[见识新情境]

    胰岛素与受体结合,通过胰岛素受体介导的细胞内发生一系列信号转导过程(如图)实现相关功能。

    胰岛素受体的α亚基与胰岛素结合后,受体的空间结构发生改变,进而激活β亚基的酪氨酸激酶活性。被激活的酪氨酸激酶使细胞内偶联的胰岛素受体底物(IRS)磷酸化,经过IRS下游信号途径,最终引起生物学效应。

       2型糖尿病(T2DM)患者会出现高血糖、胰岛素抵抗(IR)等。IR是指正常剂量的胰岛素在机体内产生的生物学效应低于正常水平,即机体对胰岛素敏感性降低的一种病理状态。IR的形成原因可分为受体前水平、受体处水平和受体后水平三种类型。受体前水平是指在胰岛素与胰岛素受体结合之前出现的异常;受体处水平主要是指受体数量、结构与功能异常;受体后水平是指胰岛素与受体结合后发生的信号转导异常。部分2型糖尿病患者发生IR的原因是体内产生了抗胰岛素抗体。

    发生IR的另一原因是血液中游离脂肪酸(FFA)的含量过高。过多的FFA会损伤胰岛素受体的亲和力,还会启动内质网应激反应,导致血液中相关炎症因子(TNF-α等)的含量升高。TNF-α可以通过改变胰岛素受体的数量、葡萄糖转运蛋白的表达量和IRS的磷酸化水平,导致IR的发生。

试题精选

1．胰岛素降血糖的机理之一是胰岛素与受体结合，引起细胞质的葡萄糖转运蛋白分布到细胞膜上，加速葡萄糖进入细胞。研究发现，线粒体基因编码的一种肽类物质(MOTS—c)使细胞内葡萄糖转运蛋白表达量增加，对维持机体血糖平衡有重要作用。请回答问题:

(1)与胰岛素相抗衡的激素有____________(写出两种即可)。

(2)MOTS—c可作为胰岛素的“增敏剂”，提高胰岛素的作用效果，原理是___________。

(3)高脂饮食容易诱发小鼠产生“胰岛素抵抗”，即对胰岛素不敏感，适度的运动能够改善此类小鼠对胰岛素的敏感程度。研究人员推测运动可能通过促进MOTS—c基因的表达，从而改善“胰岛素抵抗”。为检验这一推测是否成立，科研人员设计了如下的实验:

【答案】(1)胰高血糖素、肾上腺素、糖皮质激素和甲状腺激素

(2) MOTS-c能提高细胞葡萄糖转运蛋白表达量，当胰岛素与细胞膜上受体结合时，引起分布在细胞膜上的葡萄糖转运蛋白增加，加速细胞摄取葡萄糖。

(3)     敲除MOTS-c基因的胰岛素抵抗型小鼠     血糖浓度为③=④>①>②

(4)     不合理     MOTS-c的作用主要是提高细胞对糖类的摄取，运动可加速机体对葡萄糖和脂肪的利用

【分析】胰岛A细胞分泌胰高血糖素，能升高血糖，只有促进效果没有抑制作用，即促进肝糖原的分解和非糖类物质转化；胰岛B细胞分泌胰岛素是唯一能降低血糖的激素，其作用分为两个方面：促进血糖氧化分解、合成糖原、转化成非糖类物质；抑制肝糖原的分解和非糖类物质转化。

【详解】（1）胰岛素是机体中唯一能够降低血糖的激素，与胰岛素相抗衡的激素是能够升高血糖的激素，有胰高血糖素、肾上腺素、糖皮质激素和甲状腺激素。

（2）葡萄糖进入细胞需要转运蛋白的协助，分析题意可知，线粒体基因编码的一种肽类物质(MOTS—c)使细胞内葡萄糖转运蛋白表达量增加，分析其作用机理是：MOTS-c能提高细胞葡萄糖转运蛋白表达量，当胰岛素与细胞膜上受体结合时，引起分布在细胞膜上的葡萄糖转运蛋白增加，加速细胞摄取葡萄糖。

