張旭

摘 要 敘述了以受體蛋白作為主線，將細(xì)胞結(jié)構(gòu)、內(nèi)穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)和藥物靶向治療等前沿科學(xué)進(jìn)展結(jié)合起來，實現(xiàn)知識再加工，使學(xué)生在復(fù)習(xí)舊知識的同時提高主動性、梳理知識體系、糾正理解錯誤、賦予知識新的意義。

關(guān)鍵詞 受體蛋白 細(xì)胞結(jié)構(gòu) 動物生命調(diào)節(jié) 藥物靶向治療

中圖分類號 G632.42 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 C

多細(xì)胞生物是個十分龐雜的生命體系，其多種分化的細(xì)胞高度的社會化保證了機(jī)體的正常生命活動，這一機(jī)能不僅依賴于細(xì)胞的物質(zhì)、能量代謝，還依賴于細(xì)胞通訊和信息傳遞，以保證細(xì)胞分裂、分化和凋亡等各種生理功能正常進(jìn)行。無論是細(xì)胞間的信息交流還是識別作用，都依賴于其表面或內(nèi)部的受體蛋白與胞外信號分子選擇性的相互作用，將胞外信號轉(zhuǎn)為胞內(nèi)信號，進(jìn)而調(diào)節(jié)基因的選擇性表達(dá)，引起胞內(nèi)應(yīng)答反應(yīng)。

受體蛋白是細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的重要組成成分，是細(xì)胞與外界進(jìn)行信息交流和識別作用的物質(zhì)基礎(chǔ)。作為高中生物常被提及的物質(zhì)，受體蛋白在動物生命活動調(diào)節(jié)中神經(jīng)、激素、免疫及其他方面如藥物的靶向治療中都有涉及。而學(xué)生經(jīng)過高二學(xué)習(xí)后，對相關(guān)知識已有一定程度的了解，不少學(xué)生對基礎(chǔ)知識能稍加思索后準(zhǔn)確說出，但缺乏知識的整合，此時在學(xué)生頭腦中具體知識仍以“割裂”的形成儲存。這種情況造成的結(jié)果往往是學(xué)生在試題中對基本知識點(diǎn)的考查得分率較高，但在新情景下分析和處理新問題的能力仍有待于提高，不少學(xué)生給出的反饋是“不知所云”，即完全搞不清問題中所涉及的實驗?zāi)康暮蛯嶒炘?，在這種情況下非選擇題的得分率較低也就成了普遍現(xiàn)象。所以在高三生物復(fù)習(xí)階段，教師應(yīng)結(jié)合《高考說明》讓學(xué)生從新的角度出發(fā)實現(xiàn)知識點(diǎn)的整合，力求在學(xué)生頭腦中將零散的知識點(diǎn)構(gòu)建成脈絡(luò)清晰的知識網(wǎng)絡(luò)，并輔以典型例題的分析和討論，再次調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，增強(qiáng)學(xué)生的自信心，逐步提高考試成績。

“動物生命活動調(diào)節(jié)”這部分在“考試說明”中的要求見表1。

從“考試說明”中可以看到，除激素相關(guān)知識外其他知識點(diǎn)的要求都是二級，即達(dá)到綜合運(yùn)用的水平，同時通過對近幾年高考試題進(jìn)行分析，不難看出這些生物試題的特點(diǎn)是：

