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胰岛素专题

一、 胰岛素与化学组成
基础知识：
1．胰岛素的化学本质是 ，构成胰岛素的基本单位是 ，其结构通式为 。组成胰岛素基本单位的化学元素有　　　　　　。
知识延伸：
1．下图为一条肽链的分子结构简式。图填空回答：
这条肽链中的肽键数是_ ___，构成肽链的氨基酸数目是______，合成肽链的细胞器是_______，在合成肽链时决定肽链的氨基酸种类和顺序的是__ ___。
2．已知20种氨基酸的平均相对分子质量为a，现有某蛋白质分子由n条肽链组成，相对分子质量为b，此蛋白质分子中的肽腱数为（ ）
A．（b—18n）/（a—18） 　　　　　　B．（b—an）/（a—18）
C．[（b—18n）/（a—18）]—1 　　 D．（b—n）/a
3．胰岛素分子是一种蛋白质分子，下图所示为结晶牛胰岛素的平面结构示意图。已知胰岛素含有2条多肽，A链含有21个氨基酸，B链含有30个氨基酸，2条多肽链间通过2个二硫键（二硫键是由2个-SH脱氢连接而成）连接。在A链上也形成1个二硫键。
①胰岛素中至少含有__________种元素。构成胰岛素的氨基酸至少有 种，这51个氨基酸彼此之间结合成胰岛素的方式是 。
②该胰岛素分子中含有肽键 个，含有的-NH3和-COOH至少分别有 个，
③这51个氨基酸形成胰岛素后，相对分子质量比原来减少了 。
④ 目前治疗糖尿病患者的特效药只能注射，不能口服，这主要是由于 。
二、胰岛素及其合成
基础知识：
1．蛋白质是在细胞质的 （结构）上合成，在合成蛋白质的过程中需要 等条件，其中的 是经由DNA转录产生的，它是指导蛋白质合成的模板。
2．分泌型蛋白质（如胰岛素、人体肠胃中的各种消化酶）是由 的核糖体合成，然后进入 中进行加工和运输，随后经由小泡的转移至 中进行加工，最后由其形成分泌小泡将蛋白质分泌出去。在此过程中需要主要由 提供的能量。
知识延伸：
前
后
膜面积
内质网
高尔基体
细胞膜
1．右上图细胞中最可能为胰岛B细胞的是：
2．右图是某细胞在进行某生命活动前后几种生物膜面积的变化图，在此变化过程中最可能合成
A．胰岛素　　　 B．孕激素
C．呼吸氧化酶　　 D．DNA合成酶
3．有关下图的叙述，正确的是
A．若Y表示生长激素，则该细胞为下丘脑中的细胞
B．若Y表示抗体，则该细胞是由B细胞或记忆细胞增殖分化来的
C．若Y表示胰岛素，则该细胞在血糖浓度过低时的活动加强
D．若Y表示单克隆抗体，则该细胞是由效应T细胞与骨髓瘤细胞融合形成的
思考1：以上三道题体现了 的生物学观点。
思考2：回忆并结合练习习想想由膜构成的细胞结构相互之间存在什么样的关系？
思考3：如果题3中的细胞突然成为癌细胞，你认为根本原因是由于 导致 被激活，该细胞中的 结构增多 结构减少，细胞膜中的 成分也相应减少。
4.图为真核细胞的电子显微镜视野中观察某细胞的一部分，分析后回答：
（1）此图是__________细胞亚显微结构示意图，判断的理由是___________________。
（2）图中属于生物膜系统的是__________(填序号)。
（3）下列哪种物质的合成必须由2，然后到4这两种结构？____
A．呼吸酶 B．线粒体膜的组成蛋白
C.胰岛素 D．血红蛋白
（4）视野中[1]是________，此遗传物质在细胞周期中长度最短的时期为__ ___；
（5）在人体蛋白质的合成中，如果需要色氨酸和丙氨酸，两者来源有所不同，能通过氨基转换作用产生的是____________。
5. 下列有关生物膜的叙述，不正确的是 ( )
A. 各种生物膜化学成分的比例和空间结构完全相同
B. 有些细胞器或细胞结构的生物膜之间在一定条件下可以相互转变
C. 对生物膜的研究已经进入了分子水平
D. 细胞内的生物膜即各司其职，又相互协作，共同完成细胞的生理功能
三、胰岛素的代谢（氮元素与生命）
基础知识：
