内容正文:
第5讲 新情境问题的思维建模与实验技能的系统归纳 (单元发展课)
一、科学思维——抽象、理性的学科情境要读懂
热点素材(一) 胆固醇与人体健康
[1] 人体血液中的胆固醇需要与载脂蛋白结合成低密度脂蛋白(LDL),才能被运送到全身各处细胞。
[2] 家族性高胆固醇血症患者的血浆中低密度脂蛋白(LDL)数值异常超高。
[3] 如图表示人体细胞内胆固醇的来源及调节过程。
[信息解读]
[1] 化新为熟:脂质在血液中运输要溶解在血液中,但是胆固醇不溶于水,因此要与载脂蛋白结合成低密度脂蛋白运输。
[2] 逻辑推理:如果生物发生遗传性障碍,使LDL受体不能合成,则胆固醇无法进入细胞中进行代谢和转化,从而导致血浆中的胆固醇含量升高。
[3] 类比迁移:此过程可类比反馈调节过程。从图中可知若细胞内胆固醇过多,可以通过抑制LDL受体的合成,也可以通过抑制乙酰CoA合成胆固醇,降低细胞内胆固醇含量,还可以通过影响胆固醇的转化,加速胆固醇转化为胆固醇酯,储存下来。
[预测导向训练]
1.脂蛋白a是一种富含胆固醇的特殊大分子蛋白,表面由胆固醇及磷脂包裹,可沉积在血管壁上,有促进动脉粥样硬化的作用。下列有关叙述合理的是( )
A.磷脂是细胞膜中含量最丰富的脂质,含有C、H、O、N、P、S
B.在人体内,胆固醇参与构成细胞膜,还参与血液中脂质的运输
C.在细胞膜外表面,与蛋白质结合的糖类和脂质负责细胞间的信息传递
D.真核细胞中核酸与蛋白质形成的复合物中都储存着大量遗传信息
答案:B
解析:磷脂的组成元素为C、H、O、N、P,不含S,A错误;
胆固醇是构成动物细胞膜的重要成分,在人体内还参与血液中脂质的运输,B正确;
在细胞膜外表面,糖类与蛋白质结合形成糖蛋白,与脂质结合形成糖脂,这些糖类分子叫作糖被,糖被与细胞表面的识别、细胞间的信息传递等功能密切相关,C错误;
真核细胞中核酸与蛋白质形成的复合物有染色体、核糖体等,其中染色体的DNA中储存着遗传信息,核糖体不能储存遗传信息,D错误。
2.肝脏是哺乳动物合成胆固醇的主要场所,餐后胆固醇的合成量会增加,其调节机制如图,图中mTORC1、AMPK、USP20、HMGCR均为调节代谢过程的酶。下列叙述错误的是( )
A.细胞中将乙酰CoA合成胆固醇的细胞器为内质网
B.葡萄糖浓度增加可通过抑制AMPK进而抑制mTORC1的活性
C.进食后胰岛素分泌增多,与细胞膜上的受体结合后可激活mTORC1
D.USP20基因缺失或其药理抑制作用可以降低胆固醇的水平
答案:B
解析:从图中看出合成胆固醇的原料是乙酰CoA;胆固醇属于脂质,脂质合成场所在内质网,A正确。
从图中看出高糖饮食后,血糖浓度升高,进入肝细胞的葡萄糖增加,抑制AMPK活性,而AMPK抑制mTORC1,因此高糖使其不再抑制mTORC1的活性,B错误。
进食后胰岛素分泌增多,与细胞膜上的受体结合后可激活mTORC1,活化后的mTORC1促进USP20磷酸化,磷酸化的USP20使HMGCR稳定催化乙酰CoA合成胆固醇,使胆固醇的合成量增加,C正确。
由于磷酸化的USP20使HMGCR稳定催化乙酰CoA合成胆固醇,因此USP20基因缺失或其药理抑制作用可以降低胆固醇的水平,D正确。
3.血浆中胆固醇含量过高是导致动脉粥样硬化和冠状动脉疾病的一种重要原因。胆固醇主要在肝细胞中合成,在血液中是通过与磷脂和蛋白质结合形成低密度脂蛋白(LDL)颗粒形式运输到其他组织细胞(靶细胞)中,以满足这些细胞对胆固醇的需要,同时降低血浆中胆固醇含量。如图1是LDL通过受体介导的胞吞作用进入细胞的途径。
(1)胆固醇除了参与人体血液中脂质的运输,还参与构成________________。
(2)LDL受体的化学本质是蛋白质,其合成后由囊泡运输至细胞膜,据此推测,与LDL受体合成、加工、修饰有关的细胞器有____________________。LDL与其受体结合体现了细胞膜________________________的功能。
(3)胞内体膜上有ATP驱动的质子泵,将H+转运至胞内体腔中,使腔内pH降低,从而引起LDL与受体分离。LDL受体返回质膜被重新利用;含有LDL的胞内体转运至溶酶体,LDL被__________________,胆固醇释放到细胞质基质。
(4)如图2为不同温度下胆固醇对人工膜(人工合成的脂质膜)微粘度(与流动性负相关)影响的曲线。据图分析胆固醇对膜流动性的作用:_____________________________________,即胆固醇使细胞膜的流动性在较大温度范围内保持相对稳定的状态。
(5)人体血液中高水平的LDL会诱发高胆固醇血脂症。PCSK9蛋白是能与LDL受体结合的蛋白质,研究人员发现,当利用PCSK9基因的某