ساختمان مولکول انسولین از دو زنجیره پلی‌پپتیدی A و B ساخته شده که بوسیله پیوندهای دی‌سولفور به یکدیگر متصل شده‌اند. نقش این هورمون در تنظیم قند خون (گلوکز) شناخته شده است. ژن انسولین در روی بازوی کوتاه کروموزوم شماره ۱۱ قرار گرفته است.
ساخت انسولین در سلولهای B جزایر لانگرهانس صورت می‌گیرد. در ابتدا انسولین به صورت یک پیش- هورمون به نام پروانسولین تولید میشود و پس از تغییر و تحولاتی که در ساختار آن ایجاد میشود به انسولین تبدیل میشود.
ترشح انسولین به جریان خون پیچیده است؛ کلسیم در این ترشح نقش داشته و بوسیله عمل "اگزوسیتوز" محتویات دانه‌های ترشحی از سلولها بتا به محیط خارج سلولی ترشح میشود.
گلوکز محرک ترشح انسولین است. به این صورت که گیرنده‌های اختصاصی گلوکز بر روی سلولهای بتا، تحریک ترشح انسولین را در زمانی که گلوکز خون زیاد میشود، انجام می‌دهند.
تاریخچه
انسولین برای اولین بار در سال ۱۹۲۱ در عصاره جدا شده از جزایر لانگرهانس کشف شد و به سرعت اثرات آن در کاهش قند خون شناخته شد و پس از مدت کوتاهی انسولین گاو و خوک در درمان بیماری قند در انسان مورد استفاده قرار گرفت.
انسولین نخستین پروتئینی بود که خواص هورمونی آن شناخته شد، به صورت کاملا خالص و متبلور تهیه شد، نوع و ردیف اسیدهای آمینه آن تعیین گردید و از راه مصنوعی تهیه شد. پروتئین پیش ساز آن شناخته شد و بالاخره اولین پروتئینی بود که به کمک روشهای تولید DNA نوترکیب (Recombinant DNA) برای مصارف تجاری تهیه شد.
ساختمان شیمیایی انسولین
انسولین پلی‌پپتیدی است که از دو زنجیره پپتیدی A و B تشکیل یافته است. تعداد اسیدهای آمینه در زنجیره‌ها که در زنجیره A برابر ۲۱ و در زنجیره B برابر ۳۰ می‌باشد، در انسولینهای جدا شده از اغلب گونه‌های حیوانی ثابت است.
این دو زنجیره به کمک دو پل دی‌سولفور، یکی بین اسیدهای آمینه شماره ۷ از دو زنجیره و دیگری میان اسیدهای آمینه شماره ۲۰ از زنجیره A و شماره ۱۹ از زنجیره B با یکدیگر اتصال دارند. علاوه بر این، ریشه‌های اسید آمینه ردیف ۶ و ۱۱ در داخل زنجیره A بوسیله پیوند دی‌سولفور به یکدیگر متصل هستند. مکان این پیوندها در گونه‌های مختلف جانوری ثابت است.
پژوهشگران با بررسی اثرات تغییرات شیمیایی هر یک از اسیدهای آمینه در ردیفهای مختلف ساختمان انسولین موفق شده‌اند قسمتهایی از ساختمان انسولین را که برای بروز اثرات زیست شناختی آن ضروری هستند، تعیین کنند.
انسولین در غلظتهای فیزیولوژیک به صورت یک مونومر ساده است و در غلظتهای بالاتر، انسولین پلیمریزه شده و ساختمان کمپلکس را به خود می‌گیرد و یونهای روی (Zn ) نقش بسیار مهمی را در ایجاد این کمپلکس بر عهده دارند.
ساخت انسولین در بدن
ساخته شدن انسولین و بسته بندی هورمون به صورت دانه‌های ترشح کننده با نظم معین در درون سلولهای بتا جزایر لانگرهانس غده لوزالمعده صورت می‌گیرد.
ابتدا هورمون به صورت پری پرو انسولین توسط ریبوزومهایی که بر روی شبکه آندوپلاسمی خشن سلولها قرار گرفته‌اند ساخته میشود.
