胆固醇知识的拓展及解题应用

黑龙江 陈 亮

众所周知，胆固醇是构成动物细胞膜的重要成分之一，但人教版高中生物教材必修1 并未对其分子结构和功能做出具体阐述，这给学生学习及教师备课都带来了一定的麻烦。在大力培养学生学科核心素养的教育背景下，教师在传授知识的同时也必须帮助学生树立正确的生命观念，因此在学习胆固醇分子的结构时，教师可以进行适当拓展，使学生掌握其功能的同时充分体会结构与功能观，另外这样做还有助于培养学生的科学思维。笔者查阅了《生物化学》等相关的大学教材，总结了有关“胆固醇”的背景知识并整理成本文，希望能对同行们有所帮助。

一、胆固醇的简单介绍

1.胆固醇的分子结构

简单来说，胆固醇和磷脂一样都是两亲性分子，虽然二者的分子式大相径庭，但它们都由“极性的头部”和“疏水的尾部”两部分构成，其中磷脂分子的两条脂肪酸链构成了两条疏水的尾部，而胆固醇的烷烃链则构成了一条疏水的尾部。此外，胆固醇分子中的三个六元环和一个五元环组成的结构在有机化学中称为“环戊烷多氢菲”，分子中的羟基（-OH）使其头部具有很强的极性，高度亲水。

2.胆固醇的元素组成

胆固醇（C27H46O）的元素组成相对于磷脂也要简单得多，只含有C、H、O 三种元素，而磷脂分子由于其“极性的头部”的复杂性，因此含有C、H、O、N、P 五种元素。

3.动物细胞膜上胆固醇的位置

从位置关系上比较，胆固醇与磷脂在动物细胞膜上的位置如图1 所示，显然，动物细胞膜中的磷脂分子在数量上远多于胆固醇分子，后者夹在磷脂的“疏水的尾部”处。

图1 磷脂和胆固醇的位置关系

那么在磷脂的“汪洋大海”里，那些星星点点的胆固醇又起到了什么作用呢？

二、胆固醇的功能

1.细胞膜流动的缓冲剂

胆固醇对细胞膜流动性的调节作用可以这样描述：当磷脂分子们因“欢呼雀跃、躁动不安”而使细胞膜流动性增强时，“生活”在众磷脂尾部夹缝中的胆固醇就会依靠其分子中的环状结构使磷脂分子们尽量“安静”下来；相反，当磷脂分子们因“情绪低落、死气沉沉”而使膜流动性降低时，夹缝中的胆固醇又会“挺身而出”，打乱磷脂“疏水的尾部”的有序排列，使磷脂分子们“抖擞精神”，让细胞膜重新“波澜起伏”。因此，胆固醇虽然在数量上无法与磷脂分子相提并论，但却可以有效调节磷脂分子的运动。

2.转化成其他重要物质

另外两种为人熟知的固醇类脂质——性激素和维生素D 也都是以胆固醇作为前体合成的。由于阳光中的紫外线可以促进胆固醇转化为维生素D，而维生素D 又可以促进肠道对钙、磷等元素的吸收，所以晒太阳能间接促进钙的吸收，当然前提是钙的摄入量必须是充足的。

既然胆固醇“默默无闻”地为人体健康贡献着自己的力量，那么人体对它的摄入量是越多越好吗？

三、胆固醇对健康的负面影响

1.胆固醇与胆囊结石

人体中多余的胆固醇会在肝脏中转化为胆汁酸，胆汁酸会随胆汁进入小肠，其中少部分胆汁会被排出体外，而大部分胆汁则起到乳化脂肪的作用，参与脂质的吸收。如果体内“多余的胆固醇”含量过高就会在胆囊里析出成固体，形成胆囊结石，当这些固体刺激到胆囊壁等部位时，往往会引发绞痛等不适的症状。虽然胆囊结石并不都是由胆固醇的过量摄入造成的，但胆固醇的过量摄入是引起胆囊结石的重要原因之一。

2.脂蛋白与动脉硬化

由于血浆中90%以上都是水，而胆固醇分子的“尾部”又不易溶于水，因此它在肠道中被吸收至血液后的运输就成了一个很重要的问题。在漫长的进化过程中，生物体偶然产生了这样一个运输方法并保留至今，即脂肪、胆固醇等不溶于水的脂质会与某些蛋白质组装成“乳糜微粒”，“乳糜微粒”属于脂蛋白的一种，其中的蛋白质被人们形象地称为“载脂蛋白”，这样就完美地解决了运输问题。

错误分析理论的语言学基础是转换生成法体系，这一体系认为人脑天生具有语言习得机制与语言使用能力，从而使得人类具有了其他物种所无法拥有的完备的语言体系。而由于语言的使用往往存在一定的规则，并且主观影响较大，因此错误分析理论的心理学基础就是语言迁移理论。而语言迁移理论的核心观点则是母语的性质会使外语学习的某些方面变得容易或困难，即语言迁移有正负之分。由于受到汉语语义以及表达顺序的影响，在口译的过程中，许多学生往往来不及思考正确的英文语序，而是顺着汉语语序翻译所听到的句子，从而使句子的表达不符合英语语言习惯。例如：

