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高中生物胰島素知識梳理

時(shí)間: 芷瓊1026 分享

  胰島素是由胰臟內(nèi)的胰島β細(xì)胞受內(nèi)源性或外源性物質(zhì)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種蛋白質(zhì)激素。接下來學(xué)習(xí)啦小編為你整理了高中生物胰島素知識梳理,一起來看看吧。

  高中生物胰島素知識體系

  高中生物胰島素知識解析

  (一)胰島素的結(jié)構(gòu):

  胰島素是由51個(gè)氨基酸組成的蛋白質(zhì),含有2條肽鏈,氨基酸的連接方式是脫水縮合,這其間要失去49分子的水,形成49個(gè)肽鍵;胰島素分子中至少含有2個(gè)-COOH和2個(gè)-NH2;若一個(gè)氨基酸的平均分子量是128,那么胰島素的分子量大約是5646。

  (二)胰島素的合成及分泌:

  1.胰島素是分泌蛋白,其合成是在胰島B細(xì)胞中的核糖體上進(jìn)行的,與其合成及分泌相關(guān)的細(xì)胞器有核糖體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、線粒體(注意掌握各細(xì)胞器所起的作用);其合成及分泌的途徑是:核糖體→內(nèi)質(zhì)網(wǎng)→高爾基體→細(xì)胞膜→胞外;該物質(zhì)出入細(xì)胞的方式為外排作用。

  2.控制胰島素合成的基因是真核細(xì)胞基因,其結(jié)構(gòu)包括編碼區(qū)和非編碼區(qū),非編碼區(qū)對編碼區(qū)的表達(dá)起調(diào)控作用,編碼區(qū)包括內(nèi)含子和外顯子。

  3.基因控制胰島素的合成包括轉(zhuǎn)錄和翻譯過程。在控制胰島素合成的基因中,至少含有306個(gè)脫氧核苷酸;該過程中約需要51個(gè)tRNA,mRNA中大約有153個(gè)核糖核苷酸、51個(gè)密碼子。

  4.人體內(nèi)合成胰島素所需要的原料-氨基酸的來源途徑有:腸道吸收、自身蛋白質(zhì)的分解、氨基轉(zhuǎn)換作用(其它物質(zhì)的轉(zhuǎn)變)等。

  (三)胰島素的作用及異常:

  1.胰島素的生理作用是:調(diào)節(jié)糖類代謝,降低血糖含量,促進(jìn)血糖合成為糖元,抑制非糖物質(zhì)轉(zhuǎn)化為葡萄糖,從而使血糖含量降低。在血糖平衡調(diào)節(jié)中,胰島素的分泌會抑制胰高血糖素的分泌,這兩種激素間的關(guān)系表現(xiàn)為拮抗作用;當(dāng)人饑餓時(shí),胰島素的分泌量會減少。

  2.如果一個(gè)人持續(xù)性高血糖和糖尿,可能的原因是腎功能發(fā)生障礙或患糖尿病。如果是前者,原因是由于腎小管不能有效地將葡萄糖重吸收回血液,他的尿中就會出現(xiàn)葡萄糖,該吸收方式為主動(dòng)運(yùn)輸;如果是后者,其病因是胰島B細(xì)胞受損,導(dǎo)致胰島素分泌量過少,從而促進(jìn)肝糖元的分解,促進(jìn)非糖物質(zhì)的轉(zhuǎn)化,使葡萄糖進(jìn)入組織細(xì)胞和在細(xì)胞內(nèi)氧化利用發(fā)生障礙,從而導(dǎo)致血糖含量高于160~180mg/dL。鑒定尿糖一般用班氏試劑,如果尿中有糖的話,加熱后溶液的顏色將由藍(lán)色變成磚紅色沉淀;患者的主要癥狀是多食、多尿、多飲、口渴、機(jī)體消瘦、體重減輕等,其中涉及到肝臟、胰腺、腎臟等器官的參與;臨床中用該種激素治療糖尿病,只能注射,不能口服,原因是胰島素是蛋白質(zhì),口服后被消化分解,失效。

