逍遥学能 2014-08-03 15:31
一、知识体系
二、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。
2．通过基因工程得到的工程菌??大肠杆菌的分裂方式为二分裂，其生殖类型属于无性生殖中的分裂生殖。其细胞壁的成分是肽聚糖等。大肠杆菌与人体细胞相比主要区别是：大肠杆菌无成型的细胞核（或无核膜），人体细胞有成型的细胞核；大肠杆菌无除核糖体以外的其它细胞器，人体细胞中有各种细胞器等。该菌种的获得采用的是基因工程育种，属于定向的变异。
三、各知识点间的联系