1．糖类彻底氧化分解后产生的代谢终产物是 ，脂肪彻底氧化分解后的代谢终产物是 ，氨基酸彻底氧化分解后的代谢终产物是 ，这些物质在氧化分解过程中释放出大量的能量，其中有少部分的能量用于 的合成，大部分以 的形式散失。
2．人体中氨基酸的来源有:_______________、__________________分解和____ ___作用转变。
3．当人体内糖类供给不足时，脂肪会分解成 进入血液中通过血液循环运输到细胞中氧化分解供能，还能转变成糖类以维持血糖的稳定；但有些人为了减肥，过度节食会导致蛋白质分解成氨基酸，便于其通过 作用转变成糖，容易损害人体器官的功能。

4． 长期高脂肪、高糖膳食的人，血浆中多余的脂肪必须通过血液循环送到肝脏，由肝脏把多余的脂肪合成为 从肝脏中运出去。这就加重了肝脏的负担。如果肝功能不好，或者________等的合成减少时，其合成受阻，脂肪就不能顺利地从肝脏中运走因而造成脂肪在肝脏中的堆积，形成____________。这种情况会进一步影响肝细胞的功能，如长期发展下去，还可能引起肝细胞坏死，结缔组织增生，最终造成__________。
知识延伸：
1．下图方框内是动物和人体细胞内物质代谢图解，看图回答问题：
(1)如果该图表示的是家禽的细胞，对鸡注射禽流感弱毒苗后连续饲喂用15N标记的氨基酸10天，几天后检测其血清成分中15N有明显增高的物质是＿＿＿＿＿＿。六个月时，在其排泄物的化验中，仍能发现含有少量15N标记的物质，这种成份是_________,它的来源途径依次是[　 ] ＿＿＿＿＿、[　 ] ＿＿＿＿＿和[⑤]。(注：[　 ]内填写序号，空白处填过程)
（2）从图中可以看出，联系三大有机物代谢过程的主要枢纽物质是 。完成这些代谢的基本场所是 。图中的反应中可在高等动物细胞外进行的是 （填序号）。对⑧过程有促进作用的激素有 。
(3)如果该图表示的是人体细胞，糖尿病人机体逐渐消瘦，体重减轻的主要原因是：[⑧]和[⑩] ＿＿＿＿＿＿发生障碍，＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿分解加强。糖尿病患者在饮食上应少吃含糖类较多的食物,如马铃薯、藕等，甚至肥肉、油炸食品也应尽量少吃。从控制血糖浓度的角度分析这样做的原因是＿＿＿＿ ＿＿和＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

(4)如果该图表示的是某食谷类哺乳动物的细胞。
（i）给该动物饲喂用14C标记的淀粉质饲料，不久在从唾液取得的消化酶中发现有放射性，该物质是＿＿＿＿，转变成该物质的过程是＿＿＿＿＿＿(用序号表示)。如果彻底水解这种物质，发现并不是所有水解产物都带有放射性，其中带有放射性的物质是＿＿＿＿。
（ii）该酶是在附着于＿＿＿＿上的＿＿＿＿(细胞器)合成的，它的加工、运输和释放到细胞外，所经过的结构依次是＿＿＿＿＿＿。
（iii）合成与分泌上述＿＿＿(答胞内或胞外)酶的能量主要来自于步骤(用序号表示) ＿＿＿＿＿＿，参与该生理活动的细胞器是＿＿＿＿＿＿。
思考题：有人用原子示踪法做了一个有趣的实验，给绿色植物施用含有放射性同位素15N的氮肥；让人吃了这些绿色植物，最后在人尿中检测出15N。请简要分析上述请15N行程。
34．（10分）某实验小组用同位素示踪的方法研究动物体内的物质代谢。实验①：用15N标记自然界中的氮，发现氮以蛋白质的形式在生物体内进行如下图的转化过程。实验②：用14C标记的甘氨酸饲养小白鼠，数日后杀死，然后用物理方法探知小白鼠的肝糖元含有放射性14C。

（1）请据实验①图回答：
自然界中将N2固定成NH3的微生物是 ，人们根据其完成此物质转变的条件不同对其进行分类，其中在独产生存时能完成此转变的微生物称为 ，其新陈代谢类型是 ，在生态系统成分中是 ；由于NH3的易挥发性造成其不易被植物吸收，而 能将NH3转化成NO3，完成此物质转变的微生物在生态系统成分中是 ，其新陈代谢类型是 。植物的根从土壤中吸收NO3—的方式为__________。图中②是__________，④是__________过程，③是________。不含氮的部分彻底氧化分解的场所是________，在动物的代谢终产物中可检测到15N的是________。
