Wenn wir zuckerhaltige Lebensmittel und Kohlenhydrate essen, werden diese Disaccharide und Polysaccharide zu Glukose abgebaut. Wenn die Glukose im Blut an den Glukoserezeptor bindet, wird in der Bauchspeicheldrüse eine Signalkaskade ausgelöst, die zur Freisetzung von Insulin in die Blutbahn führt. Das Hormon zirkuliert dann im Blut und bindet sich schließlich an Insulinrezeptoren auf anderen Zellen.

Dieser Glykoproteinrezeptor ist in die Zellmembran eingebettet und hat eine extrazelluläre Rezeptordomäne, die aus zwei α-Untereinheiten besteht, und eine intrazelluläre katalytische Domäne, die aus zwei β-Untereinheiten besteht. Die α-Untereinheiten fungieren als Insulinrezeptoren und das Insulinmolekül fungiert als Ligand. Sobald das Insulin an den Rezeptor bindet, findet eine Phosphorylierung statt, die den Signalübertragungsprozess in der Zelle in Gang setzt.

In der Zelle speichern Vesikel ein Transmembranprotein namens GLUT-4. Am Ende der Signalkaskade wird es in die Plasmamembran der Zelle eingebaut. Der GLUT-4-Transporter bildet dann einen Kanal für den Eintritt von Glukose in die Zelle, wo sie in der Glykolyse und der Zellatmung verwendet werden kann. Übrig gebliebene Glukose wird in Glykogen verpackt und in der Leber gespeichert, oder sie wird in Fettsäuren umgewandelt und als Fett in den Geweben gespeichert.

Geben Sie für jede der folgenden Bedingungen an, ob der Blutzuckerspiegel ERHÖHT oder SENKT.

___ 1. Von der Bauchspeicheldrüse wurde kein Insulin produziert.

___ 2. Das Glut-4-Protein erreicht die Zellmembran nicht.

___ 3. Insulin wird von der Bauchspeicheldrüse überproduziert.

___ 4. Ein antagonistisches Molekül bindet an die α-Untereinheiten und blockiert die Bindung durch Insulin.
___ 5. Die Mitochondrien produzieren nicht genug ATP.
___ 6. Alpha-Helix und Beta-Sheet-Proteine wurden denaturiert.
___ 7. Glut-4-Transportprotein wurde denaturiert.
___ 8. Anzahl der Glut-4-Transportproteine erhöht.

Typ-1-Diabetes tritt auf, wenn das körpereigene Immunsystem Betazellen in der Bauchspeicheldrüse angreift. Das sind die Zellen, die für die Produktion von Insulin verantwortlich sind. Menschen mit Typ-1-Diabetes erhalten zur Behandlung dieser Krankheit Insulinspritzen. Ohne diese Injektionen können die Zellen keine Glukose aufnehmen. Die Glukose sammelt sich weiterhin im Blutkreislauf an, weil sie nicht aufgenommen wird. Zu den ersten Symptomen von Diabetes gehören vermehrter Durst und Harndrang, da die Nieren versuchen, den überschüssigen Zucker aus dem Körper zu entfernen. Zucker im Urin ist ein klassisches Symptom der Krankheit, und in der Vergangenheit haben Ärzte den Urin als Diagnoseinstrument probiert. Leider gab es bis zur Entdeckung des Insulins im Jahr 1921 keine Möglichkeit, Kinder gegen Diabetes zu behandeln, und sie starben in der Regel.

Typ-2-Diabetes tritt auf, wenn die Zellrezeptoren gegen Insulin resistent werden. Das Zellsignal kommt nicht mehr bei der Zielzelle an. Als Reaktion darauf stellt die Bauchspeicheldrüse mehr Insulin her, aber in manchen Fällen reicht es immer noch nicht aus, um Glukose aus dem Blut aufzunehmen. Fettleibigkeit steht in Zusammenhang mit Insulinresistenz, und viele Patienten mit Typ-2-Diabetes können mit einer Ernährungsumstellung und zusätzlichem Insulin behandelt werden. Es gibt auch genetische Faktoren, die bei der Entwicklung von Typ-2-Diabetes eine Rolle spielen.

Bei beiden Arten von Diabetes kann ein erhöhter Glukosespiegel im Blut zu langfristigen Komplikationen wie der diabetischen Neuropathie führen. Dieser Zustand tritt auf, wenn Nervenzellen geschädigt werden, was zu Taubheit in den Extremitäten, langsamer Wundheilung und sogar Blindheit führen kann.

11. Gehen Sie von Ihren Kenntnissen der Biologie aus. Was ist die unmittelbare Folge für eine Zelle, die keine Glukose erhalten kann? Verwenden Sie bei der Formulierung Ihrer Antwort bestimmte Begriffe, die Sie gelernt haben.

12. Warum verbessert eine Erhöhung der Insulinmenge die Aufnahme von Glukose bei einer Person mit Diabetes Typ 2?

13. Stellen Sie eine Verbindung zwischen dem endokrinen System und dem Nervensystem her, indem Sie den Zusammenhang zwischen Glukose und Neuropathie erläutern.