高中生物胰岛素是什么！求详细解答
胰岛素是由胰岛β细胞在葡萄糖、乳糖、核糖、精氨酸、胰高血糖素等内源性或外源性物质刺激下分泌的一种蛋白质激素。胰岛素是体内唯一降低血糖，促进糖原、脂肪和蛋白质合成的激素。外源性胰岛素主要用于治疗糖尿病。早期使用胰岛素和超级抗氧化剂(注射用硫辛酸、口服用虾青素等。)在糖尿病患者中预计会有一个很长的蜜月期，并且注射胰岛素不会上瘾和产生依赖性。
发现过程
胰岛素是由加拿大人F.G .万津和C.H .贝斯特于1921年首先发现的。1922开始用于临床，挽救了过去死去的糖尿病患者。中国科学院肾脏病检测研究所，一直参加到80年代初。几乎所有临床使用的胰岛素都是从猪和牛的胰腺中提取的。不同动物的胰岛素组成不同，猪和人的胰岛素结构最相似，只有B链羧基端的一个氨基酸不同。20世纪80年代初，利用基因工程技术成功地从微生物中大量生产人胰岛素，并已应用于临床。
从65438到0955，英国F. Sanger团队测定了牛胰岛素的全氨基酸序列，开启了人类了解蛋白质分子化学结构的途径。1965 9月17日，中国科学家合成了具有完全生物活性的结晶牛胰岛素，这是第一个在实验室人工合成的蛋白质。后来，美国和联邦德国的科学家也完成了类似的工作。
20世纪70年代初，英国和中国的科学家通过X射线衍射成功确定了猪胰岛素的三维结构。这些工作为进一步研究胰岛素的分子结构与功能的关系奠定了基础。人们通过化学全合成和半合成制备类似物，研究其结构变化对生物功能的影响；比较不同种类的胰岛素；研究异常胰岛素分子病，即胰岛素基因突变导致胰岛素分子中个别氨基酸发生改变的分子病。这些研究对于阐明某些糖尿病的病因也具有重要的现实意义。
品种分类1。根据不同的消息来源。
1.动物胰岛素:从猪和牛的胰腺中提取，两者功效相同。但与人胰岛素相比，猪胰岛素有1个氨基酸，牛胰岛素有3个氨基酸，容易产生抗体。
2.半合成人胰岛素:用与人胰岛素相同的苏氨酸代替猪胰岛素的第30位丙氨酸，就是半合成人胰岛素。
3.生物合成人胰岛素(目前临床最常用的胰岛素):通过生物工程技术获得的高纯度生物合成人胰岛素，与人体自身胰岛素具有相同的氨基酸序列和生物活性。
2.根据药效持续时间分类
1，超短效:注射后15分钟，峰值浓度1~2小时。
2.短效(速效):注射后30分钟起效，峰值浓度2-4小时，持续5-8小时。
3.中度效应(低鱼精蛋白锌胰岛素):注射后2-4小时起效，峰浓度6-12小时，持续24-28小时。
4.长效(鱼精蛋白锌胰岛素):注射后4-6小时起效，峰浓度4-20小时，持续24-36小时。
5.预混:短效和中效预混，一次注射即可，起效快(30分钟)，持续时间长达16~20小时。
市场上有30%短效和70%中效预混料，50%短效和中效预混料。
结构组成
胰岛素结构
不同种族动物(人、牛、羊、猪等)的胰岛素功能。)基本相同，只是成分略有不同。图为人体胰岛素的化学结构。
胰岛素由A和B两条肽链组成，人胰岛素的A链由11种21种氨基酸组成，B链由15种30种氨基酸和***16种51种氨基酸组成。其中，四个半胱氨酸A7(Cys)-B7(Cys)和A20(Cys)-B19(Cys)中的巯基形成两个二硫键，连接A和b两条链，此外，A链中A6(Cys)和A11(Cys)之间还有一个二硫键。