① 看重實驗分析尤其是實驗原理、方法和技能的分析處理；

② 考查學(xué)生不僅了解基礎(chǔ)實驗和基礎(chǔ)知識，還應(yīng)具有舉一反三、利用所學(xué)知識在新情景處理新問題的能力。

結(jié)合以上兩點(diǎn)及“考試說明”要求，教師可以看出高考命題的趨勢是不僅要求掌握基本知識點(diǎn)，更重要的是活學(xué)活用，能利用其分析處理新問題、通過分析實驗?zāi)康暮蛯嶒炘砜茖W(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)脑O(shè)計實驗步驟并對其評價。所以筆者變更傳統(tǒng)的知識點(diǎn)逐一鞏固復(fù)習(xí)的模式，而采用“主題—構(gòu)建知識網(wǎng)絡(luò)”的模式：以細(xì)胞膜表面受體蛋白的來源、作用為主線，輔以典型例題，在學(xué)生頭腦中主動建構(gòu)一個包含細(xì)胞結(jié)構(gòu)、神經(jīng)、體液、免疫等多方面的概念模型。在這一過程中使學(xué)生體會到知識體系的連貫性和完整性，并認(rèn)識到如何獨(dú)立自主地把握知識體系中的核心元素，處理新情景中的復(fù)雜問題。

1 受體蛋白的來源

不少學(xué)生能輕松地說出分泌蛋白的合成路徑，即核糖體合成、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)加工、高爾基體分類和運(yùn)輸并通過囊泡分泌至胞外。除分泌蛋白外，細(xì)胞膜上的膜蛋白、溶酶體中的水解酶及膠原纖維等胞外基質(zhì)成分都是通過高爾基體完成定向轉(zhuǎn)運(yùn)過程。膜受體蛋白的成分主要為糖蛋白，其糖分子主要在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成、經(jīng)由高爾基體拼接成功的。受體蛋白與分泌蛋白不同的是，伴隨著囊泡與細(xì)胞膜的融合，蛋白質(zhì)亦成為細(xì)胞膜的一部分（圖1）。這樣，學(xué)生在回憶復(fù)習(xí)的過程中不僅兼顧了“細(xì)胞結(jié)構(gòu)”這部分知識，而且通過具體實例對高爾基體的“分類、運(yùn)輸”有了更深的了解。

2 受體蛋白的功能

2.1 神經(jīng)調(diào)節(jié)中的受體蛋白

神經(jīng)調(diào)節(jié)中的受體蛋白主要為突觸結(jié)構(gòu)中突觸后膜神經(jīng)遞質(zhì)特異性受體。教師可引導(dǎo)學(xué)生回憶突觸的結(jié)構(gòu)、神經(jīng)沖動的傳遞方式、動作電位變化以及神經(jīng)遞質(zhì)與突觸后膜受體作用完后的水解。神經(jīng)遞質(zhì)作用是瞬時的，這毋庸置疑，但其“去路”不僅僅被水解這一條模式。

【例1】 （2012·北京西城二模）：圖2為某類突觸的信號傳遞的示意圖，這類突觸中特定的神經(jīng)遞質(zhì)的釋放，會刺激大腦中的“獎賞”中樞，使人產(chǎn)生愉悅感。請據(jù)圖分析回答：

（1） 圖中①是___________，其中的多巴胺是從___________通過___________方式釋放到突觸間隙中。

（2） 當(dāng)多巴胺與___________結(jié)合，使突觸后膜興奮，此時膜電位的變化是 ___________。多巴胺作用完成后正常的去路是 ___________ 。

（3） 可卡因是一種神經(jīng)類毒品，由圖可知，其進(jìn)入突觸間隙后會___________，使突觸后神經(jīng)元___________，導(dǎo)致大腦“獎賞”中樞的持續(xù)興奮而獲得愉悅感，最終造成人對可卡因產(chǎn)生依賴的不良后果。

該題提供了一個新的情境，即神經(jīng)遞質(zhì)（多巴胺）的“回收”體系：多巴胺經(jīng)由突觸前膜胞吐至突觸間隙，與突觸后膜受體結(jié)合后引發(fā)下一神經(jīng)元興奮，之后與受體脫離，通過突觸前膜的多巴胺轉(zhuǎn)運(yùn)受體重新運(yùn)回突觸小體儲存?？煽ㄒ虻壬窠?jīng)性毒品與多巴胺轉(zhuǎn)運(yùn)載體競爭性結(jié)合，使多巴胺無法回收，引起下一神經(jīng)元持續(xù)興奮。長期服用可卡因會使神經(jīng)系統(tǒng)由于負(fù)反饋的作用減少多巴胺的合成和分泌，導(dǎo)致人體在缺少可卡因的情況下神經(jīng)遞質(zhì)分泌不足，造成情緒低落、抑郁、暴躁等一系列不良影響。