（2）据实验②可推知：_________________________________________________；如果改用15N进行标记，能得出上述结论吗？为什么？_______________________
四、胰岛素与生命活调节
基础知识：
1．胰岛素的作用是 ，
在血糖平衡的调节中与其作用相反的胰高血糖素的作用是 ，肾上腺分泌的肾上腺素与胰高血糖素之间是 作用。血糖平衡的调节还受到下丘脑的调节，其调节方法为 。
2． 人和动物体在正常情况下:生命活动所需要的能量主要是由__________供给的；在供应充足的条件下，糖类既可能大量转化成_________，还可以部分转化成_______________；只有当糖类代谢发生障碍，如糖尿病患者由于___________细胞受损导致____________分泌不足，致使__________进入细胞和在细胞内的______________发生障碍而引起供能不足时，________________分解加强，以满足生命活动的需要，这也是糖尿病人常出现机体逐渐消瘦、体重减轻症状的原因。但此时血糖却并不低，导致 上升，使人产生渴觉，大量饮水；同时由于血糖浓度超过肾小管、集合管的重吸收阈值，从引起尿糖现象。体检时，测量血糖应在空腹时进行，其生理学原理 。

知识延伸：
1．下列有关糖代谢及调节的叙述正确的是

A．在肌肉、肝细胞中，②过程均可发生 B．胰岛B细胞分泌的激素促进①、③过程
C．胰岛A细胞分泌的激素促进④过程 D．胰岛素促进④、⑤、⑥等过程
2．糖尿病是日常生活中的常见病，发病率有上升的趋势，下图是人体内的血糖平衡调节示意图，请据图回答问题：
（1）从图中可以看出人体内血糖平衡的调节是 和 共同作用的结果。
（2）血糖升高和血糖降低所引发产生的物质A和B分别是 。这两种生理效应说明了相关激素间的 。
（3）人过度紧张时，在大脑皮层相关部位的影响下，下丘脑中的一些细胞能合成并分泌 ，最终促使甲状腺合成并分泌甲状腺激素；当甲状腺激素含量增加到一定程度时，可以 下丘脑和垂体的分泌活动，这种调节作用称为 调节。
（4）垂体分泌的 激素与甲状腺激素在调节机体正常的生长发育方面表现为
作用。
（5）某患者体温调节能力下降甚至丧失，图中最可能受损的部位是 。
3．细胞通讯是细胞间或细胞内通过高度精确和高效地发送与接收信息的通讯机制，是一种对环境作出综合反应的细胞行为。上图A、B所示细胞通讯方式为人体内常见的两种不同类型的信号分子及其信号传导方式，C、D表示不同的信号分子对靶细胞作用的方式。
请据图回答问题：
（1）在人体内图A所示过程中的信号分子最可能的名称为__________。那么参与这类物质合成与分泌的细胞器肯定有________________________种。（2分，不得少于三种）
（2）如果图A过程表示的是胰岛素分子对机体的作用过程，那么胰岛素分子主要通过[1]_____________运输途径到达所作用的靶细胞，主要的靶细胞有__ _____。（不得少于两种）
（3）根据C、D可知靶细胞上接受信号分子的受体有两种，一类是细胞表面受体，一类是细胞内受体。信号分子与受体结合的部位是与细胞膜的特性以及信号分子的化学性质有关。下列所列物质属于信号分子并且通过细胞内的某些物质选择性的识别和结合而实现的是：________ A．唾液淀粉酶 B．性激素 C．生长激素 D．呼吸氧化酶
（4）如果图B所示的靶细胞为人体唾液腺细胞，那么从神经调节方式的组成结构来看，[2]应该属于_____________。接受[3]所释放物质的主要是该靶细胞膜上的____________物质。