分泌
由胰腺分泌。胰岛素合成的控制基因在染色体11的短臂上。如果基因正常，产生的胰岛素结构正常；如果基因突变，产生的胰岛素结构异常，就是变异胰岛素。在β细胞的细胞核中，染色体11短臂上胰岛素基因区的DNA被转录成mRNA，mRNA从细胞核移动到细胞质的内质网中，被翻译成由105个氨基酸残基组成的胰岛素原。胰岛素原是由86个氨基酸组成的长肽链，通过蛋白水解去除其前肽而产生。胰岛素原随细胞质中的微泡进入高尔基体。在蛋白水解酶的作用下，三个精氨酸连接的链(31，32和60)被切断，导致无用C肽的形成。同时产生胰岛素，由B细胞分泌出来，进入血液循环。一小部分未被蛋白酶水解的胰岛素原随胰岛素进入血液循环，其生物活性仅为胰岛素的5%。
胰岛素的半衰期为5-15分钟。在肝脏中，胰岛素分子中的二硫键首先被还原生成游离的AB链，然后在胰岛素酶的作用下水解成氨基酸而失活。
胰岛β细胞储存的胰岛素约200U，每天分泌约40U。空腹时，血浆胰岛素浓度为5 ~ 15μ u/ml。餐后可使血浆胰岛素水平升高5 ~ 10倍。胰岛素生物合成的速度受血浆葡萄糖浓度的影响。当血糖浓度升高时，β细胞中胰岛素原含量增加，胰岛素合成加快。
胰岛素在胰岛β细胞中合成。胰岛素的分子量为5700，由两条氨基酸肽链组成。a链有21个氨基酸，B链有30个氨基酸。A-B链之间有两个二硫键。
胰岛素分泌到血液中的分子与C肽相同。用胰岛素治疗的患者血清中有胰岛素抗体，影响放射免疫法测定血胰岛素水平。在这种情况下，可以通过测量血浆C-肽水平来了解内源性胰岛素分泌状态。
影响分泌的因素
体内的胰岛素分泌主要受以下因素影响:
刺激胰岛素分泌
血浆葡萄糖浓度血浆葡萄糖浓度是影响胰岛素分泌的最重要因素。口服或静脉注射葡萄糖后，胰岛素释放呈两相反应。快速早期，门静脉血浆中胰岛素在2分钟内达到最高值，随后迅速下降；在慢相，血浆胰岛素水平在10分钟后逐渐升高，并持续超过1小时。早期快速期显示葡萄糖促进储存胰岛素的释放，延迟缓慢期显示胰岛素合成和胰岛素原转化。
吃了含蛋白质和蛋白质多的食物后，血液中氨基酸浓度增加，胰岛素分泌也增加。精氨酸、赖氨酸、亮氨酸和苯丙氨酸都具有强烈的刺激胰岛素分泌的作用。
饭后胃肠激素的增加可促进胰岛素分泌，如胃泌素、胰酶、胃抑制肽、肠血管活性肽等。
自主神经功能在迷走神经兴奋时促进胰岛素分泌；交感神经兴奋时，抑制胰岛素分泌。
胰岛素分泌到血液中的分子与C肽相同。用胰岛素治疗的患者血清中有胰岛素抗体，影响放射免疫法测定血胰岛素水平。在这种情况下，可以通过测量血浆C-肽水平来了解内源性胰岛素分泌状态。
胰岛素受体
胰岛素在细胞水平的生物作用是通过与靶细胞膜上的特定受体结合而启动的。胰岛素受体是胰岛素作用的靶细胞膜的特定部分，它只能与胰岛素或含胰岛素分子的胰岛素原结合，具有高度特异性，分布广泛。受体是一种糖蛋白，每个受体由α和β两个亚单位组成，每个亚单位构成一个四聚体受体。α亚基穿过细胞膜，一端暴露在细胞膜表面，具有胰岛素结合位点。β亚单位从细胞膜延伸到细胞质，是胰岛素诱导细胞膜和细胞内效应的功能单位。胰岛素与亚基结合后，β亚基中的酪氨酸激酶被激活，使受体磷酸化，产生介质，调节细胞内酶系统的活性，控制物质代谢。四聚体受体由两个亚单位组成。