备课素材知识点：胆固醇在人体内的“两面性”- 高中生物人教版必修1

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2019版高中生物学必修1提到，“胆固醇是构成细胞膜的重要成分，在人体内还参与脂质的运输。”
那么，在生物体内，胆固醇的作用到底有哪些？
胆固醇的结构图
胆固醇在人体内的生理作用
早在18世纪人们已从胆石中发现了胆固醇，1816年化学家本歇尔将这种具脂类性质的物质命名为胆固醇。
胆固醇广泛存在于动物体内，尤以脑及神经组织中最为丰富，在肾、脾、皮肤、肝和胆汁中含量也高。其溶解性与脂肪类似，不溶于水，易溶于乙醚、氯仿等溶剂。胆固醇是动物组织细胞所不可缺少的重要物质，它不仅参与形成细胞膜，而且是合成胆汁酸，维生素D以及甾体激素的原料。
胆固醇在血液中存在于脂蛋白中，其存在形式包括高密度脂蛋白胆固醇、低密度脂蛋白胆固醇、极低密度脂蛋白胆固醇几种。在血中存在的胆固醇绝大多数都是和脂肪酸结合的胆固醇酯，仅有10%不到的胆固醇是以游离态存在的。高密度脂蛋白有助于清除细胞中的胆固醇，而低密度脂蛋白超标一般被认为是心血管疾病的前兆。血液中胆固醇含量每单位在140~199毫克之间，是比较正常的胆固醇水平。
1．形成胆酸
胆汁产于肝脏而储存于胆囊内，经释放进入小肠与被消化的脂肪混合。胆汁的功能是将大颗粒的脂肪变成小颗粒，使其易于与小肠中的酶作用。在小肠尾部，85%～95%的胆汁被重新吸收入血，肝脏重新吸收胆酸使之不断循环，剩余的胆汁（5%～15%）随粪便排出体外。肝脏需产生新的胆酸来弥补这5%～15%的损失，此时就需要胆固醇。
2．构成细胞膜
胆固醇是构成细胞膜的重要组成成分，细胞膜包围在人体每一细胞外，胆固醇为它的基本组成成分，占质膜脂类的20%以上。
研究表明，温度高时，胆固醇能阻止双分子层的无序化；温度低时又可干扰其有序化，阻止液晶的形成，保持其流动性。因此，可以想象要是没有胆固醇，细胞就无法维持正常的生理功能，生命也将终止。
3．合成激素
激素是协调多细胞机体中不同细胞代谢作用的化学信使，参与机体内各种物质的代谢，对维持人体正常的生理功能十分重要。人体的肾上腺皮质和性腺所释放的各种激素，如皮质醇、醛固酮、睾丸酮、雌二醇以及维生素D都属于类固醇激素，其前体物质就是胆固醇。
胆固醇作用的“两面性”
血中胆固醇主要由低密度脂蛋白（LDL）携带运输，借助细胞膜上的LDL受体介导内吞作用进入细胞。当胞内胆固醇过高，可抑制LDL受体的补充，从而减少由血中摄取胆固醇。
遗传性家族高胆固醇血症患者体内严重缺乏LDL受体，因此LDL携带的胆固醇不能被摄取，来自膳食的胆固醇不能从血液中被迅速清除，故血中胆固醇浓度过高，当体内总胆固醇过高，超过合成生物膜、胆汁酸及类固醇激素等的需要时，胆固醇及其酯则沉积在动脉内皮下的巨噬细胞中，引起内皮下变形，进而导致血小板在动脉内壁集聚。若同时伴有动脉壁损伤或胆固醇转运障碍，则易在动脉内膜形成脂斑，继续发展可使动脉管腔变狭窄。可见动脉粥样硬化与血中高水平的胆固醇有关，特别与存在于LDL中的胆固醇水平有关。
在对待食物胆固醇的作用方面，存在着两种截然不同的片面的观点。
观点一：认为胆固醇是极其有害不能吃的东西。