（3）分析题意，本实验目的是探究运动是否通过促进MOTS—c基因的表达，从而改善“胰岛素抵抗”，则实验的自变量是运动与否及小鼠类型，因变量是胰岛素抵抗的情况，实验设计应遵循对照与单一变量原则，结合图中的实验处理可推知，第4组的实验处理为 敲除MOTS-c基因的胰岛素抵抗型小鼠；若上述推测成立，则能够显著改善血糖浓度的应是②组胰岛素抵抗型小鼠（没有敲除MOTS-c基因）＋适度运动，敲除MOTS-c基因的两组血糖浓度最高，故预期结果应是血糖浓度为③=④>①>②。

（4）MOTS-c的作用主要是提高细胞对糖类的摄取，运动可加速机体对葡萄糖和脂肪的利用，故通过注射MOTS—c代替运动，不能达到减肥的目的。

2．(2022·福建福州检测)长期高脂饮食可以导致肥胖、胰岛素抵抗，长期高脂饮食的人群会成为2型糖尿病的易发人群。科研人员为探讨高蛋白饮食在肥胖患者2型糖尿病发病过程中的作用，在制备营养性肥胖大鼠模型后，再给予等热量的3组不同类型饲料喂养24周，24周后对模型大鼠静脉注射葡萄糖开展研究，结果如图所示。下列分析错误的是(　　)

A.大鼠胰岛素的分泌受血糖、神经递质和胰高血糖素等物质的调节

B.5 min后模型大鼠血糖降低，主要是胰岛B细胞分泌的胰岛素增多所致

C.高蛋白饲料组大鼠胰岛素分泌量减少，胰岛素受体敏感性下降

D.人们在日常生活中可减少高脂性食物的摄入，适当增加蛋白类食物的摄入

答案  C　

3.糖尿病是当今发病率较高的一种慢性病,有1型糖尿病和2型糖尿病两种类型,1型糖尿病是胰岛素分泌不足引起的,靶细胞膜上的胰岛素受体被破坏可能是引起2型糖尿病的原因之一。下列相关叙述错误的是(　　)

A.注射胰岛素可以控制1型糖尿病患者的血糖含量

B.若2型糖尿病是患者免疫反应异常引起的,则该病又属于自身免疫病

C.糖尿病患者多饮是因为血浆渗透压较高,在大脑皮层中经常产生渴觉

D.糖尿病患者多尿是因为抗利尿激素分泌不足

答案　D　

4.糖尿病有1型和2型两种类型,前者是胰岛B细胞受损引起的,后者可能是胰岛素受体被破坏引起的。现有一糖尿病患者,欲诊断出其属于哪种糖尿病,正确的方法是(　　)

A.给患者口服胰岛素制剂,过一段时间后测量其血糖浓度变化情况

B.先给患者口服葡萄糖溶液并测量血糖浓度,再口服胰岛素制剂一段时间后测量其血糖浓度

C.先给患者口服葡萄糖溶液并测量血糖浓度,再注射胰岛素制剂一段时间后测量其血糖浓度

D.先检测患者尿液中的葡萄糖浓度,然后口服葡萄糖溶液并检测尿液中葡萄糖的浓度

答案　C　

5．图示为人体内与胰岛素分泌相关的一种调节过程，其中1～4代表细胞膜上的结构，GIP是一种葡萄糖依赖信号分子。研究表明，GIP在高血糖水平下可显著促进胰岛素的分泌，在低血糖水平下不能促进胰岛素分泌。

实验材料及用具：GIP溶液、饥饿的健康小鼠若干、进食不久的健康小鼠若干、高浓度葡萄糖溶液、必需的检测设备。请用给定的材料验证GIP的上述作用，简要写出实验设计思路。

实验设计思路：___________________

提示：取饥饿的健康小鼠若干均分为3组，编号为甲、乙、丙，分别测定分泌的胰岛素的浓度并作记录；甲组静脉注射适量GIP溶液，乙组静脉注射等量高浓度葡萄糖溶液，丙组静脉注射等量高浓度葡萄糖溶液和GIP溶液；一段时间后，分别测定甲、乙、丙三组小鼠分泌的胰岛素的浓度，并计算平均值。