“血糖平衡及调节”专题探析

“血糖平衡及调节”专题探析
作者：闫伟莉李帅
来源：《中学生物学》2018年第05期
摘要围绕血糖平衡的调节展开，详细地分析神经一体液在血糖平衡调节中的作用，以深化对此部分知识的认知。

关键词内环境稳态血糖平衡糖尿病自身免疫病
1血糖平衡及调节的概述
人体内环境血糖平衡主要指的是内环境中血糖含量相对稳定，正常机体内血糖浓度为
0.8～1.2g/L。

当血糖浓度低于0.6 g/L时会出现低血糖如头晕、出冷汗等症状，血糖浓度高于
1.6 g/L时会出现糖尿病症状，因此血糖含量的稳定对维持机体的正常生命活动具有至关重要的作用。

维持血糖水平的稳定主要通过激素调节。

参与调节的激素主要有胰岛素、胰高血糖素、肾上腺素等。

激素对血糖代谢的调节实际上涉及到激素对糖代谢的总体调控。

血糖浓度是由其来源和去路的动态平衡决定的。

机体血糖的来源主要有三个途径：①食物中糖类物质的消化和吸收；②在不进食的情况下，血糖主要来源于肝糖原的分解；③非糖物质的转化。

血糖的去路主要也有三个方面：①在组织器官中氧化分解以提供能量；②以糖原的形式储存在肝脏和肌肉中即储存在肝糖原和机糖原中；③转变为其他物质，如氨基酸、脂肪酸等。

血糖浓度高时，胰岛素是唯一降血糖的激素。

胰岛素是胰岛B细胞合成和分泌的。

在B 细胞内，首先合成的为前胰岛素原，再经内质网中的蛋白酶水解为胰岛素原，并包装到囊泡中转运至高尔基体，最终被水解为胰岛素和连接肽。

随着胰岛素原被加工成胰岛素，未成熟的颗粒变为成熟的颗粒，并贮存在胰岛B细胞中。

当受到刺激时，胰岛素经胞吐作用分泌到B细胞外并进入血液循环。

胰岛素的分泌受到多种因素的调控，其中血糖水平是调节胰岛素分泌的最重要因素。

在持续高血糖刺激下，一方面葡萄糖与胰岛B细胞膜上的受体结合，使胞内的Ca2和cAMP均增多，从而引发胰岛素的分泌。

另一方面，葡萄糖在胰岛B细胞内的代谢过程产生某种信息物质，它们可以激活胰岛素的合成酶系，进一步刺激B细胞合成与分泌胰岛素。

此外，激素对胰岛素的分泌也起到重要作用。

抑胃肽是一种胃肠激素，它是葡萄糖依赖的胰岛素刺激因子。

事实上，在肠内吸收葡萄糖期间，小肠黏膜分泌的抑胃肽可以在血糖水平升高前就刺激胰岛B细胞释放胰岛素。

胰岛A细胞分泌的胰高血糖素也可以刺激胰岛B细胞分泌胰岛素，胰高血糖素引起的血糖升高又进一步引起胰岛素的释放。

此外，胰岛素的分泌还受到神经调节的调控。

血糖浓度过高时，血管壁等处的化学感受器产生兴奋通过传入神经传导到下丘脑，下丘脑兴奋时通过迷走神经末梢释放神经递质作用于胰岛B细胞，从而刺激胰岛素的分泌。

胰岛素能够促进全身组织尤其是肝脏、肌肉和脂肪组织摄
取和利用葡萄糖，促进肝糖原和肌糖原的合成，抑制糖异生作用，促进葡萄糖转变为脂肪酸，并储存于脂肪组织中。

总的来说，胰岛素的功能就是增加血糖的去路和减少血糖的来源，从而使血糖含量降低。

血糖浓度低时，胰高血糖素是升高血糖的主要激素。

胰高血糖素由胰岛A细胞分泌的。

血糖浓度是调节胰高血糖素分泌的重要因素。

当血糖浓度低时，可促进胰高糖素的分泌；反之则分泌减少。

机体还可以通过分泌胰岛素来调节胰高血糖素的分泌。

胰岛素一方面可以通过旁分泌的方式直接作用于相邻的胰岛A细胞，抑制胰高血糖素的分泌；另一方面胰岛素又可以通过降低血糖间接刺激胰高血糖素的分泌。

因此，胰岛素和胰高血糖素是两种具有拮抗作用的激素，胰岛素抑制了胰高血糖素的分泌，胰高血糖素却可促进胰岛素的分泌。

此外，机体还可以通过神经调节来调控胰高血糖素的分泌。

血糖浓度过低时，血管壁等处的化学感受器产生兴奋通过传入神经传导到下丘脑，然后通过传出神经末梢释放神经递质，与胰岛A细胞上特异性受体结合，引起胰高血糖素的分泌增加。

