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促进血糖的氧化分解、促进血糖合成糖原、促进血糖转化成脂肪和某些氨基酸,抑制肝糖原的分解和抑制非糖物质的转化。
(5)升高血糖的是胰高血糖素,只有促进效果没有抑制作用,即促进肝糖原的分解和非糖物质的转化;
肾上腺素也可升高血糖,其作用为促进肝糖原的分解和非糖物质的转化,同时肾上腺素还在体温调节中都发挥作用。
(6)胰岛素和胰高血糖素互为拮抗关系,胰高血糖素和肾上腺素互为协同关系。
2.人体饭后三曲线变化
人体饭后血糖、胰高血糖素、胰岛素三者之间的相对变化关系如图所示。
由曲线可知:
(1)血糖浓度高时,可降低血糖浓度的胰岛素含量增加,而可升高血糖浓度的胰高血糖素含量相对较低。
(2)当血糖浓度较低时,胰高血糖素含量增加。
(3)胰岛素和胰高血糖素相互协调,共同维持血糖平衡。
3.探究胰岛素的生理作用
(1)常用的实验方法有:
切除法、注射法。
(2)实验方案
4.糖尿病形成分析
【基础达标】
1.在血糖的调节中,具有协同作用的激素是( )
A.胰岛素和胰高血糖素
B.胰高血糖素和肾上腺素
C.胰岛素和肾上腺素
D.肾上腺素和甲状腺素
【答案】B
【解析】
在血糖平衡调节中,胰岛素是降低血糖浓度的唯一激素,胰高血糖素和肾上腺素均能升高血糖浓度,所以胰岛素和胰高血糖素、胰岛素和肾上腺素均为拮抗关系,A、C项错误;
胰高血糖素和肾上腺素具有协同作用,B项正确;
肾上腺素和甲状腺激素均能促进细胞代谢,增加产热量,在体温调节中具有协同作用,D项错误。
2.研究发现,胰高血糖素必须与细胞膜上的胰高血糖素受体结合,才能调节血糖平衡,如果人体组织细胞膜缺乏该受体,则可能导致( )
A.细胞减缓摄取血糖,血糖水平过高
B.细胞减缓摄取血糖,血糖水平过低
C.细胞加速摄取血糖,血糖水平过高
D.细胞加速摄取血糖,血糖水平过低
【答案】D
根据题意,胰高血糖素必须与细胞膜上的胰高血糖素受体结合,才能减缓摄取血糖,促进糖原分解,使血糖浓度升高,以调节血糖平衡;
如果人体组织细胞膜缺乏该受体,则可能导致细胞加速摄取血糖,血糖水平过低,D正确。
3.血糖的平衡对于保持人体健康有重要意义,下列叙述正确的是( )
A.胰岛素能通过摄取、利用、储存葡萄糖来升高血糖浓度
B.在血糖调节的过程中,胰岛素的作用结果会反过来促进胰岛素的分泌
C.胰岛素和胰高血糖素是互为拮抗关系的两种激素
D.糖尿病患者可通过口服胰岛素来降低血糖
【答案】C
胰岛素能够加速组织细胞摄取、利用、储存葡萄糖,从而降低血糖浓度,A项错误;
在血糖调节的过程中,胰岛素的作用结果会反过来抑制胰岛素的分泌,B项错误;
胰岛素作用的结果使血糖降低,胰高血糖素作用的结果使血糖升高,二者是互为拮抗,共同维持血糖的相对稳定,C项正确;
胰岛素的化学成分是蛋白质,口服因被消化分解而失去作用,D项错误。
4.TORC2蛋白与血糖的调节有关,当血糖浓度降低时,胰高血糖素可以活化该蛋白从而开启葡萄糖制造基因的表达,当血糖浓度升高到一定值时,该蛋白也可以促使相关基因关闭。
下列相关说法不正确的是( )
A.血糖的调节是通过基因选择性表达来实现的
B.TORC2蛋白的开关功能体现了血糖的反馈调节机制
C.血糖浓度偏低可使胰高血糖素分泌量增加
D.胰高血糖素是唯一能升高血糖的激素
根据题中信息可知,血糖平衡的调节与葡萄糖制造基因的表达有关,故A正确;
根据题干可知,当血糖浓度降低时,TORC2会开启葡萄糖制造基因的表达,当血糖浓度升高时,该蛋白质促进相关基因关闭,体现了血糖平衡调节的反馈调节机制,故B正确;
血糖浓度降低时,胰高血糖素的分泌量增多,故C正确;
人体中升高血糖的激素有胰高血糖素、肾上腺素等,故D错误。