除突觸結(jié)構(gòu)外，動物在味覺、嗅覺等過程中對氣味分子的捕捉也依賴于感受器細(xì)胞表面受體。

【例2】 （2013·北京高考）：研究者發(fā)現(xiàn)，小鼠舌頭上的某些味覺細(xì)胞和小腸上皮細(xì)胞表面均存在蛋白C，該蛋白能和脂肪結(jié)合。為研究蛋白C的功能，進(jìn)行了系列實驗。

（1） 蛋白C是一種膜蛋白，它在細(xì)胞內(nèi)的___________上合成，然后在___________和___________中加工。

（2） 實驗一：讓小鼠舌頭接觸脂肪，結(jié)果發(fā)現(xiàn)正常小鼠小腸出現(xiàn)脂肪消化液，而去除蛋白C基因的小鼠分泌的脂肪消化液明顯減少。由此推測，脂肪通過與味覺細(xì)胞表面的蛋白C結(jié)合，刺激了脂肪味覺 ___________，產(chǎn)生興奮，傳到相關(guān)中樞，再通過___________刺激消化腺分泌。

該題的前兩個小題考查的知識點(diǎn)有：受體蛋白“蛋白C”與信號分子（脂肪）結(jié)合、反射弧的基本結(jié)構(gòu)。感受器是反射弧的基本結(jié)構(gòu)之一，包括位于體腔和體表的感受細(xì)胞和傳入神經(jīng)末梢。根據(jù)信號的來源可將感受器分為視覺、聽覺、嗅覺、味覺、觸覺等多種類型，其結(jié)構(gòu)往往有較大差異。該題涉及的是味覺感受器，氣味分子與感受器頂部空腔特異性結(jié)合，將信號通過與細(xì)胞連接的感覺神經(jīng)元末梢傳遞給大腦皮層，通過大腦皮層的分析和整合引起嗅覺。

2.2 激素調(diào)節(jié)中的受體蛋白

盡管激素種類繁多，其結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和生理功能有較大差異，但都具有較高的特異性，一種激素往往只能針對于一種靶細(xì)胞或靶組織。多數(shù)激素是水溶性的，激素與位于細(xì)胞膜的受體結(jié)合后引發(fā)進(jìn)一步代謝反應(yīng)；少數(shù)親脂性的激素很容易透過磷脂雙分子層而進(jìn)入細(xì)胞，其受體位于胞內(nèi)。

【例3】 （2011·北京西城一模）：人體在特殊情況下，會產(chǎn)生針對自身細(xì)胞表面某些受體的抗體。如重癥肌無力是由于機(jī)體產(chǎn)生能與乙酰膽堿受體特異性結(jié)合的抗體，但該抗體不能發(fā)揮乙酰膽堿的作用（圖3）?！癎raves氏病”是由于機(jī)體產(chǎn)生針對促甲狀腺激素受體的抗體，而該種抗體能發(fā)揮與促甲狀腺激素相同的生理作用，但甲狀腺激素不能影響該抗體的分泌（圖4）。請分析回答下列問題：

（1） 在正常人體內(nèi)，興奮到達(dá)神經(jīng)—肌肉突觸時，儲存在___________中的乙酰膽堿就被釋放到突觸間隙中，與受體結(jié)合后使突觸后膜興奮，肌肉收縮。重癥肌無力患者的乙酰膽堿受體與抗體結(jié)合后，導(dǎo)致___________和___________，使乙酰膽堿受體數(shù)量___________和功能部分喪失，表現(xiàn)為重癥肌無力。