人体内负责运输脂质的脂蛋白当然远不止“乳糜微粒”这一种，由于脂质密度小，蛋白质密度大，所以脂蛋白中脂质越多，脂蛋白的密度就越小。按脂蛋白的密度可将其分为低密度脂蛋白（LDL）和高密度脂蛋白（HDL）。显然，LDL 含有更多的脂质，而HDL 含有更多的蛋白质，事实上LDL 也确实是体内胆固醇的“货源”，即转运胆固醇的主要工具，而HDL 则是胆固醇的“清道夫”，负责转运“载脂蛋白”及收集体内多余的胆固醇。

LDL 是导致动脉硬化的“罪魁祸首”，动脉硬化的病因很复杂，涉及血管平滑肌、LDL、巨噬细胞、血小板等各种分子和细胞的复杂作用，最终结果是血小板阻塞了血管导致疾病出现。所以，胆固醇虽然是调节细胞膜的流动性必不可少的物质，但过多合成或摄入将会影响人类的健康甚至危害生命，如果一个人的体检单上LDL 偏高、HDL 偏低，他就应该减少高胆固醇食物的摄入了，如人教版教材必修1 中提到的限制动物内脏和蛋黄等的过量摄入。

通过以上知识的拓展我们已经对教材中提到的胆固醇参与脂质运输的方式及胆固醇导致动脉硬化的原因有了全面深入的了解，那么以上背景知识对于教师和学生复习备考以及解决实际问题又有何帮助呢？

四、与胆固醇有关的信息题

信息题是高考的新方向，2018 年10 月26 日，教育部副部长在《中国教育报》的署名文章中强调高考要“加强信息加工、独立思考、逻辑推理、阅读理解、应用写作等能力的考查”，这说明增加信息题的比重也许会成为未来高考命题的新趋势。在前文中提到的众多拓展知识中，低密度脂蛋白（LDL）和高密度脂蛋白（HDL）在信息题中出现的频率最高，下面笔者结合例题做简单说明。

【例1】胆固醇是人体中的一种重要化合物，血浆中胆固醇的含量受LDL（一种胆固醇含量为45%的脂蛋白）的影响。细胞中胆固醇的来源如图2 所示，下列相关叙述正确的是 （ ）

图2

A.胆固醇是水溶性的，人体中胆固醇是构成细胞膜的重要成分

B.图中①过程为转录，其产物彻底水解后能得到6 种不同的物质

C.LDL 可以与质膜上的LDL 受体结合，再通过主动运输进入细胞

D.当LDL 受体出现遗传性缺陷时，会导致血浆中的胆固醇含量减少

【答案】B

【解析】本题中的C 和D 选项需要应用题干中的信息解决，A 选项可结合前文中的内容进行判断。C 选项提到LDL 主动运输进入细胞，由题中信息以及前文中提到的背景知识可知，LDL 是一种含胆固醇和蛋白质的复合物，既然是生物大分子，那么其进入细胞的方式不可能是主动运输，因此C 选项错误；既然LDL 中含有45%的胆固醇，那么当LDL 受体缺乏时必然导致胆固醇进入细胞出现障碍，即血浆中胆固醇含量升高，因此D 选项错误；从图2 中知①过程为转录，其产物彻底水解后得到磷酸、核糖和四种含氮碱基，因此B 选项正确。

【例2】（节选）组织细胞中的胆固醇包括来自LDL（低密度脂蛋白）携带进来的胆固醇和自身合成的胆固醇。图3 示意胆固醇在组织细胞中的代谢途径及其调节机制，请据图3 回答：

图3

（3）组织细胞中胆固醇过多时，细胞通过_______；_______________等途径调节胆固醇的含量。

【答案】抑制HMG-CoA 还原酶，减少细胞内胆固醇的合成 抑制LDL 受体基因的转录，减少LDL 受体的合成，从而减少LDL 的摄取

【解析】本题也是考查胆固醇相关知识的信息题，读懂题干中的复杂模式图是解题关键。图3 中左半部分为LDL 受体的生成及加工过程，该过程与分泌蛋白的合成与加工类似，LDL 受体依次经过核糖体、内质网和高尔基体的加工，最终定位在细胞膜上，准备与LDL 结合；而右半部分则表示胆固醇被运进细胞后可以转化为细胞膜、类固醇激素和胆汁酸，也可以贮存起来，而转运过胆固醇的LDL 受体则又重新回到膜上等待下一次转运。图3 中的两个“”是本题最重要的信息，即当细胞中游离的胆固醇过剩时，一方面可通过抑制LDL 受体的合成来阻止胆固醇转运，另一方面又可以通过对酶活性的调节减少胆固醇的合成。显然，学生如果没有平时的知识积累将很难在如此纷繁复杂的信息中快速理解和提取解题信息，丢分也就在所难免了。

综上，本文深入浅出地将胆固醇的相关内容进行了全面介绍，教师引导学生正确理解和掌握文中的知识对于解决信息题是大有裨益的，在高考复习中也能做到胸有成竹。