交感神经兴奋可以通过β受体促进胰高血糖素的分泌，而迷走神经则通过M受体抑制胰高血糖素的分泌。

胰高血糖素可以促进肝糖原的分解，还可以促使氨基酸和脂肪酸等非糖物质转化为葡萄糖，从而使血糖升高。

在应激状态下，下丘脑还能调节肾上腺分泌肾上腺素。

肾上腺素能促进肝糖原分解和糖异生作用，抑制肝细胞中的糖酵解，使血糖升高。

2血糖平衡异常与糖尿病
血糖平衡对于保证人体各种组织和器官的能量供应和维持人体健康有重大意义。

血糖平衡失调时，可导致人体出现多种疾病症状，糖尿病就是一种血糖平衡失调引起的疾病。

但尿糖并不等于糖尿病，因为如果正常人一次吃糖过多，肾小管不能全部吸收原尿中的葡萄糖，也会出现尿糖。

但持续性的尿糖一般就是糖尿病，糖尿病的症状为“三多一少”（多尿、多饮、多食；体重减少）。

糖尿病可能会引起多种并发症，可以通过控制饮食与药物治疗相结合进行治疗。

糖尿病可以分为4种类型，比较常见的I型和Ⅱ型糖尿病是原发性糖尿病，它们的发生机理非常复杂，是遗传因素和环境因素长期共同作用的结果。

糖尿病的遗传因素就是具有患糖尿病的倾向，但是这并不意味着一定患糖尿病，先天因素再加上后天的环境因素的影响才可能最终导致糖尿病的发生。

I型糖尿病和Ⅱ型糖尿病发病机制不同：I型糖尿病是：胰岛B细胞受到破坏或免疫损伤导致的胰岛素绝对缺乏；Ⅱ型糖尿病是由于：机体组织细胞对胰岛素敏感性降低（可能与细胞膜上胰岛素受体受损有关），而血液中的胰岛素降低并不明显。

Ⅱ型糖尿病具有种族差异性，由基因决定，患者血液中含有抗胰岛B细胞的抗体和效应T细胞，属于自身免疫病。

因此，胰岛B细胞的损伤可能是机体通过体液免疫和细胞免疫导致的。

3相关试题分析
3.1考查葡萄糖的跨膜转运方式
近年研究表明，生物体内几乎所有细胞的膜上都有胰岛素受体，因此，胰岛素可以快速的降血糖。

葡萄糖的跨膜运输包括两种方式：一种是依赖于钠钾泵建立的离子势能所进行的继发性主动转运，如小肠绒毛上皮细胞和肾小管上皮细胞；另一种是利用葡萄糖转运体（GLUT）进行协助扩散。

[例1]人的小肠上皮细胞依赖其细胞膜上的Na+-K+泵通过消耗ATP不断向细胞外积累Na+，以维持细胞外的高浓度Na+环境，而进入小肠上皮细胞的葡萄糖再顺浓度梯度进入组织液，然后进入血液循环，最终完成葡萄糖的吸收，据图1分析，下列表述错误的是（）
A.肠腔中的葡萄糖进入小肠上皮细胞的方式是主动转运，小肠上皮细胞中的葡萄糖进入组织液的方式是易化扩散
B.构成细胞膜基本支架的是脂双层
C.结构I和结构Ⅱ均为载体蛋白，因此在行使功能时可以互换
D.肾小管重吸收葡萄糖与小肠吸收葡萄糖的方式相同，人们发现根皮苷可抑制结构I的活性，因此给糖尿病患者注射根皮苷后，血糖将会下降
参考答案：C。

解析：主要考查对“葡萄糖进出细胞的方式”等考点的理解。

葡萄糖从肠腔逆浓度梯度进入小肠上皮细胞是主动转运。

进入小肠上皮细胞的葡萄糖能顺浓度梯度进入组织液，因此是易化扩散。

构成细胞膜基本支架的是磷脂双分子层。

载体蛋白对不同物质的转运具有特异性，行使功能时不能互换。

肾小管重吸收葡萄糖与小肠吸收葡萄糖的方式都是主动转运，根皮苷可抑制结构I的活性，给糖尿病患者注射根皮苷后，可以减少病人对葡萄糖的吸收，从而降低血糖。

因此，正确答案为C。

3.2考查血糖平衡及调节
[例2]（2017全国课标Ⅲ）为研究胰岛素的生理作用，某同学将禁食一段时间的实验小鼠随机分为A.B、C、D四组，A组腹腔注射生理盐水，B、C、D三组均腹腔注射等量胰岛素溶液，一段时间后，B、C、D三组出现反应迟钝、嗜睡等症状，而A组未出现这些症状。

回答下列问题：
（1）B、C、D三组出现上述症状的原因是
（2）B、C、D三组出现上述症状后进行第二次注射，给B组腹腔注射生理盐水；为尽快缓解上述症状给C组注射某种激素、给D组注射某种营养物质。

