膽固醇知識的拓展及解題應用

黑龍江 陳 亮

眾所周知，膽固醇是構成動物細胞膜的重要成分之一，但人教版高中生物教材必修1 并未對其分子結構和功能做出具體闡述，這給學生學習及教師備課都帶來了一定的麻煩。在大力培養學生學科核心素養的教育背景下，教師在傳授知識的同時也必須幫助學生樹立正確的生命觀念，因此在學習膽固醇分子的結構時，教師可以進行適當拓展，使學生掌握其功能的同時充分體會結構與功能觀，另外這樣做還有助于培養學生的科學思維。筆者查閱了《生物化學》等相關的大學教材，總結了有關“膽固醇”的背景知識并整理成本文，希望能對同行們有所幫助。

一、膽固醇的簡單介紹

1.膽固醇的分子結構

簡單來說，膽固醇和磷脂一樣都是兩親性分子，雖然二者的分子式大相徑庭，但它們都由“極性的頭部”和“疏水的尾部”兩部分構成，其中磷脂分子的兩條脂肪酸鏈構成了兩條疏水的尾部，而膽固醇的烷烴鏈則構成了一條疏水的尾部。此外，膽固醇分子中的三個六元環和一個五元環組成的結構在有機化學中稱為“環戊烷多氫菲”，分子中的羥基（-OH）使其頭部具有很強的極性，高度親水。

2.膽固醇的元素組成

膽固醇（C27H46O）的元素組成相對于磷脂也要簡單得多，只含有C、H、O 三種元素，而磷脂分子由于其“極性的頭部”的復雜性，因此含有C、H、O、N、P 五種元素。

3.動物細胞膜上膽固醇的位置

從位置關系上比較，膽固醇與磷脂在動物細胞膜上的位置如圖1 所示，顯然，動物細胞膜中的磷脂分子在數量上遠多于膽固醇分子，后者夾在磷脂的“疏水的尾部”處。

圖1 磷脂和膽固醇的位置關系

那么在磷脂的“汪洋大?！崩?，那些星星點點的膽固醇又起到了什么作用呢？

二、膽固醇的功能

1.細胞膜流動的緩沖劑

膽固醇對細胞膜流動性的調節作用可以這樣描述：當磷脂分子們因“歡呼雀躍、躁動不安”而使細胞膜流動性增強時，“生活”在眾磷脂尾部夾縫中的膽固醇就會依靠其分子中的環狀結構使磷脂分子們盡量“安靜”下來；相反，當磷脂分子們因“情緒低落、死氣沉沉”而使膜流動性降低時，夾縫中的膽固醇又會“挺身而出”，打亂磷脂“疏水的尾部”的有序排列，使磷脂分子們“抖擻精神”，讓細胞膜重新“波瀾起伏”。因此，膽固醇雖然在數量上無法與磷脂分子相提并論，但卻可以有效調節磷脂分子的運動。

2.轉化成其他重要物質

另外兩種為人熟知的固醇類脂質——性激素和維生素D 也都是以膽固醇作為前體合成的。由于陽光中的紫外線可以促進膽固醇轉化為維生素D，而維生素D 又可以促進腸道對鈣、磷等元素的吸收，所以曬太陽能間接促進鈣的吸收，當然前提是鈣的攝入量必須是充足的。

既然膽固醇“默默無聞”地為人體健康貢獻著自己的力量，那么人體對它的攝入量是越多越好嗎？

三、膽固醇對健康的負面影響

1.膽固醇與膽囊結石

人體中多余的膽固醇會在肝臟中轉化為膽汁酸，膽汁酸會隨膽汁進入小腸，其中少部分膽汁會被排出體外，而大部分膽汁則起到乳化脂肪的作用，參與脂質的吸收。如果體內“多余的膽固醇”含量過高就會在膽囊里析出成固體，形成膽囊結石，當這些固體刺激到膽囊壁等部位時，往往會引發絞痛等不適的癥狀。雖然膽囊結石并不都是由膽固醇的過量攝入造成的，但膽固醇的過量攝入是引起膽囊結石的重要原因之一。

2.脂蛋白與動脈硬化

由于血漿中90%以上都是水，而膽固醇分子的“尾部”又不易溶于水，因此它在腸道中被吸收至血液后的運輸就成了一個很重要的問題。在漫長的進化過程中，生物體偶然產生了這樣一個運輸方法并保留至今，即脂肪、膽固醇等不溶于水的脂質會與某些蛋白質組裝成“乳糜微?！?，“乳糜微?！睂儆谥鞍椎囊环N，其中的蛋白質被人們形象地稱為“載脂蛋白”，這樣就完美地解決了運輸問題。

錯誤分析理論的語言學基礎是轉換生成法體系，這一體系認為人腦天生具有語言習得機制與語言使用能力，從而使得人類具有了其他物種所無法擁有的完備的語言體系。而由于語言的使用往往存在一定的規則，并且主觀影響較大，因此錯誤分析理論的心理學基礎就是語言遷移理論。而語言遷移理論的核心觀點則是母語的性質會使外語學習的某些方面變得容易或困難，即語言遷移有正負之分。由于受到漢語語義以及表達順序的影響，在口譯的過程中，許多學生往往來不及思考正確的英文語序，而是順著漢語語序翻譯所聽到的句子，從而使句子的表達不符合英語語言習慣。例如：