每个细胞与胰岛素的结合程度取决于受体的数量和亲和力，受体的数量和亲和力由血浆胰岛素浓度调节。当胰岛素浓度增加时，胰岛素受体的数量往往会减少，这称为下调。例如，肥胖的非胰岛素依赖型糖尿病患者在临床上对胰岛素不敏感，这是由于脂肪细胞膜上的受体数量减少，这被称为抗性。非胰岛素依赖型糖尿病肥胖患者在经过饮食控制和体育锻炼减肥后，脂肪细胞膜上的胰岛素受体数量增加，与胰岛素的结合力加强，提高了血糖的利用率。这不仅是肥胖型非胰岛素依赖型糖尿病的重要发病机制，也是治疗减肥的理论依据。
功能作用药理作用
治疗糖尿病和消耗性疾病。
生理作用
胰岛素是唯一一种降低血糖，同时促进糖原、脂肪和蛋白质合成的激素。作用机制属于受体酪氨酸激酶机制。
调节葡萄糖代谢
胰岛素能促进全身组织和细胞对葡萄糖的摄取和利用，抑制糖原的分解和发育异常。因此，胰岛素具有降低血糖的功能。当胰岛素分泌过多时，血糖迅速下降，脑组织受影响最大，可导致惊厥、昏迷，甚至胰岛素休克。相反，胰岛素分泌不足或胰岛素受体缺乏往往导致血糖升高；如果超过肾糖阈值，糖就会从尿中排出，引起糖尿；同时，由于血液成分的变化(含有过量的葡萄糖)，还会导致高血压、冠心病和视网膜血管疾病。胰岛素的降血糖作用是多种作用的结果:
(1)促进肌肉和脂肪组织中的靶细胞膜载体将血液中的葡萄糖转运到细胞中。
(2)通过* * *化合价修饰，使磷酸二酯酶活性增强，cAMP水平降低，cGMP浓度升高，从而使糖原合酶活性增强，磷酸化酶活性降低，加速糖原合成，抑制糖原分解。
(3)通过激活丙酮酸脱氢酶磷酸酶激活丙酮酸脱氢酶，加速丙酮酸氧化为乙酰辅酶a，加速糖的有氧氧化。
(4)通过抑制PEP羧激酶的合成，减少糖异生的原料来抑制糖异生。
(5)抑制脂肪组织中的激素敏感脂肪酶，减缓脂肪动员，增加组织对葡萄糖的利用。
调节脂肪代谢
胰岛素可以促进脂肪的合成和储存，减少血液中的游离脂肪酸，抑制脂肪的分解和氧化。胰岛素缺乏可引起脂肪代谢紊乱，脂肪储存减少，分解加强，血脂升高，长期可引起动脉硬化，进而导致严重的心脑血管疾病；同时，胰岛素缺乏会导致体内脂肪分解的加强和大量酮体的生成，产生酮症酸中毒。
调节蛋白质代谢
胰岛素一方面促进氨基酸的摄取和蛋白质的合成，另一方面抑制蛋白质的分解，有利于生长。垂体生长激素促进蛋白质合成的作用只有在胰岛素存在的情况下才能显示出来。所以胰岛素也是生长不可或缺的激素之一。
其他功能
胰岛素能促进钾、镁离子穿过细胞膜进入细胞；能促进脱氧核糖核酸(DNA)、核糖核酸(RNA)、三磷酸腺苷(ATP)的合成。
对抗体内胰岛素的激素
胰高血糖素
体内主要的抗胰岛素激素有胰高血糖素、肾上腺素和去甲肾上腺素、肾上腺皮质激素、生长激素等。两者都可以升血糖。
(1)胰高血糖素(高血糖素)。由胰岛α细胞分泌，拮抗胰岛素调节血糖浓度。胰高血糖素的主要作用是迅速分解肝脏中的糖原，促进肝脏中葡萄糖的产生和输出。
进入血液循环提高血糖水平。胰高血糖素还能增强肝细胞对氨基酸的摄入，通过促进肝外组织的脂解作用，增加甘油向肝脏的输入，提供大量的糖异生原料，从而增强糖异生作用。胰高血糖素和胰岛素协调血糖水平的动态平衡。
吃碳水化合物时，产生大量葡萄糖，刺激胰岛素分泌，而胰高血糖素分泌受到抑制，胰岛素与胰高血糖素的比值明显升高。此时，肝脏从一个主要产生葡萄糖的组织转变为一个将葡萄糖转化为糖原并储存糖原的器官。
