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高中生物学中的载体

核心导读:广义的载体是指物质、信息和文化等的运载物。在 高中生物 教学中也有较多地方涉及的载体的概念,笔者将其进行归纳、整理,以期对同行的教学提供便利。 1 物质跨膜运输的载体 绝大多数物质无法自由通过生物膜,许多水溶性分子(如离子、葡萄糖、氨基酸等)需

广义的载体是指物质、信息和文化等的运载物。在高中生物教学中也有较多地方涉及的载体的概念,笔者将其进行归纳、整理,以期对同行的教学提供便利。

 

1              物质跨膜运输的载体      

 

绝大多数物质无法自由通过生物膜,许多水溶性分子(如离子、葡萄糖、氨基酸等)需要载体蛋白的帮助才能进行跨膜运输。载体蛋白是一种需要同被运输的离子和分子结合,然后通过自身的构型变化(改变蛋白质的空间构想)或移动完成物质运输的膜蛋白。载体蛋白上有特异性结合点,只能与某一种或一类物质进行暂时、可逆的结合和分离,具有较强的专一性。

 

物质的被动运输(易化扩散)和主动运输都需要载体蛋白的协助,区别在于,被动运输不需要ATP提供能量。另外,教师还应指导学生注意载体蛋白和通道蛋白的区别。

 

2   血液中O2运输的载体

 

血红蛋白是脊椎动物红血细胞的一种含Fe的复合变构蛋白,由血红素和珠蛋白结合而成,也存在于某些低等动物和豆科植物根瘤中。血红蛋白能和空气中的O2结合,因此红细胞能通过血红蛋白将吸入肺泡中的O2运送给组织,而组织中代谢产生的一部分CO2也通过红细胞运到肺部通过肺泡同体外的O2进行气体交换,将CO2排出体外。血红蛋白更易和CO相合,且血红蛋白一旦与CO结合后就不易分离。当空气中CO含量增高时且持续时间较长时,可引起中毒。由于高原空气比较稀薄,往往人体红细胞血红蛋白含量会代偿性增加以适应环境。

 

3   基因工程中目的基因的载体

 

一般含有单个目的基因的DNA 片段,即使进入了宿主细胞也无法复制和表达。通常它需要同适当的能自我复制的DNA 分子(例如质粒、病毒DNA 等)结合后,像正常质粒或病毒一样复制、表达和易于检测。这些用以能自我复制的DNA 分子即为目的基因的载体。目的基因的载体主要有两类:一类是质粒(如大肠杆菌质粒和农杆菌Ti质粒),另一类是噬菌体、动植物病毒等。另外,叶绿体或线粒体DNA等也有可能成为载体。

 

作为载体必须具有四个条件:①在宿主细胞中能保存下来并能大量复制;②有多个限制酶切点,而且每种酶的切点最好只有一个③有标记基因,便于进行筛选④对受体细胞无害。一般天然运载体不能满足上述要求,因此需要根据不同需要,对运载体进行人工改造。现在所使用的质粒载体几乎都是经过改造的。

 

4   细胞中遗传信息的载体       

 

遗传信息是维持亲、子代细胞或个体遗传稳定性的信息,生物的遗传物质即为其遗传信息的载体,可以控制生物的性状,并在亲、子代之间传递。对于细胞生物而言,DNA是遗传物质,因此细胞生物遗传信息的载体是DNA;而对于病毒而言,高一,DNA病毒的遗传信息载体也是DNA,而RNA病毒的遗传物质为RNA,其遗传信息的载体则为RNA。

 

另外,教师可以进一步归纳:细胞生物中,真核细胞遗传物质的载体(存在场所)有细胞核、线粒体和叶绿体;原核细胞则为拟核和质粒(注:部分真菌也含有,如酵母菌)。

 

5   细胞间信息传递的载体

 

细胞间信息传递的一般模式为:一个细胞发出信息通过介质传递到另一个细胞并与靶细胞相应的受体相互作用,然后通过信号转导引起胞内一系列生理生化变化,最终表现为细胞整体的生物学效应。细胞的信息载体—信号分子有多种形式,如激素、递质、细胞因子(如白细胞介素类)等。信号分子根据溶解性通常可分为亲脂性和亲水性两大类:①亲脂性信号分子,主要代表是甾类激素(如性激素)和甲状腺素,可穿过细胞质膜进入细胞,与胞质或核中受体结合,调节基因表达;②亲水性信号分子,包括递质、大多数激素,它们不能穿过细胞膜的脂双层,只能与细胞表面受体结合,再经信号转换机制,引起细胞的应答。

 

6   固定化技术中的载体   

 

固定化技术包括酶的固定化和细胞的固定化处理,将酶或细胞固定在非水溶性的载体上,使其既能与底物充分接触,又能与产物分离,实现了酶或细胞的重复利用,节约成本,还有利于产物提纯,提高产品质量。

 

酶固定化的方法主要有物理方法(吸附法和包埋法)和化学方法(共价偶联法和交联法),不同的方法采用的载体种类各异,如吸附法常用的活性炭、氧化铝、硅藻土、多孔陶瓷、多孔玻璃,包埋法常用的聚丙烯酰胺凝胶和纤维素硝酸酯等;细胞固定化在酶固定化技术基础上发展而来,成本更低、操作更容易,常用的方法为吸附法和包埋法。



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