（2） 根據(jù)圖4分析，與正常人相比，Graves氏病患者體內(nèi)X激素、Y激素的分泌量分別___________ 。由此判斷，Graves氏病患者的體溫往往比正常人 。但該病患者自身的產(chǎn)熱量___________散熱量。

（3） 在“重癥肌無力”與“Graves氏病”患者體內(nèi)，乙酰膽堿受體和促甲狀腺激素受體都是___________，從而引起特異性免疫反應(yīng)。

（4） 由上述分析可知，參與人體穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)的有___________等。

該題以兩種病的致病機(jī)理為背景，涉及到參與人體內(nèi)穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)的三大系統(tǒng)，不僅考查了學(xué)生對基礎(chǔ)知識的掌握，也兼顧到學(xué)生在新情景下分析處理問題的能力。題干中所述兩種病都屬免疫失調(diào)中的自身免疫病，但致病機(jī)理不盡相同。學(xué)生要熟悉神經(jīng)信號在突觸間的傳遞方式，并掌握“下丘腦-垂體-激素分泌”分級調(diào)節(jié)，亦能夠?qū)ω?fù)反饋調(diào)節(jié)機(jī)制、體溫調(diào)節(jié)過程進(jìn)行靈活運(yùn)用。教師可以在本題的基礎(chǔ)進(jìn)行擴(kuò)展，分別以I型糖尿?。ㄗ陨砻庖卟?，產(chǎn)生抗體攻擊胰島B細(xì)胞）和II型糖尿病（組織細(xì)胞表面受體病變，影響胰島素對組織細(xì)胞的識別進(jìn)而影響細(xì)胞攝取、利用葡萄糖）為例，分析由神經(jīng)和體液共同調(diào)節(jié)的血糖平衡，使學(xué)生在一個個具體的案例中加深對動物生命活動調(diào)節(jié)的理解。

2.3 免疫調(diào)節(jié)過程中的信息交流和識別作用

在高二時學(xué)生已對免疫基礎(chǔ)知識特別是特異性免疫有了一定了解。在復(fù)習(xí)階段，教師應(yīng)根據(jù)學(xué)生已有的知識結(jié)構(gòu)和免疫學(xué)基礎(chǔ)，以系統(tǒng)復(fù)習(xí)和專題介紹的形式，使學(xué)生重新熟悉和掌握構(gòu)成免疫系統(tǒng)的各個要素；復(fù)習(xí)的重點(diǎn)放在細(xì)胞免疫和體液免疫，進(jìn)一步從結(jié)構(gòu)和功能的關(guān)系上熟悉各類免疫細(xì)胞和免疫物質(zhì)的關(guān)系。最后教師可以過敏反應(yīng)和自身免疫病等免疫病理，換個角度領(lǐng)會免疫學(xué)的原理。因為免疫細(xì)胞種類較多，學(xué)生往往感到難以掌握，如果教師通過免疫應(yīng)答和疾病的相關(guān)性結(jié)合，從實際生活出發(fā)，學(xué)生更容易留下深刻印象，也更容易構(gòu)建知識體系。

免疫的特點(diǎn)之一是具有特異性，而特異性的體現(xiàn)離不開受體的識別作用，筆者分別按照受體與免疫物質(zhì)和免疫細(xì)胞的識別作用，將免疫過程總結(jié)如圖5所示。

【例4】 在細(xì)胞免疫中，效應(yīng)T細(xì)胞殺傷靶細(xì)胞主要有細(xì)胞裂解性殺傷（圖6）和誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡（圖7）兩種途徑。前者指效應(yīng)T細(xì)胞分泌諸如穿孔素一類的介質(zhì)損傷靶細(xì)胞膜；后者指效應(yīng)T細(xì)胞通過表面FasL與靶細(xì)胞表面的Fas結(jié)合，誘導(dǎo)靶細(xì)胞凋亡。

