張旭

摘 要 敘述了以受體蛋白作為主線，將細胞結構、內穩(wěn)態(tài)調節(jié)和藥物靶向治療等前沿科學進展結合起來，實現(xiàn)知識再加工，使學生在復習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。

關鍵詞 受體蛋白 細胞結構 動物生命調節(jié) 藥物靶向治療

中圖分類號 G632.42 文獻標識碼 C

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

受體蛋白是細胞膜結構的重要組成成分，是細胞與外界進行信息交流和識別作用的物質基礎。作為高中生物常被提及的物質，受體蛋白在動物生命活動調節(jié)中神經、激素、免疫及其他方面如藥物的靶向治療中都有涉及。而學生經過高二學習后，對相關知識已有一定程度的了解，不少學生對基礎知識能稍加思索后準確說出，但缺乏知識的整合，此時在學生頭腦中具體知識仍以“割裂”的形成儲存。這種情況造成的結果往往是學生在試題中對基本知識點的考查得分率較高，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目的和實驗原理，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。所以在高三生物復習階段，教師應結合《高考說明》讓學生從新的角度出發(fā)實現(xiàn)知識點的整合，力求在學生頭腦中將零散的知識點構建成脈絡清晰的知識網絡，并輔以典型例題的分析和討論，再次調動學生學習的積極性，增強學生的自信心，逐步提高考試成績。

“動物生命活動調節(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，除激素相關知識外其他知識點的要求都是二級，即達到綜合運用的水平，同時通過對近幾年高考試題進行分析，不難看出這些生物試題的特點是：

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 考查學生不僅了解基礎實驗和基礎知識，還應具有舉一反三、利用所學知識在新情景處理新問題的能力。

結合以上兩點及“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，更重要的是活學活用，能利用其分析處理新問題、通過分析實驗目的和實驗原理科學嚴謹?shù)脑O計實驗步驟并對其評價。所以筆者變更傳統(tǒng)的知識點逐一鞏固復習的模式，而采用“主題—構建知識網絡”的模式：以細胞膜表面受體蛋白的來源、作用為主線，輔以典型例題，在學生頭腦中主動建構一個包含細胞結構、神經、體液、免疫等多方面的概念模型。在這一過程中使學生體會到知識體系的連貫性和完整性，并認識到如何獨立自主地把握知識體系中的核心元素，處理新情景中的復雜問題。

1 受體蛋白的來源

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

2 受體蛋白的功能

2.1 神經調節(jié)中的受體蛋白

神經調節(jié)中的受體蛋白主要為突觸結構中突觸后膜神經遞質特異性受體。教師可引導學生回憶突觸的結構、神經沖動的傳遞方式、動作電位變化以及神經遞質與突觸后膜受體作用完后的水解。神經遞質作用是瞬時的，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遞質的釋放，會刺激大腦中的“獎賞”中樞，使人產生愉悅感。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） 當多巴胺與___________結合，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） 可卡因是一種神經類毒品，由圖可知，其進入突觸間隙后會___________，使突觸后神經元___________，導致大腦“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生依賴的不良后果。

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

除突觸結構外，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胞和小腸上皮細胞表面均存在蛋白C，該蛋白能和脂肪結合。為研究蛋白C的功能，進行了系列實驗。

（1） 蛋白C是一種膜蛋白，它在細胞內的___________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，脂肪通過與味覺細胞表面的蛋白C結合，刺激了脂肪味覺 ___________，產生興奮，傳到相關中樞，再通過___________刺激消化腺分泌。

該題的前兩個小題考查的知識點有：受體蛋白“蛋白C”與信號分子（脂肪）結合、反射弧的基本結構。感受器是反射弧的基本結構之一，包括位于體腔和體表的感受細胞和傳入神經末梢。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，其結構往往有較大差異。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合，將信號通過與細胞連接的感覺神經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 激素調節(jié)中的受體蛋白

盡管激素種類繁多，其結構、性質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胞或靶組織。多數(shù)激素是水溶性的，激素與位于細胞膜的受體結合后引發(fā)進一步代謝反應；少數(shù)親脂性的激素很容易透過磷脂雙分子層而進入細胞，其受體位于胞內。

【例3】 （2011·北京西城一模）：人體在特殊情況下，會產生針對自身細胞表面某些受體的抗體。如重癥肌無力是由于機體產生能與乙酰膽堿受體特異性結合的抗體，但該抗體不能發(fā)揮乙酰膽堿的作用（圖3）?！癎raves氏病”是由于機體產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，興奮到達神經—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合后，導致___________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熱量___________散熱量。

（3） 在“重癥肌無力”與“Graves氏病”患者體內，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。