5.如图表示人进食后血液中胰岛素和胰高血糖素相对含量的变化,其中两条曲线表示健康人两种激素的变化趋势,另一条曲线表示糖尿病患者胰岛素的变化趋势,下列有关叙述中,错误的是( )
A.曲线b表示糖尿病患者血液中胰岛素相对含量的变化趋势
B.在曲线c上升时,人体下丘脑还可通过有关神经的作用,促进肾上腺素的分泌
C.曲线a表示的激素是人体内唯一能降低血糖含量的激素
D.人体通过a、c激素的协同作用,可使血糖含量维持在相对稳定的水平上
人进食后,因食物的消化吸收使血糖浓度升高,进而引起胰岛素的分泌量增加,胰高血糖素的分泌量减少,而糖尿病患者因胰岛B细胞受损而导致胰岛素分泌不足,所以图示中的a表示正常人进食后胰岛素含量的变化曲线,c为正常人进食后胰高血糖素含量的变化曲线,b表示糖尿病患者进食后胰岛素含量变化的曲线,A项正确;
当血糖浓度降低时,会引起胰高血糖素和肾上腺素的分泌增多,二者的协同作用,使血糖浓度升高恢复到正常水平,B项正确;
胰岛素是人体内唯一能降低血糖含量的激素,C项正确;
胰岛素和胰高血糖素相互拮抗,可使血糖含量维持在相对稳定的水平上,D项错误。
【能力提升】
1.为了验证胰岛素具有降低血糖含量的作用,在设计实验方案时,如果以正常小鼠每次注射药物前后小鼠症状的变化为观察指标,则下列对实验组小鼠注射药物的顺序,正确的是( )
A.先注射胰岛素溶液,后注射葡萄糖溶液
B.先注射葡萄糖溶液,后注射胰岛素溶液
C.先注射胰岛素溶液,后注射生理盐水
D.先注射生理盐水,后注射胰岛素溶液
【答案】A
该实验是验证性实验,目的是“验证胰岛素具有降低血糖含量的作用”,实验对象是“小鼠”,观察指标是“小鼠症状的变化”,注射胰岛素溶液后,血糖含量下降,小鼠组织细胞特别是脑组织细胞因血糖供应减少,导致能量供应不足而发生功能障碍,从而出现低血糖症状。
注射葡萄糖后,低血糖症状消失,通过自身对比说明胰岛素具有降低血糖的作用。
2.科学家发现过度肥胖往往造成血液中葡萄糖(简称血糖)浓度过高,且血液中胰岛素浓度也偏高。
某研究室对过度肥胖的老鼠进行实验,发现阿司匹林(一种消炎止痛药)可矫正过度肥胖老鼠的生理缺陷。
过度肥胖老鼠服用阿司匹林三周后,注射胰岛素,120分钟内血糖含量相对值变化如图所示(对照组老鼠未服用阿司匹林),则下列叙述正确的是( )
甲:
阿司匹林对老鼠的过度肥胖有治疗作用
乙:
注射胰岛素后对照组及实验组的老鼠血糖在60分钟内明显下降
丙:
对照组老鼠的细胞对胰岛素不敏感,使胰岛素不能有效发挥调节血糖的作用
丁:
服用阿司匹林使老鼠细胞恢复对胰岛素的敏感性,使胰岛素得以发挥作用降低血糖
A.丙、丁 B.乙、丙
C.甲、丁 D.甲、乙
从题图可知,对服用阿司匹林的老鼠注射胰岛素后,60分钟内血糖含量明显下降,未服用阿司匹林的老鼠血糖含量变化不大,所以服用阿司匹林的老鼠对胰岛素敏感,未服用阿司匹林的老鼠对胰岛素不敏感。
3.如图为某基因突变鼠和正常鼠运动对血糖浓度的影响。
基因突变鼠出现图中状况的原因最可能是( )
A.胰岛B细胞受损
B.细胞缺乏胰岛素受体
C.细胞缺乏胰高血糖素受体
D.细胞无法吸收葡萄糖合成肝糖原
从图示看出,基因突变鼠在运动后血糖浓度低,因此可能缺乏胰高血糖素或其受体;
而胰岛B细胞受损时,机体分泌的胰岛素减少,会出现高血糖症。
4.下图(左)是某人在摄食后及运动过程中血糖平衡调节示意图。
下列叙述中正确的是( )
A.摄食后1h内,分泌物甲增多主要是为了促进血糖合成糖原
B.分泌物乙中主要含有胰岛B细胞和肾上腺分泌的两种激素
C.2~2.5h内,分泌物乙增多,它能促进肝糖原的分解和葡萄糖转化成脂肪
D.从图中可看出,血糖浓度的相对稳定是分泌物甲和分泌物乙协同作用的结果
分析图示可知,分泌物甲能使血糖降低,分泌物乙能使血糖升高,据此可判断甲是胰岛素,乙胰高血糖素。