این پیش ساز که دارای ۲۳ اسیدآمینه آب گریز بنام "قطعه رهبر" است به داخل شبکه آندوپلاسمی هدایت میشود. در داخل شبکه این قطعه جدا شده و پیش ساز به "پرو انسولین" تبدیل میشود. آرایش فضایی این مولکول به صورتی است که شرایط ایجاد پلهای دی‌سولفور را فراهم می‌سازد.
در ساختمان پروانسولین، از جهت ریشه آمین انتهایی، ابتدا زنجیره B قرار گرفته که با یک رشته اسید آمینه به نام "پپتید C" متصل شده و انتهای دیگر پپتید C با زنجیره A پیوند یافته است.
پروانسولین به داخل دستگاه گلژی منتقل شده تا تحت تاثیر آنزیمهای پروتئولیز کننده، مولکولهای انسولین آزاد می‌شوند که پس از تجزیه دو زنجیره A و B پپتید C آزاد میشود. دو زنجیره A و B بوسیله پیوندهای دی‌سولفور به هم متصل می‌شوند و انسولین کامل را به وجود می‌آورند.
ساختمان و شکل دانه‌های ترشح کننده انسولین در حین عبور از داخل غشای پلاسمایی تکمیل میشود. این هورمون با یون روی ترکیب شده و هگزامرهایی را تشکیل می‌دهند. این دانه‌ها تحت تاثیر تحریکات خاصی با غشای سلول درآمیخته و محتوای خود را به روش اگزوسیتوز به خارج می‌ریزند.
سیستم تنظیم ترشح انسولین
اثر گلوکز: افزایش گلوکز خون، مهمترین عامل فیزیولوژیک تنظیم کننده ترشح انسولین است. غلظت گلوکز خون در حالت ناشتا (۸۰ - ۱۰۰ میلی گرم درصد) آستانه غلظتی است که تجاوز از آن با تحریک ترشح انسولین همراه است. و بیشترین اثر محرک گلوکز زمانی حاصل میشود که غلظت آن در خون به حدود ۵۰۰ - ۳۰۰ میلیگرم درصد برسد.
اثر اسیدهای آمینه، اسیدهای چرب و ترکیبات کتونی: غذاهای غنی از پروتئین، ترشح انسولین را تحریک می‌نمایند و اسیدهای آمینه آرژینین، لیزین و لوسین از محرکهای قوی ترشح انسولین هستند. اثر غلظتهای فیزیولوژیک اسیدهای چرب و ترکیبات کتونی در تحریک ترشح انسولین بسیار ضعیف است.
اثر سایر هورمونها: تعداد زیادی از هورمونها در ترشح انسولین موثر هستند. پلی‌پپتید مهار کننده معده‌ای (GIP)، غلظتهای زیاد گاسترین، سکرتین و گلوکاگن روده‌ای از طریق افزایش غلظت" AMP حلقوی داخل سلولی" در تحریک ترشح انسولین شرکت دارند. اثر غلظتهای زیاد و طولانی هورمون رشد، کورتیزول، لاکتوژن جفتی، استروژن و پروستروژن نیز منجر به افزایش ترشح انسولین می‌گردد.
اثر انسولین در تبادلات غشاهای سلولی
سرعت واکنشهای فسفوریلاسیون گلوکز و متابولیسم گلوکز در سلولهای عضلانی و بافت چربی با سرعت انتقال گلوکز به داخل سلول متناسب است.
D - گلوکز (ایزومر راست گرد گلوگز) و قندهای شبیه به آن برای عبور از غشا سلول نیاز به حامل دارند و در اغلب بافتها انسولین نقش تقویت کننده این سیستم حامل را بر عهده دارد.
تحت تاثیر انسولین تعداد حاملها افزایش می‌یابد. علاوه بر گلوکز، انسولین عمل انتقال اسیدهای آمینه، یونهای پتاسیم و کلسیم، نوکلئوتیدها و فسفات معدنی را از غشاهای سلولی تقویت می‌کند.
منبع: دانشنامه رشد