（5）细胞完成信号应答之后，要进行信号解除，终止细胞应答。已知[3]所释放的某种物质可使该靶细胞发生兴奋分泌唾液，当完成一次兴奋传递后，该种物质立即被分解。某种药物可以阻止该种物质的分解，这种药物的即时效应是__________
A．[2]持续性兴奋 B．靶细胞持续性兴奋并分泌唾液
C．[2]持续性抑制 D．靶细胞持续性抑制不再分泌唾液
五、胰岛素与基因、基因工程和发酵工程
基础知识：
1．原发性糖尿病是一种 遗传病，它除受基因的影响外，还受 　 的影响，胰岛素基因的的遗传信息指的是　　　　　　　，胰岛素基因由　　　　　和　　　　　组成，其中在前者中能编码胰岛素合的区域称为　　　　　，不编码蛋白质的区域称为　　　。
2.近代分子遗传学研究表明，少数非胰岛素依赖型糖尿病的发生与线粒体基因突变有关。通过对一些非胰岛素依赖型糖尿病患者血细胞线粒体DNA分析，发现该DNA第3316位的G点突变为A，致使其表达的蛋白质中丙氨酸错义突变为苏氨酸。该3316位G位于编码呼吸链复合物Ⅰ基因上，它的突变可能引起复合物Ⅰ功能障碍，从而影响胰腺β细胞产生和分泌胰岛素，导致糖尿病。该种类型的糖尿病属于 遗传,具有 的特点。
3．基因工程是 ，发酵工程是 。4．人们将通过　　　　胰岛素基因导入至大肠杆菌体内表达，因为大肠杆菌的基因结构中　　　　　　　　　　，因此常用　　　　　法获得胰岛素基因。胰岛素是大肠杆菌的
产物，为了更多地获得胰岛素产品，在发酵工程中常进行 来缩短调整期和对数期，用 法延长稳定期。
知识延伸：
1．鸡的输卵管细胞能合成卵清蛋白，红细胞能合成β—珠蛋白，胰岛细胞能合成胰岛素，用编码上述蛋白质的基因分别做探针，对三种细胞中提取的总DNA的限制酶切片片段进行杂交实验；用同样的三种基因片段做探针，对上述三种细胞中提取的总RNA进行杂交实验，上述实验结果如下表（“+”表示杂交过程中有杂合双链 “—”表示杂交过程有游离的单链）

细胞总DNA

细胞总RNA
输卵管
细胞
红细胞
胰岛
细胞
输卵管细胞
红细胞
胰岛
细胞
卵清蛋白基因
十
十
十
卵清蛋白基因
十
—
—
β—珠蛋白基因
十
十
十
β—珠蛋白基因
—
十
—
胰岛素基因
十
十
十
胰岛素基因
—
—
十
根据上述事实，下列叙述正确的是
A．胰岛细胞中只有胰岛素基因
B．上述三种细胞的分化是由于细胞在发育过程中某些基因被丢失所致
C．在红细胞成熟过程中有选择性地表达了β—珠蛋白基因
D．在输卵管细胞中无β—珠蛋白基因和胰岛素基因
2．遗传工程技术下使医药行业发生着很大的变化。胰岛素是人体自身合成的一种含量很少的蛋白质，但它又是某些疾病的特效药，如果直接从人体血液中提取，不仅费用高，而且产量也很少。几年前科学家将人体内控制合成胰岛素的基因(简称胰岛素基因)成功地导入一头奶牛体内，从而稳定地从其乳汁中获得了大量胰岛素。请分析以上材料回答下列问题：
(1)遗传工程的理论基础是_____________法则，可用公式______________________表示。
(2)胰岛素基因在人体内和奶牛体内控制合成同样的蛋白质，说明人体细胞与奶牛细胞在翻译时所用的______________________是完全相同的，这个事实也是分子生物学在______________上的一个证据。
(3)胰岛素基因与奶牛的其它基因相比主要差别在于___________________。这也反映出不同生物DNA分子具有____________________性。
(4)胰岛素在奶牛乳腺细胞的___________上合成的，它分泌进入乳汁，则主要与细胞内的______________有关。
(5)若只有一个胰岛素基因成功地导人了奶牛的受精卵细胞，并定位于一条染色体上，则此奶牛将胰岛素基因传给交配所生后代的几率是_____________，该数据的主要理论依据是_________________定律。
(6)由(5)可知有性生殖产生的后代很难保持遗传性状的稳定，所以该奶牛最理想的繁殖方式是用_____________技术繁殖，用该技术繁殖出的奶牛，后代中雄牛将占________。