摄食后1h内,由于食物中的糖类经消化吸收导致血糖升高,分泌物甲增多,促进血糖的氧化分解、合成糖原和转化为非糖物质,从而使血糖降低,A项正确;
分泌物乙是胰高血糖素,由胰岛A细胞分泌,B项错误;
2~2.5h内,分泌物乙增多,它能促进肝糖原的分解和脂肪等非糖物质转化为葡萄糖,C项错误;
从图中可看出,血糖浓度的相对稳定是分泌物甲和分泌物乙拮抗作用的结果,D项错误。
5.下图为某健康人的血糖变化情况,此人在11时前仅进了早餐,下列有关叙述正确的是( )
A.A点时体内分泌的胰高血糖素增加,B点时体内分泌的胰岛素增加。
B.胰岛素和胰高血糖素相互协同,共同维持血糖含量的稳定
C.B点时,为维持血糖水平,肝细胞内的肝糖原开始分解成葡萄糖进入血液
D.激素只运输给靶细胞且直接参与细胞内多种生命活动
A点时血糖浓度高于基础血糖水平,因此胰岛素的分泌增加,以降低血糖浓度,而B点时血糖浓度低于基础血糖水平,因此胰高血糖素的分泌增加,以升高血糖浓度,A项错误;
胰岛素降低血糖浓度,胰高血糖素升高血糖浓度,所以胰岛素和胰高血糖素互为拮抗关系,B项错误;
B点时血糖浓度低于基础血糖水平,胰高血糖素分泌增加,该激素可以促进肝糖原分解和非糖类物质转化成葡萄糖进入血液,以升高血糖浓度,C项正确;
激素能运输到全身,但只作用于靶细胞,同时激素只是作为信息分子对生命活动进行调节,而不能直接参与细胞内的生命活动,D项错误。
【终极闯关】
1、(2015届江苏南京市高三三模)给实验鼠静脉注射不同剂量的胰岛素,测得血糖的补充速率和消耗速率如图所示。
下列有关叙述错误的( )
A.曲线a的下降与非糖物质转化为葡萄糖的速率减慢有关
B.曲线b的上升是胰岛素作用于肝脏、肌肉等细胞的结果
C.当胰岛素浓度为40μU/mL时,在较长时间内血糖浓度能维持相对稳定
D.高浓度胰岛素条件下,下丘脑中控制胰岛A细胞分泌的神经中枢处于兴奋状态
横坐标为胰岛素浓度,胰岛素为唯一降低血糖含量的激素,其含量越高血糖消耗速率加快,所以b为血糖消耗速率;
胰岛素对胰高血糖素有抑制作用,所以a曲线为血糖的补充速度。
因为胰岛素能够抑制非糖物质转换为葡萄糖,并能抑制肝糖原分解为葡萄糖,所以a曲线血糖的补充速率下降与非糖物质转化为葡萄糖的速率减慢有关,A正确;
曲线b的上升是胰岛素作用于肝脏、肌肉等细胞使这些细胞内形成糖原,B正确;
当胰岛素浓度为40μU/mL时,补充小于消耗,所以血糖浓度下降,C错误;
高浓度胰岛素条件下,血糖浓度降低,一方面直接刺激胰岛A细胞分泌胰高血糖素,另一方面,血糖降低,下丘脑血糖调节中枢会兴奋,兴奋传到胰岛A细胞,胰高血糖素分泌增加,D正确。
2.(2013福建卷)人肝细胞合成的糖原储存在细胞内,合成的脂肪不储存在细胞内,而是以VLDL(脂肪与蛋白质复合物)形式分泌出细胞外。
下列叙述正确的是( )
A.VLDL的合成与核糖体无关
B.VLDL以自由扩散方式分泌出细胞外
C.肝细胞内糖原的合成与分解可影响血糖含量
D.胰高血糖素可促进肝细胞内糖原的合成
VLDL是脂肪和蛋白质的复合物,蛋白质是在核糖体上合成的,A错误;
VLDL是高分子化合物,不能穿膜运输,必须是胞吐,B错误;
肝细胞内肝糖原的合成会降低血糖浓度,分解成葡萄糖进血液会升高血糖浓度,C正确;
胰高血糖素是升高血糖浓度的,应该是促进肝糖原分解而非合成,D错误。
3.(2014海南卷)给正常家兔静脉注射一定量的高渗葡萄糖溶液后,家兔体内发生一定变化,一段时间后恢复正常。
注射后随即发生的变化是( )
A.红细胞吸水增加
B.胰岛素分泌降低
C.肝糖原的分解增加
D.血浆渗透压迅速升高
给正常家兔静脉注射一定量的高渗葡萄糖溶液后,血浆渗透压迅速升高,红细胞失水;