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

該題以兩種病的致病機理為背景，涉及到參與人體內穩(wěn)態(tài)調節(jié)的三大系統(tǒng)，不僅考查了學生對基礎知識的掌握，也兼顧到學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中的自身免疫病，但致病機理不盡相同。學生要熟悉神經信號在突觸間的傳遞方式，并掌握“下丘腦-垂體-激素分泌”分級調節(jié)，亦能夠對負反饋調節(jié)機制、體溫調節(jié)過程進行靈活運用。教師可以在本題的基礎進行擴展，分別以I型糖尿病（自身免疫病，產生抗體攻擊胰島B細胞）和II型糖尿病（組織細胞表面受體病變，影響胰島素對組織細胞的識別進而影響細胞攝取、利用葡萄糖）為例，分析由神經和體液共同調節(jié)的血糖平衡，使學生在一個個具體的案例中加深對動物生命活動調節(jié)的理解。

2.3 免疫調節(jié)過程中的信息交流和識別作用

在高二時學生已對免疫基礎知識特別是特異性免疫有了一定了解。在復習階段，教師應根據(jù)學生已有的知識結構和免疫學基礎，以系統(tǒng)復習和專題介紹的形式，使學生重新熟悉和掌握構成免疫系統(tǒng)的各個要素；復習的重點放在細胞免疫和體液免疫，進一步從結構和功能的關系上熟悉各類免疫細胞和免疫物質的關系。最后教師可以過敏反應和自身免疫病等免疫病理，換個角度領會免疫學的原理。因為免疫細胞種類較多，學生往往感到難以掌握，如果教師通過免疫應答和疾病的相關性結合，從實際生活出發(fā)，學生更容易留下深刻印象，也更容易構建知識體系。

免疫的特點之一是具有特異性，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和免疫細胞的識別作用，將免疫過程總結如圖5所示。

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

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

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

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

① Fas和FasL的特異性結合體現(xiàn)了細胞膜的

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

② 研究發(fā)現(xiàn)，某些腫瘤細胞能夠調節(jié)Fas和FasL基因的表達水平，從而使自己逃脫免疫系統(tǒng)的清除。此時，腫瘤細胞內Fas基因的表達變化情況是___________（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的相互關系，從分子水平可采取的措施是___________。

該題表述了效應T細胞對靶細胞的殺傷的兩種不同的機制。第一種（圖6）為細胞裂解性殺傷，T細胞通過表面活性物質CTL與靶細胞接觸后，釋放包含各種毒性細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，一旦被激活便能以胞吐形式分泌到胞外。進入靶細胞連接空隙處的穿孔素單體能與靶細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、水分子由通道進入靶細胞內，亦使胞內物質外流，導致靶細胞死亡。另一種機制（圖7）為效應T細胞表達FasL蛋白，其與靶細胞膜表面Fas蛋白相互識別后作用，進而啟動靶細胞死亡信號轉導而活化凋亡途徑。

2.4 藥物的靶向治療作用

該技術主要應用于對癌細胞的治療，是隨著分子生物學和細胞生物學發(fā)展起來的高新技術。其方法為針對已經明確的癌細胞位點，來設計相應的治療藥物，藥物進入體內會特異地選擇致癌位點來與之相結合而發(fā)生作用，使腫瘤細胞特異性死亡，而不會波及腫瘤周圍的正常組織細胞，所以分子靶向治療又被稱為“生物導彈”。高中生物學中在“單克隆抗體技術”中涉及該技術的應用：將某些特定細胞標志物（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，將藥物或放療物質攜帶至靶器官，直接殺傷靶細胞。

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

（1） 同一個體各種體細胞來源于受精卵的分裂與分化。正常情況下，體細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、呼吸道等上皮細胞中有微弱表達，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淋巴細胞識別抗原并與之結合，之后在適當?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過量表達的某腫瘤細胞株，發(fā)現(xiàn)其增殖能力明顯下降。這是因為___________。

通過以上結合例題的分析，可以看出由受體蛋白可將細胞結構與動物生命活動調節(jié)的神經、體液、免疫三大調節(jié)方式結合起來，有效地實現(xiàn)了必修1細胞基礎知識和必修3內穩(wěn)態(tài)調節(jié)方式的前后聯(lián)系，實現(xiàn)了知識的高效整合。在由教師帶領學生復習的過程中，學生將頭腦中片段化、零散的知識有機的整合成完整的知識體系，同時通過例題運用重要概念解決具體、實際問題，促進了理解和鞏固，加深印象。在實際教學過程中，教師應先將例題下發(fā)學生，利用課后時間完成，教師在課上應以“提問-補充-總結-反思”的方式促成學生回憶、思考，在對以往的知識查漏補缺的同時獲得新發(fā)現(xiàn)。

同樣，類似的主題模式可以貫穿整個高三生物復習階段。知識在復習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生的認知方式，也關注了知識本身的邏輯性，不失為有效的教學策略。由于在復習過程中學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、重組并納入學生原有知識結構，構建知識概念模型的同時不僅提高了學生學習的自主性和探究性，而且還能查找到不同學生對不同知識點的理解程度，發(fā)現(xiàn)部分認知錯誤，獲得知識新的意義。

參考文獻：

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