饥饿时，血液中的胰高血糖素水平显著升高，胰岛素水平下降。糖异生和糖原分解加快，肝脏不断将葡萄糖输送到血液中。同时，由于胰岛素水平降低，肌肉和脂肪组织利用葡萄糖的能力降低，主要利用脂肪酸，从而节省葡萄糖，保证大脑和其他组织有充足的葡萄糖供应。
(2)肾上腺素和去甲肾上腺素。肾上腺素是肾上腺髓质分泌的，去甲肾上腺素是交感神经末梢分泌的。当精神紧张或寒冷刺激使交感神经兴奋时，肾上腺素和去甲肾上腺素分泌增加，使肝糖原分解和输出增加，阻止葡萄糖进入肌肉和脂肪组织细胞，使血糖升高。
(3)生长激素和生长激素抑制激素。
①生长激素。由脑垂体前叶分泌，能促进人体生长，调节体内物质代谢。生长激素主要抑制肌肉和脂肪组织对葡萄糖的利用，促进肝脏糖异生和糖原分解，从而使血糖升高。生长激素能促进脂解，增加血浆游离脂肪酸。饥饿时，胰岛素分泌减少，生长激素分泌增加，所以血液中葡萄糖的利用减少，脂肪的利用增加。此时，血浆中葡萄糖和游离脂肪酸的含量增加。
②生长激素抑制激素。由胰岛d细胞分泌。生长激素释放抑制激素不仅抑制垂体生长激素的分泌，而且在生理条件下抑制胰岛素和胰高血糖素的分泌。然而，生长激素释放抑制激素本身对肝脏葡萄糖的产生或循环中葡萄糖的利用没有直接影响。
(4)肾上腺糖皮质激素。肾上腺糖皮质激素由肾上腺皮质分泌(主要是皮质醇，即氢化可的松)，能促进肝外组织的蛋白质分解，增加进入肝脏的氨基酸数量，诱导与糖异生有关的多种关键酶的合成，从而促进糖异生，使血糖升高。
胰岛素治疗的适应症
胰岛素类似物
1型糖尿病患者由于其胰岛β细胞功能受损，胰岛素分泌绝对不足，需要在发病时进行胰岛素治疗和终身胰岛素替代治疗来维持生命。约占糖尿病患者总数的5%。在生活方式和口服降糖药的基础上，如果血糖仍不能达到控制目标，二型糖尿病患者可以开始口服药物和胰岛素的联合治疗。一般在大剂量多次口服药物后HbA1c仍大于7.0%时，可考虑胰岛素治疗。难以与1型糖尿病区分的新发消耗性糖尿病患者。在糖尿病病程中(包括新诊断的二型糖尿病患者)，当没有明显的体重减轻原因时，应尽早使用胰岛素。对于新诊断的高血糖二型糖尿病患者，口服药物难以满意地控制血糖，快速缓解高血糖毒性可部分缓解胰岛素抵抗，逆转β细胞功能。因此，新诊断的明显高血糖的二型糖尿病可以用强化胰岛素治疗。还有一些特殊情况需要胰岛素治疗:围手术期；出现严重急性并发症或应激时，需要临时使用胰岛素度过危险期，如糖尿病酮症酸中毒、高渗性高血糖、乳酸性酸中毒、感染等。有严重的慢性并发症，如糖尿病足、严重的糖尿病肾病；合并一些严重疾病，如冠心病、脑血管病、血液病、肝病等。患有妊娠糖尿病和糖尿病合并妊娠的妇女应在妊娠期、分娩前后和哺乳期使用胰岛素治疗，如果其血糖仅通过饮食不能达到所需的目标值，则禁止口服降糖药。继发性糖尿病和特异性糖尿病。
胰岛素制剂
胰岛素按来源和化学结构可分为动物胰岛素、人胰岛素和胰岛素。
类似物。人胰岛素如Novolin系列，胰岛素类似物如Novorosharp，Novorosharp 30，Novoropeace。根据作用时间的特点，可分为:速效胰岛素类似物、短效胰岛素、中效胰岛素、长效胰岛素(包括长效胰岛素类似物)和预混胰岛素(预混胰岛素类似物)。常见的速效胰岛素类似物如诺和锐和长效胰岛素类似物如诺和锐。临床试验证明，胰岛素类似物在模拟生理性胰岛素分泌和降低低血糖风险方面优于人胰岛素。
