　②在该阶段还要注意严格控制温度、pH、无氧等发酵条件。

　　(6)代谢产物的分离和提纯：提取时应采用蒸馏、萃取、离子交换等方法进行。分离提纯后的产品，还要经过质量检查合格后，才能成为正式产品。