3． 胰岛素是治疗癌症的重要物质，人血液中每升只能提取不到1mg胰岛素，因而其价格昂贵。1980年美国科学家应用DNA重组技术，制备出能生产人胰岛素的基因工程菌，其生产过程如右图：
(1)大肠杆菌等微生物是基因工程最早的突破口和常用的实验材料，这是因为：
①大肠杆菌结构简单，容易从体内取出和导入 ；
②大肠杆菌繁殖速度快，产量大，成本低。
(2)大肠杆菌(基因工程苗)生产人胰岛素的原理是“目的基因”与大肠杆菌的DNA分子结合，并在大肠杆菌繁殖时随DNA一起复制，形成的新大肠杆菌菌株，且“目的基因”在大肠杆菌内实现了遗传信息成功的表达。请根据上述叙述回答下列问题：
①图中是采取_______ _的方法来获取目的基因。但实际过程一般是用 方法获取目的基因，其中“以原______________为模板，经_________形成DNA单链，再进一步合成DNA双链”的方法是 方法。
②图中的大肠杆菌b不同于大肠杆菌a的特点是b含有 ，这种变异属于可遗传变异类型中的 。“目的基因”能在大肠杆菌内表达功能，说明人和大肠杆菌共用一套 ，也说明人和大肠杆菌具有 。
③图中用人工方法使体外重组的DNA分子转移到受体细胞内，主要是借鉴 的途径。一般将受体大肠杆菌用_________处理，以增大_____ __的通透性，使含有目的基因的重组质粒容易进入受体细胞。
(3)自然界中生物的变异是 的，而以上的基因工程技术使大肠杆菌按照人们目的发生 变异。
（4）胰岛素对于大肠杆菌来说是 代谢产物，因此为了更多地获得该物质应延长 期，延长该时期常用 法。在发酵生产中常用 提取胰岛素，如果是单细胞蛋白则可以用 方法。
六、胰岛素与生态
知识延伸：
1．从人的肝细胞提取A、B、C、D、E五种有机物，它们都可以作为能源物质，其中B、E是有机小分子物质，A、C、D是有机大分子物质。B、E分别是A、D的基本组成单位。B物质最初来自绿色植物的光合作用。A、B之间的相互转化受a、b两种激素的调节，在有关酶的作用下，B、E之间也可以相互转化，体内过多的B和E(D)可转化为C物质。它们之间的关系见右图。请分析：
(1)A是____________，分子式是_________________。
(2)在肝细胞的化合物中D物质的含量占细胞干重的___________以上。
(3)C物质的水解需_______酶，水解的产物是_ ___。
(4)马拉松运动员对A、B、C、D四种能源物质的利用的顺序依次是______________。
(5)a、b两种激素分别是______________和____________________。
(6)B物质要转变为E物质必须经过的生理作用c是指_______________，E物质要转变为B物质必须经过的生理作用d是指_____________________。
2．下图表示碳在人体内的转移途径以及在无机环境和生物群落中的循环流动，请据图回答：
（1）若图中的X是在胰岛A细胞中合成的，且与血糖调节有关，则X是 ；若图中的X是一种抗病毒的特效药，它在效应T细胞内合成，并可干扰、破坏病毒DNA在宿主细胞中的复制，则X是 ；若X是抗体，则e过程发生在 细胞中。
（2）若F以大出汗的形式排出，一般而言体内的抗利尿激素的分泌量将 ，醛固酮的分泌量将 。
（3）当某人进食后，胰岛素的分泌量增加，可促进
进行。（用图中字母回答）
（4）d表示的生理过程是_____________。
（5）从生态系统的角度看，能发生a、b两个生理过程的是生态系统中的（成分），能发生c过程的可能是生态系统中的 （成分）。
（6）若f为消化与吸收，则f之前的（C6H10O5)n和g之后的（C6H10O5)n所指的物质和分布有什么不同？f之前的（C6H10O5)n是________，分布在 ；g之后的（C6H10O5)n是 ，分布在 。
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