人體內負責運輸脂質的脂蛋白當然遠不止“乳糜微粒”這一種，由于脂質密度小，蛋白質密度大，所以脂蛋白中脂質越多，脂蛋白的密度就越小。按脂蛋白的密度可將其分為低密度脂蛋白（LDL）和高密度脂蛋白（HDL）。顯然，LDL 含有更多的脂質，而HDL 含有更多的蛋白質，事實上LDL 也確實是體內膽固醇的“貨源”，即轉運膽固醇的主要工具，而HDL 則是膽固醇的“清道夫”，負責轉運“載脂蛋白”及收集體內多余的膽固醇。

LDL 是導致動脈硬化的“罪魁禍首”，動脈硬化的病因很復雜，涉及血管平滑肌、LDL、巨噬細胞、血小板等各種分子和細胞的復雜作用，最終結果是血小板阻塞了血管導致疾病出現。所以，膽固醇雖然是調節細胞膜的流動性必不可少的物質，但過多合成或攝入將會影響人類的健康甚至危害生命，如果一個人的體檢單上LDL 偏高、HDL 偏低，他就應該減少高膽固醇食物的攝入了，如人教版教材必修1 中提到的限制動物內臟和蛋黃等的過量攝入。

通過以上知識的拓展我們已經對教材中提到的膽固醇參與脂質運輸的方式及膽固醇導致動脈硬化的原因有了全面深入的了解，那么以上背景知識對于教師和學生復習備考以及解決實際問題又有何幫助呢？

四、與膽固醇有關的信息題

信息題是高考的新方向，2018 年10 月26 日，教育部副部長在《中國教育報》的署名文章中強調高考要“加強信息加工、獨立思考、邏輯推理、閱讀理解、應用寫作等能力的考查”，這說明增加信息題的比重也許會成為未來高考命題的新趨勢。在前文中提到的眾多拓展知識中，低密度脂蛋白（LDL）和高密度脂蛋白（HDL）在信息題中出現的頻率最高，下面筆者結合例題做簡單說明。

【例1】膽固醇是人體中的一種重要化合物，血漿中膽固醇的含量受LDL（一種膽固醇含量為45%的脂蛋白）的影響。細胞中膽固醇的來源如圖2 所示，下列相關敘述正確的是 （ ）

圖2

A.膽固醇是水溶性的，人體中膽固醇是構成細胞膜的重要成分

B.圖中①過程為轉錄，其產物徹底水解后能得到6 種不同的物質

C.LDL 可以與質膜上的LDL 受體結合，再通過主動運輸進入細胞

D.當LDL 受體出現遺傳性缺陷時，會導致血漿中的膽固醇含量減少

【答案】B

【解析】本題中的C 和D 選項需要應用題干中的信息解決，A 選項可結合前文中的內容進行判斷。C 選項提到LDL 主動運輸進入細胞，由題中信息以及前文中提到的背景知識可知，LDL 是一種含膽固醇和蛋白質的復合物，既然是生物大分子，那么其進入細胞的方式不可能是主動運輸，因此C 選項錯誤；既然LDL 中含有45%的膽固醇，那么當LDL 受體缺乏時必然導致膽固醇進入細胞出現障礙，即血漿中膽固醇含量升高，因此D 選項錯誤；從圖2 中知①過程為轉錄，其產物徹底水解后得到磷酸、核糖和四種含氮堿基，因此B 選項正確。

【例2】（節選）組織細胞中的膽固醇包括來自LDL（低密度脂蛋白）攜帶進來的膽固醇和自身合成的膽固醇。圖3 示意膽固醇在組織細胞中的代謝途徑及其調節機制，請據圖3 回答：

圖3

（3）組織細胞中膽固醇過多時，細胞通過_______；_______________等途徑調節膽固醇的含量。

【答案】抑制HMG-CoA 還原酶，減少細胞內膽固醇的合成 抑制LDL 受體基因的轉錄，減少LDL 受體的合成，從而減少LDL 的攝取

【解析】本題也是考查膽固醇相關知識的信息題，讀懂題干中的復雜模式圖是解題關鍵。圖3 中左半部分為LDL 受體的生成及加工過程，該過程與分泌蛋白的合成與加工類似，LDL 受體依次經過核糖體、內質網和高爾基體的加工，最終定位在細胞膜上，準備與LDL 結合；而右半部分則表示膽固醇被運進細胞后可以轉化為細胞膜、類固醇激素和膽汁酸，也可以貯存起來，而轉運過膽固醇的LDL 受體則又重新回到膜上等待下一次轉運。圖3 中的兩個“”是本題最重要的信息，即當細胞中游離的膽固醇過剩時，一方面可通過抑制LDL 受體的合成來阻止膽固醇轉運，另一方面又可以通過對酶活性的調節減少膽固醇的合成。顯然，學生如果沒有平時的知識積累將很難在如此紛繁復雜的信息中快速理解和提取解題信息，丟分也就在所難免了。

綜上，本文深入淺出地將膽固醇的相關內容進行了全面介紹，教師引導學生正確理解和掌握文中的知識對于解決信息題是大有裨益的，在高考復習中也能做到胸有成竹。