  (四)胰島素的生產(chǎn):

  過去用來治療糖尿病的胰島素主要是從動(dòng)物體的器官、組織中提取,由于產(chǎn)量很低,不利于推廣?,F(xiàn)在利用發(fā)酵工程的方法生產(chǎn)胰島素,不僅大大提高了產(chǎn)量,而且還降低了成本。

  1.菌種的選育:

  能夠產(chǎn)生胰島素的大腸桿菌是利用基因工程技術(shù)獲得的,這種細(xì)菌又叫做工程菌,其構(gòu)建過程是:

  ①提取目的基因:可采用人工合成基因方法獲得。

  ②目的基因與運(yùn)載體結(jié)合:基因工程中最常用的運(yùn)載體是質(zhì)粒,它是存在于細(xì)菌的染色體外并能夠自主復(fù)制的環(huán)形DNA分子,在這個(gè)過程中需要使用的酶有限制性內(nèi)切酶和DNA連接酶。

 ?、郯涯康幕?qū)胧荏w細(xì)胞:這個(gè)過程中一般用要CaCl2處理細(xì)菌的細(xì)胞壁,目的是增大細(xì)胞壁的通透性。

 ?、苣康幕虻臋z測與表達(dá):大腸桿菌能利用人的胰島素基因合成胰島素,說明了生物共用一套密碼子。

  (2)培養(yǎng)基的配制:

 ?、俨粌H營養(yǎng)成分要全,即包括碳源、氮源、生長因子、水、無機(jī)鹽,而且原料應(yīng)根據(jù)微生物的代謝特點(diǎn)來進(jìn)行選擇,即從同化作用角度看,大腸桿菌的代謝類型為異養(yǎng)型,因此我們選擇碳源時(shí)應(yīng)選擇含碳的有機(jī)物。

  ②工業(yè)生產(chǎn)上一般用的培養(yǎng)基類型為液體培養(yǎng)基。

  (3)滅菌,是指殺死一定環(huán)境中所有微生物的細(xì)胞、芽孢和孢子,目的是防止雜菌的污染,避免引起競爭。

  (4)擴(kuò)大培養(yǎng)和接種:應(yīng)選用處于對數(shù)期的大腸桿菌做菌種,該時(shí)期的種群呈J型曲線增長。

  (5)發(fā)酵階段:

 ?、僖葝u素應(yīng)屬于大腸桿菌的次級代謝產(chǎn)物,為了獲得更多的胰島素,應(yīng)適當(dāng)控制延長穩(wěn)定期,一般采用連續(xù)培養(yǎng)的方法。該時(shí)期與上一個(gè)時(shí)期比較,菌體數(shù)目的增長趨向平緩,從其生存的無機(jī)環(huán)境來分析,原因是營養(yǎng)物質(zhì)的消耗,有害代謝產(chǎn)物的積累、pH的變化等,從種群內(nèi)個(gè)體之間的關(guān)系看,是由于種內(nèi)斗爭的加劇。該階段種群數(shù)量達(dá)到K值。

 ?、谠谠撾A段還要注意嚴(yán)格控制溫度、pH、無氧等發(fā)酵條件。

  (6)代謝產(chǎn)物的分離和提純:提取時(shí)應(yīng)采用蒸餾、萃取、離子交換等方法進(jìn)行。分離提純后的產(chǎn)品,還要經(jīng)過質(zhì)量檢查合格后,才能成為正式產(chǎn)品。

  2.通過基因工程得到的工程菌――大腸桿菌的分裂方式為二分裂,其生殖類型屬于無性生殖中的分裂生殖。其細(xì)胞壁的成分是肽聚糖等。大腸桿菌與人體細(xì)胞相比主要區(qū)別是:大腸桿菌無成型的細(xì)胞核(或無核膜),人體細(xì)胞有成型的細(xì)胞核;大腸桿菌無除核糖體以外的其它細(xì)胞器,人體細(xì)胞中有各種細(xì)胞器等。該菌種的獲得采用的是基因工程育種,屬于定向的變異。

  高中生物胰島素知識之間聯(lián)系


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