那么C组注射的激素是
_______，D组注射的营养物质是_______。

（3）第二次注射后，C、D两组的症状得到缓解，缓解的机理分别是_______。

参考答案：（1）血糖低于正常水平（2）胰高血糖素葡萄糖
（3）胰高血糖素能促进糖原分解和非糖物质转化为葡萄糖，使血糖水平升高葡萄糖直接使血糖水平升高
解析：本题通过探究实验考查了血糖平衡调节的有关知识。

给禁食一段时间的实验小鼠注射降低血糖的胰岛素，可使小鼠体内的血糖水平进一步下降，从而出现低血糖症状。

为缓解低血糖症状应给C组注射胰高血糖素，从而促进肝糖原分解和非糖物质转化为葡萄糖，升高血糖浓度；给D组直接注射营养物质葡萄糖，使血糖浓度升高，从而恢复正常。

[例3]（2017·北京理综）细胞外葡萄糖浓度调节胰岛B细胞（B细胞）分泌胰岛素的过程见图2，对其理解错误的是（
）
A.细胞呼吸将葡萄糖中的化学能贮存在ATP中
B.Ca2+内流促使细胞通过胞吐方式释放胰岛素
C.细胞外葡萄糖浓度降低会促进胰岛素释放
D.该过程参与了血糖浓度的反馈调节机制
答案：C.解析：本题主要考查血糖平衡调节及识图能力。

题图显示，细胞呼吸将葡萄糖中的化学能贮存在ATP中，A选项正确：由图可知，Ca2+内流促使细胞释放胰岛素，胰岛素的化学本质为蛋白质，只能通过胞吐方式释放，B选项正确；由图可知，细胞外葡萄糖浓度升高有利于葡萄糖以协助扩散的方式进入胰岛B细胞，从而促进胰岛素的释放，C错误；该过程参与了血糖浓度的反馈调节机制，D选项正确。

3.3考查血糖平衡失调——糖尿病
[例4]（2016·江苏）胰岛素依赖型糖尿病是一种自身免疫病，主要特点是胰岛B细胞数量减少、血中胰岛素低、血糖高等。

下列相关叙述正确的是
（
）
A.胰岛素和胰高血糖素通过协同作用调节血糖平衡
B.胰腺导管堵塞会导致胰岛素无法排出，血糖升高
C.血糖水平是调节胰岛素和胰高血糖素分泌的最重要因素
D.胰岛素受体是胰岛素依赖型糖尿病患者的自身抗原
参考答案：C。

解析：据题干信息“胰岛素依赖型糖尿病是一种自身免疫病，主要特点是胰岛β细胞数量减少”，推知该种病是由自身的胰岛β细胞受到免疫系统的攻击而导致的，D选项错误；胰岛素由胰岛β细胞产生后分泌进入血液，胰腺导管堵塞会导致胰液无法排出，不影响胰岛素的分泌，B选项错误；在血糖平衡调节的过程中，胰岛素能降血糖，胰高血糖素能升血糖，二者为拮抗作用，A选项错误。

本题解题思路：审题确定“自身免疫病”这一重要信息，再回顾胰岛B 细胞与胰岛素的关系进行分析解答；解答此题还需要一个知识储备：糖尿病有胰岛素依赖型、胰岛素受体破坏型两种类型。

[例5]（2017·江苏）葡萄糖转运载体（GLUT）有多个成员，其中对胰岛素敏感的是GLUT4。

①GLUT1～3几乎分布于全身所有组织细胞，它们的生理功能不受胰岛素的影响，其生理意义在于______________，以保证细胞生命活动的基本能量需要。

②据图3分析，当胰岛素与蛋白M结合之后，经过细胞内信号转导，引起_______的融合，从而提高了细胞对葡萄糖的转运能力。

③结合图3分析，下列因素中可能会引发糖尿病的有_______（填下列字母）。

a.体内产生蛋白M抗体
b.体内产生胰岛素抗体
c.信号转导蛋白缺失
d.胰高血糖素与其受体结合发生障碍
参考答案：①维持细胞对葡萄糖的基础转运量②含GLUT4的囊泡与细胞膜③a、b、c
解析：由于GLUT1～3几乎分布于全身所有组织细胞，但其生理功能却不受胰岛素的调节，说明其能维持细胞对葡萄糖的基础转运量，以保证细胞生命活动的基本能量需要。

由图3可知，当胰岛素与蛋白M结合后，经过细胞内的信号转导，促进运载GLUT4的囊泡与细胞膜的融合，从而提高了细胞对葡萄糖的转运能力。

葡萄糖的转运、利用与胰岛素、蛋白M、信号
传导蛋白、GLUT4等密切相关；胰高血糖素与其受体结合发生障碍会造成血糖浓度降低，不会引发糖尿病。

4总结
生物机体在进行生命活动过程中，其血糖平衡状态会受到气候因素、睡眠质量、焦虑烦躁情绪、外伤、药物剂量、工作环境、饮食状况、便秘、饮水以及情绪状况等因素的影响。

在这些因子的作用下，生物机体的血糖处于波动状态。

正常情况下，机体内的血糖平衡是神经调节和体液调节共同作用的结果。