注意使用
来自牛胰腺的胰岛素
开始胰岛素治疗后，应继续坚持饮食控制和运动，加强对患者的教育，鼓励和指导患者监测自身血糖，以调整胰岛素用量，预防低血糖。应对所有开始胰岛素治疗的患者进行关于低血糖的危险因素、症状和自救措施的教育。
胰岛素的治疗方案应模拟生理胰岛素分泌模式，包括基础胰岛素和餐时胰岛素的补充。方案的选择要高度个体化，按照血糖达标驱动的分步治疗方案，尽快控制血糖。
用药过量的不良反应
如果在治疗过程中过量注射胰岛素，会导致低血糖。中毒较轻时，主要会影响植物神经系统，表现为饥饿、头晕、面色苍白、乏力、多汗，还有震颤、心前区不适、面部和四肢麻木、头痛等。当血糖进一步降低时，会影响中枢神经系统，出现发音困难、复视、肌肉震颤、共济失调，继而出现不同程度的昏迷和惊厥。这种状态叫做胰岛素休克，如果不及时抢救，会有生命危险。[1]
注射部位说明
注射胰岛素是糖尿病人应该掌握的“技术”。除了注射，部位的选择也很重要，因为合适的注射部位不仅可以降低注射的风险，还有助于胰岛素的吸收。
腹部:是首选，因为腹部皮下脂肪较厚，可以降低注射到肌肉层的风险，而且最容易捏到腹部皮肤，也是吸收胰岛素最快的部位。应在肚脐两侧相距3 ~ 4指处注射。身体两侧的皮下层越薄，越容易粘在肌肉层上。这部分最适合注射短效胰岛素或混有中效胰岛素的胰岛素。
此外，大腿外侧、上臂外侧四分之一和臀部也适合注射胰岛素。
大腿外侧:大腿注射只能从正面或侧面进行，内侧血管、神经较多，不适合注射。注射大腿时，必须捏住皮肤或使用超细超短(5 mm)笔式针头。
上臂外侧四分之一:这是最不适合自我注射的部位，因为上臂皮下组织较薄，容易注射到肌肉层:自我注射时无法自行夹住皮肤。需要注射上臂时，建议使用超细超短笔式针头(5 mm)或由医护人员和家属协助。
臀部:臀部适合注射中、长效胰岛素(比如睡前注射中、长效胰岛素)，因为臀部的皮下层较厚，胰岛素吸收速度较慢，可以更好地控制空腹血糖，而且不用捏皮肤，也没有肌肉注射的风险。
存储方法
胰岛素必须保存在10℃以下的冰箱中，在2℃~8℃的冰箱中，即使已经部分泵出，其活性也能保持2~3年不变。使用时，温度不超过30℃或低于2℃，但必须避免阳光照射，以防失效。
正在使用的胰岛素可以保存在室内阴凉的地方。使用中的瓶装胰岛素可以在冰箱中保存3个月左右。使用中的胰岛素笔芯不要和胰岛素笔一起放回冰箱，可以随身携带4周。
混浊的胰岛素如果摇晃几个小时或保存不当可能会形成硬块，此时应丢弃胰岛素。
1，胰岛素由于避免高温和阳光直射。
2.胰岛素应保存在2-8℃的冰箱中，未开封的胰岛素应在保质期前使用。
3.冰箱中开封的胰岛素保质期一般为1个月，注明开封时间。
4.记得不要把胰岛素放在冰箱的冷冻层里。冷冻胰岛素不能使用，只能放在冷藏室。
5.注射前将胰岛素从冰箱中取出，然后在室温下放置20分钟后再注射。
6.请不要将装有胰岛素笔芯的注射笔存放在冰箱中，放在阴凉处即可。
7.坐飞机旅行时，要随身携带胰岛素，不要放在行李中。
胰岛素反应，全身反应