（1） 人體內(nèi)的效應(yīng)T細(xì)胞可以來自___________的增殖、分化，細(xì)胞免疫就是依靠效應(yīng)T細(xì)胞來殺傷靶細(xì)胞的。人體的另一種特異性免疫在殺傷病原體時，主要依靠___________細(xì)胞分泌的___________。

（2） 圖6中的穿孔素又稱“成孔蛋白”，由效應(yīng)T細(xì)胞產(chǎn)生并以___________的方式釋放到細(xì)胞外。穿孔素能在靶細(xì)胞膜上形成多聚穿孔素管狀通道，使K+及蛋白質(zhì)等大分子物質(zhì)___________（流入/流出）靶細(xì)胞，最終導(dǎo)致靶細(xì)胞死亡。

（3） 圖7中的FasL又稱死亡因子，F(xiàn)as又稱死亡因子受體，它們都是由細(xì)胞合成并定位于細(xì)胞表面的蛋白質(zhì)。一般來說，控制Fas的基因能在各種細(xì)胞內(nèi)表達(dá)，而控制FasL的基因只在效應(yīng)T細(xì)胞和某些腫瘤細(xì)胞內(nèi)表達(dá)。

① Fas和FasL的特異性結(jié)合體現(xiàn)了細(xì)胞膜的

功能，控制合成Fas和FasL的基因___________（能/不能）共存于一個細(xì)胞中。

② 研究發(fā)現(xiàn)，某些腫瘤細(xì)胞能夠調(diào)節(jié)Fas和FasL基因的表達(dá)水平，從而使自己逃脫免疫系統(tǒng)的清除。此時，腫瘤細(xì)胞內(nèi)Fas基因的表達(dá)變化情況是___________（填“升高”、“不變”或“降低”）。

③ 免疫排斥是器官移植的一個主要障礙，依據(jù)Fas和FasL的相互關(guān)系，從分子水平可采取的措施是___________。

該題表述了效應(yīng)T細(xì)胞對靶細(xì)胞的殺傷的兩種不同的機(jī)制。第一種（圖6）為細(xì)胞裂解性殺傷，T細(xì)胞通過表面活性物質(zhì)CTL與靶細(xì)胞接觸后，釋放包含各種毒性細(xì)胞因子的高分子量糖蛋白，統(tǒng)稱穿孔素，正常情況以單體形成存在于胞內(nèi)，一旦被激活便能以胞吐形式分泌到胞外。進(jìn)入靶細(xì)胞連接空隙處的穿孔素單體能與靶細(xì)胞膜相接觸從而聚集為多聚體，形成直徑為5-20nm的圓孔（圖8），使電解質(zhì)、水分子由通道進(jìn)入靶細(xì)胞內(nèi)，亦使胞內(nèi)物質(zhì)外流，導(dǎo)致靶細(xì)胞死亡。另一種機(jī)制（圖7）為效應(yīng)T細(xì)胞表達(dá)FasL蛋白，其與靶細(xì)胞膜表面Fas蛋白相互識別后作用，進(jìn)而啟動靶細(xì)胞死亡信號轉(zhuǎn)導(dǎo)而活化凋亡途徑。

2.4 藥物的靶向治療作用

該技術(shù)主要應(yīng)用于對癌細(xì)胞的治療，是隨著分子生物學(xué)和細(xì)胞生物學(xué)發(fā)展起來的高新技術(shù)。其方法為針對已經(jīng)明確的癌細(xì)胞位點(diǎn)，來設(shè)計相應(yīng)的治療藥物，藥物進(jìn)入體內(nèi)會特異地選擇致癌位點(diǎn)來與之相結(jié)合而發(fā)生作用，使腫瘤細(xì)胞特異性死亡，而不會波及腫瘤周圍的正常組織細(xì)胞，所以分子靶向治療又被稱為“生物導(dǎo)彈”。高中生物學(xué)中在“單克隆抗體技術(shù)”中涉及該技術(shù)的應(yīng)用：將某些特定細(xì)胞標(biāo)志物（如HER-2）的單克隆抗體與抗癌藥物（如紫杉醇）“綁定”，利用抗原-抗體高特異性的靶向作用，將藥物或放療物質(zhì)攜帶至靶器官，直接殺傷靶細(xì)胞。