血糖浓度升高,胰岛素分泌增加,肝糖原分解减少,故选D。
4.(2015天津卷)小鼠胚胎干细胞可诱导成能分泌胰岛素的胰岛样细胞。
将胰岛样细胞移植给患糖尿病小鼠,可使患病小鼠血糖恢复正常水平。
下列叙述错误的是( )
A、小鼠胚胎干细胞可来自对囊胚内细胞团的分离培养
B、移植前,患病小鼠体内靶细胞缺失胰岛素受体
C、移植后,小鼠体内靶细胞加强了对葡萄糖的摄取、利用和储存
D、小鼠体内血糖浓度对胰高血糖素的分泌存在反馈调节
胚胎干细胞的来源有囊胚期的内细胞团和胎儿的原始性腺;
A正确。
由“胰岛样细胞移植给患糖尿病小鼠,可使患病小鼠血糖恢复正常水平”可知患病小鼠的病因是胰岛B细胞受损伤导致胰岛素缺乏引起;
B错误。
移植后胰岛样细胞可合成分泌胰岛素,胰岛素能促进靶细胞对葡萄糖的摄取、利用和储存;
C正确。
体内血糖浓度高于正常水平促进胰高血糖素的分泌;
反之抑制胰高血糖素的分泌;
D正确。
5.(2013江苏卷•30)为了研究早餐质量对学生血糖和胰岛素水平的影响,某研究小组选取40名健康学生志愿者,按平时早餐习惯分成不进早餐组、高糖组、高脂高蛋白组和均衡营养组,按组别给予相应早餐,并分别于空腹(餐前)和餐后1、2、3小时取静脉血检测血糖浓度和胰岛素含量,实验期间不食用其他食物,实验结果见下图。
请回答下列问题:
(1)不进早餐组2小时后表现出精力不旺盛、注意力不集中的状态,主要原因是______。
(2)在4组实验中,早餐后______组血糖浓度升得最快,其主要原因是__________。
(3)高脂高蛋白组胰岛素水平较高,说明氨基酸和脂肪酸能______________。
(4)若餐后1小时取血的同时收集尿液进行尿糖含量检测,不进早餐组(A)、高糖早餐组(B)和高脂高蛋白早餐组(C)的检测结果最可能的是______________(填序号)。
①A<B<C ②A<C<B
③A<B=C ④A=B=C
(5)若对进餐组同时检测胰高血糖素含量,那么其变化曲线的峰值出现在胰岛素峰值(在“之前”、“之后”、“同时”中选择),这是因为____________。
(6)胰岛素分泌的调节方式既有体液调节又有神经调节,这与胰岛B细胞的多种受体有关。
下列物质中可被胰岛B细胞受体识别的有_____________(填序号)。
①胰淀粉酶 ②胰高血糖素
③促甲状腺激素 ④神经递质
【答案】
(1)血糖浓度降低,能量供应不足
(2)高糖早餐糖类消化水解成葡萄糖后被快速吸收
(3)促进胰岛素的分泌
(4)④
(5)之后胰岛素浓度的升高和血糖浓度的降低会促进胰高血糖素的分泌
(6)②④
(1)不进早餐2小时,体内贮存的糖大量被消耗后,导致血糖降低,能量供应不足。
因此精力不旺盛,注意力不集中。
(2)4组中高糖早餐,大量糖类被消化水解成葡萄糖进入人体血液中,因此血糖升的最快。
(3)高脂高蛋白食物被消化成氨基酸和脂肪酸,能够促进体内胰岛素的合成。
(4)虽然高糖、高脂高蛋白在短期内都会使血糖显著升高,但没有超过人体血糖调节能力,并没有超过肾糖阈值,肾小管能对原尿中葡萄糖进行重吸收。
所以三者检测结果相同。
(5)胰高血糖素的峰值出现在胰岛素之后,胰岛素分泌促进血糖合成与转化,并贮藏起来,但经过一段时间后血液中葡萄糖大量被消耗,血糖下降促进胰高血糖素的分泌。
(6)胰岛素分泌的调节方式主要有以下几个方面:
首先胰岛细胞能接受血液中葡萄糖升高的直接刺激,从而分泌活动增强。
其次血糖升高引起下丘脑某一区域兴奋,通过传出神经(副交感神经)达到胰岛B细胞。
所以胰岛B细胞具有接受来自前膜释放的递质的受体。
最后,胰高血糖素能促进胰岛素的分泌,因此胰岛B细胞上具有胰高血糖素的受体。
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