说这种观点片面，是由于持这种观点的人对胆固醇在人体内的作用缺乏清楚的认识。事实上，胆固醇是细胞膜的组成成分，参与了一些甾体类激素和胆酸的生物合成。由于许多含有胆固醇的食物中其它的营养成分也很丰富，如果过分忌食这类食物，很容易引起营养平衡失调，导致贫血和其它疾病的发生。
观点二：认为胆固醇对人体无多大危害，人们可以尽情地摄取。
这种观点之所以错误，是由于对高脂血症、冠心病的发病机制缺乏认识。长期过量的食物胆固醇摄入，将导致动脉粥样硬化和冠心病的发生与发展。
胆固醇对膜流动的“两面性”
20世纪70年代以来，人们对胆固醇的研究逐渐深入，温度对脂质体膜流动性影响的实验结果，使人们对胆固醇在细胞膜流动性调节中所起的作用有了更 加深入的认识。
在动物细胞中，胆固醇对膜的流动性起到了重要的调节作用。一方面，胆固醇分子与磷脂分子相结合，限制了磷脂分子的热运动，但又将磷脂分子相隔开使其更易流动。其最终效应取决于上述2种效应的综合结果。
在温度较高、磷脂分子运动较强时，胆固醇可以降低膜的流动性：在温度较低、磷脂分子运动较弱时，又可以提高膜的流动性，使细胞膜在很大温度范围内保持相对稳定的半流动状态。
例、人体内胆固醇含量的相对稳定对健康有重要意义。胆固醇是血浆中脂蛋白复合体的成分，一种胆固醇含量为45%的脂蛋白（LDL）直接影响血浆中胆固醇的含量。LDL可以与细胞膜上的LDL受体结合，通过胞吞作用进入细胞，之后LDL在溶酶体的作用下释放出胆固醇。当细胞中胆固醇含量较高时，它可以抑制酶的合成和活性，也可以抑制LDL受体的合成。请结合如图细胞中胆固醇来源的相关过程回答：
（1）①过程为______，催化该过程的酶主要是______。
（2）完成②过程需要的条件有______（至少3个）。已知mRNA1片段中有30个碱基，其中A和C共有12个，则转录mRNA1的DNA片段中G和T的数目之和为______。
（3）脂蛋白是蛋白质和脂质的复合体，细胞中既是蛋白质加工又是脂质合成“车间”的是______（细胞器），分析可知，细胞对胆固醇的合成过程存在______调节机制。
（4）当LDL受体出现遗传性缺陷时，会导致______。
答案：
（1）转录 RNA聚合酶
（2）模板、原料、能量、酶、核糖体、tRNA等 30
（3）内质网 负反馈
（4）血浆中的胆固醇增多（或血浆中脂蛋白增多），造成高胆固醇血症
解析：
（1）从图中可以看出①过程为细胞核内产生mRNA的过程，此过程应名为转录；转录时要以DNA的一条链作为模板，所以，需要RNA聚合酶，该酶有解旋功能。
（2）②过程是以mRNA为模板合成蛋白质的过程，此过程应名为翻译，其过程中需要以mRNA为模板，以氨基酸作为原料，以ATP作为直接能源物质，以核糖体作为场所，以tRNA作为搬运氨基酸的工具等等条件；mRNA中碱基数为30，因此转录出该mRNA的DNA分子中碱基数为60，根据碱基互补配对的原则可知，双链DNA分子中，A+C=G+T，所以G和T的总和为30。
（3）内质网是蛋白质和脂质加工合成的车间；从图中途径可以看出，当细胞中胆固醇含量较高时，它可以抑制酶的合成和活性，也可以抑制LDL受体的合成，这在生命系统中属于一种反馈调节的机制。
（4）如果LDL受体出现缺陷，则上述的反馈调节机制失去效果，导致细胞中胆固醇的合成不受限制，最终血浆中胆固醇的含量增多。