【例5】 （2013·安徽高考）：近年來，有關(guān)腫瘤細(xì)胞特定分子的靶向治療研究進(jìn)展迅速。研究發(fā)現(xiàn)，蛋白x是細(xì)胞膜上的一種受體，由原癌基因x過量表達(dá)會持續(xù)激活細(xì)胞內(nèi)的信號傳導(dǎo)，啟動細(xì)胞DNA的復(fù)制，導(dǎo)致細(xì)胞異常增殖，利用動物細(xì)胞融合技術(shù)制備的單克隆抗體，可用于診斷和治療原癌基因 過量表達(dá)的腫瘤，請回答下列問題：

（1） 同一個體各種體細(xì)胞來源于受精卵的分裂與分化。正常情況下，體細(xì)胞核遺傳信息相同的原因是___________。

（2） 通過檢測原癌基因x的___________和___________可判斷其是否轉(zhuǎn)錄和翻譯。檢測成人多種正常組織后，發(fā)現(xiàn)原癌基因x只在乳腺、呼吸道等上皮細(xì)胞中有微弱表達(dá)，這說明___________。

（3） 根據(jù)以上信息，可推測原癌基因的主要功能是___________。

（4） 制備該單克隆抗體時，免疫動物的抗原可以是___________。B淋巴細(xì)胞識別抗原并與之結(jié)合，之后在適當(dāng)?shù)男盘栕饔孟略鲋撤只癁開__________和___________。

（5） 用該單克隆抗體處理原癌基因x過量表達(dá)的某腫瘤細(xì)胞株，發(fā)現(xiàn)其增殖能力明顯下降。這是因為___________。

通過以上結(jié)合例題的分析，可以看出由受體蛋白可將細(xì)胞結(jié)構(gòu)與動物生命活動調(diào)節(jié)的神經(jīng)、體液、免疫三大調(diào)節(jié)方式結(jié)合起來，有效地實現(xiàn)了必修1細(xì)胞基礎(chǔ)知識和必修3內(nèi)穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)方式的前后聯(lián)系，實現(xiàn)了知識的高效整合。在由教師帶領(lǐng)學(xué)生復(fù)習(xí)的過程中，學(xué)生將頭腦中片段化、零散的知識有機(jī)的整合成完整的知識體系，同時通過例題運(yùn)用重要概念解決具體、實際問題，促進(jìn)了理解和鞏固，加深印象。在實際教學(xué)過程中，教師應(yīng)先將例題下發(fā)學(xué)生，利用課后時間完成，教師在課上應(yīng)以“提問-補(bǔ)充-總結(jié)-反思”的方式促成學(xué)生回憶、思考，在對以往的知識查漏補(bǔ)缺的同時獲得新發(fā)現(xiàn)。

同樣，類似的主題模式可以貫穿整個高三生物復(fù)習(xí)階段。知識在復(fù)習(xí)過程中并不是原封不動地呈現(xiàn)，而是需要再加工，加工過程既顧及了學(xué)生的認(rèn)知方式，也關(guān)注了知識本身的邏輯性，不失為有效的教學(xué)策略。由于在復(fù)習(xí)過程中學(xué)生有大量時間主動思考、回答問題，并且通過新的情景讓知識不斷整合、重組并納入學(xué)生原有知識結(jié)構(gòu)，構(gòu)建知識概念模型的同時不僅提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性和探究性，而且還能查找到不同學(xué)生對不同知識點(diǎn)的理解程度，發(fā)現(xiàn)部分認(rèn)知錯誤，獲得知識新的意義。

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