一、知識體系

 

二、知識解析

（一）胰島素的結構：

胰島素是由51個氨基酸組成的蛋白質，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個肽鍵；胰島素分子中至少含有2個－COOH和2個－NH2；若一個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細胞中的核糖體上進行的，與其合成及分泌相關的細胞器有核糖體、內(nèi)質網(wǎng)、高爾基體、線粒體（注意掌握各細胞器所起的作用）；其合成及分泌的途徑是：核糖體→內(nèi)質網(wǎng)→高爾基體→細胞膜→胞外；該物質出入細胞的方式為外排作用。

2．控制胰島素合成的基因是真核細胞基因，其結構包括編碼區(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錄和翻譯過程。在控制胰島素合成的基因中，至少含有306個脫氧核苷酸；該過程中約需要51個tRNA，mRNA中大約有153個核糖核苷酸、51個密碼子。

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、自身蛋白質的分解、氨基轉換作用（其它物質的轉變）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，促進血糖合成為糖元，抑制非糖物質轉化為葡萄糖，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，這兩種激素間的關系表現(xiàn)為拮抗作用；當人饑餓時，胰島素的分泌量會減少。

2．如果一個人持續(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，該吸收方式為主動運輸；如果是后者，其病因是胰島B細胞受損，導致胰島素分泌量過少，從而促進肝糖元的分解，促進非糖物質的轉化，使葡萄糖進入組織細胞和在細胞內(nèi)氧化利用發(fā)生障礙，從而導致血糖含量高于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，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獲得的，這種細菌又叫做工程菌，其構建過程是：

①提取目的基因：可采用人工合成基因方法獲得。

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

③把目的基因導入受體細胞：這個過程中一般用要CaCl2處理細菌的細胞壁，目的是增大細胞壁的通透性。

④目的基因的檢測與表達：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：

①不僅營養(yǎng)成分要全，即包括碳源、氮源、生長因子、水、無機鹽，而且原料應根據(jù)微生物的代謝特點來進行選擇，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應選擇含碳的有機物。

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胞、芽孢和孢子，目的是防止雜菌的污染，避免引起競爭。

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

（5）發(fā)酵階段：

①胰島素應屬于大腸桿菌的次級代謝產(chǎn)物，為了獲得更多的胰島素，應適當控制延長穩(wěn)定期，一般采用連續(xù)培養(yǎng)的方法。該時期與上一個時期比較，菌體數(shù)目的增長趨向平緩，從其生存的無機環(huán)境來分析，原因是營養(yǎng)物質的消耗，有害代謝產(chǎn)物的積累、pH的變化等，從種群內(nèi)個體之間的關系看，是由于種內(nèi)斗爭的加劇。該階段種群數(shù)量達到K值。

②在該階段還要注意嚴格控制溫度、pH、無氧等發(fā)酵條件。

（6）代謝產(chǎn)物的分離和提純：提取時應采用蒸餾、萃取、離子交換等方法進行。分離提純后的產(chǎn)品，還要經(jīng)過質量檢查合格后，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。其細胞壁的成分是肽聚糖等。大腸桿菌與人體細胞相比主要區(qū)別是：大腸桿菌無成型的細胞核（或無核膜），人體細胞有成型的細胞核；大腸桿菌無除核糖體以外的其它細胞器，人體細胞中有各種細胞器等。該菌種的獲得采用的是基因工程育種，屬于定向的變異。

三、各知識點間的聯(lián)系

本文來自：逍遙右腦記憶 http://www.yy-art.cn/gaozhong/160003.html

相關閱讀：高中生物解題技巧之解答生物學試題