(1)低血糖反应:最常见。多见于ⅰ型、脆性或ⅱ型，尤以消瘦为甚。一般由于体力活动过多，偶尔会吃得太少，体重下降，时间减少或者剂量过大。症状包括饥饿、头晕、虚弱、出汗、心悸，甚至神经系统症状，如迷失方向、易怒、语无伦次和笑声无常。有时会更严重，甚至昏厥、打鼾、癫痫、昏迷，甚至死亡。在治疗过程中，应教导患者熟悉这种反应并随时提高警惕，尽早吃蛋糕和糖果或糖浆来缓解。严重者应立即注射50%葡萄糖40ml以上，随后静脉滴注10%葡萄糖水，直至清醒。有时可皮下或肌内注射胰高血糖素，每次剂量为65，438+0 mg，如果低血糖反应持续时间长且严重，可使用氢化可的松，每次65，438+000 ~ 300 mg在5% ~ 65，438+00%葡萄糖水中静脉滴注。当低血糖反应恢复后，一定要仔细估计下一次剂量，分析病情，防止复发。反复低血糖后，由于胰岛α细胞和肾上腺受到刺激，可发生反应性高血糖(索莫吉效应)，常导致脆性型，必须尽量避免。
⑵过敏反应:少数患者出现过敏反应，如荨麻疹、血管神经性水肿、紫癜，极少数患者出现过敏性休克。这种反应一般是由制剂中的杂质引起的。轻者可用抗组胺药治疗，重者需用高纯度制剂如单组分人胰岛素替代。由于其氨基酸序列与内源性胰岛素相同，且杂质少，所以引起过敏的情况极其罕见，或者可以用口服药物代替。必要时，皮下注射小剂量聚维酮胰岛素也可用于脱敏。
⑶胰岛素引起的水肿:糖尿病未得到控制前，常出现失水失钠，细胞内葡萄糖减少。控制4 ~ 6天后可出现水钠潴留和水肿，可能与胰岛素促进肾小管钠重吸收有关，称为胰岛素水肿。
⑷屈光不正:在胰岛素治疗过程中，有时患者会感到视力模糊，治疗过程中血糖迅速下降，影响晶状体和玻璃体的渗透压，使晶状体内的水分逸出，折射率降低，导致远视。但这是暂时的变化，一般会随着血糖浓度恢复正常而迅速消失，不会永久改变。这种屈光突变多见于血糖波动较大的青少年患者。
局部反应
(1)注射后出现局部皮肤发红、发热和皮下结节，多见于NPH或PZI治疗初期的几周内。由于蛋白质等杂质，更换注意部位后可自行消失，不影响疗效。
(2)皮下脂肪萎缩或增生，脂肪萎缩成凹陷性皮脂丢失，多见于青年妇女和儿童的大腿、腹壁等注射部位；皮下组织增生成肿块，多见于男性臀部等注射部位，有时会出现麻木刺痛，可影响吸收。需要更换注射部位才能保证治疗。
抗药性
少数患者存在胰岛素抵抗，每日胰岛素需要量超过200U达48小时以上，且无酮症酸中毒等内分泌疾病引起的继发性糖尿病，称为胰岛素抵抗。本组不包括肥胖、感染、肝病、血色病、白血病、类风湿性关节炎、脂肪萎缩性糖尿病等引起的耐药性。根据近年来的许多研究，大多数人认为这种耐药性属于胰岛素免疫反应。因为胰岛素注射后血液中会产生抗胰岛素抗体，一般属于IgG，尤其是牛胰岛素。因此，这里的胰岛素抵抗不应与病理生理学中的胰岛素抵抗相混淆。
治疗计划:
①改用单组分人胰岛素可明显减少抗体产生，缓解耐药性；
②尽量改用口服降糖药及其联合用药；
③抗体浓度明显升高的患者，必要时可尝试服用泼尼松，30 mg ~ 40 mg/d，分三次服用，多数还可在1 ~ 2周内明显减少胰岛素剂量，起效后再逐渐减少，停用泼尼松。在治疗过程中，需要密切观察病情和血糖，避免耐药性消退时反复出现严重低血糖。
肾病的胰岛素治疗只能说是降血糖。患者使用时，一定要经常检查血糖。一旦发现低血糖，应及时调整胰岛素的剂量。