廣義的載體是指物質(zhì)、信息和文化等的運(yùn)載物。在高中生物教學(xué)中也有較多地方涉及的載體的概念,筆者將其進(jìn)行歸納、整理,以期對(duì)同行的教學(xué)提供便利。
1 物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)妮d體
絕大多數(shù)物質(zhì)無法自由通過生物膜,許多水溶性分子(如離子、葡萄糖、氨基酸等)需要載體蛋白的幫助才能進(jìn)行跨膜運(yùn)輸。載體蛋白是一種需要同被運(yùn)輸?shù)碾x子和分子結(jié)合,然后通過自身的構(gòu)型變化(改變蛋白質(zhì)的空間構(gòu)想)或移動(dòng)完成物質(zhì)運(yùn)輸?shù)哪さ鞍。載體蛋白上有特異性結(jié)合點(diǎn),只能與某一種或一類物質(zhì)進(jìn)行暫時(shí)、可逆的結(jié)合和分離,具有較強(qiáng)的專一性。
物質(zhì)的被動(dòng)運(yùn)輸(易化擴(kuò)散)和主動(dòng)運(yùn)輸都需要載體蛋白的協(xié)助,區(qū)別在于,被動(dòng)運(yùn)輸不需要ATP提供能量。另外,教師還應(yīng)指導(dǎo)學(xué)生注意載體蛋白和通道蛋白的區(qū)別。
2 血液中O2運(yùn)輸?shù)妮d體
血紅蛋白是脊椎動(dòng)物紅血細(xì)胞的一種含F(xiàn)e的復(fù)合變構(gòu)蛋白,由血紅素和珠蛋白結(jié)合而成,也存在于某些低等動(dòng)物和豆科植物根瘤中。血紅蛋白能和空氣中的O2結(jié)合,因此紅細(xì)胞能通過血紅蛋白將吸入肺泡中的O2運(yùn)送給組織,而組織中代謝產(chǎn)生的一部分CO2也通過紅細(xì)胞運(yùn)到肺部通過肺泡同體外的O2進(jìn)行氣體交換,將CO2排出體外。血紅蛋白更易和CO相合,且血紅蛋白一旦與CO結(jié)合后就不易分離。當(dāng)空氣中CO含量增高時(shí)且持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)時(shí),可引起中毒。由于高原空氣比較稀薄,往往人體紅細(xì)胞血紅蛋白含量會(huì)代償性增加以適應(yīng)環(huán)境。
3 基因工程中目的基因的載體
一般含有單個(gè)目的基因的DNA 片段,即使進(jìn)入了宿主細(xì)胞也無法復(fù)制和表達(dá)。通常它需要同適當(dāng)?shù)哪茏晕覐?fù)制的DNA 分子(例如質(zhì)粒、病毒DNA 等)結(jié)合后,像正常質(zhì);虿《疽粯訌(fù)制、表達(dá)和易于檢測(cè)。這些用以能自我復(fù)制的DNA 分子即為目的基因的載體。目的基因的載體主要有兩類:一類是質(zhì)粒(如大腸桿菌質(zhì)粒和農(nóng)桿菌Ti質(zhì)粒),另一類是噬菌體、動(dòng)植物病毒等。另外,葉綠體或線粒體DNA等也有可能成為載體。
作為載體必須具有四個(gè)條件:①在宿主細(xì)胞中能保存下來并能大量復(fù)制;②有多個(gè)限制酶切點(diǎn),而且每種酶的切點(diǎn)最好只有一個(gè)③有標(biāo)記基因,便于進(jìn)行篩選④對(duì)受體細(xì)胞無害。一般天然運(yùn)載體不能滿足上述要求,因此需要根據(jù)不同需要,對(duì)運(yùn)載體進(jìn)行人工改造。現(xiàn)在所使用的質(zhì)粒載體幾乎都是經(jīng)過改造的。
4 細(xì)胞中遺傳信息的載體
遺傳信息是維持親、子代細(xì)胞或個(gè)體遺傳穩(wěn)定性的信息,生物的遺傳物質(zhì)即為其遺傳信息的載體,可以控制生物的性狀,并在親、子代之間傳遞。對(duì)于細(xì)胞生物而言,DNA是遺傳物質(zhì),因此細(xì)胞生物遺傳信息的載體是DNA;而對(duì)于病毒而言,DNA病毒的遺傳信息載體也是DNA,而RNA病毒的遺傳物質(zhì)為RNA,其遺傳信息的載體則為RNA。
另外,教師可以進(jìn)一步歸納:細(xì)胞生物中,真核細(xì)胞遺傳物質(zhì)的載體(存在場(chǎng)所)有細(xì)胞核、線粒體和葉綠體;原核細(xì)胞則為擬核和質(zhì)粒(注:部分真菌也含有,如酵母菌)。
5 細(xì)胞間信息傳遞的載體
細(xì)胞間信息傳遞的一般模式為:一個(gè)細(xì)胞發(fā)出信息通過介質(zhì)傳遞到另一個(gè)細(xì)胞并與靶細(xì)胞相應(yīng)的受體相互作用,然后通過信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)引起胞內(nèi)一系列生理生化變化,最終表現(xiàn)為細(xì)胞整體的生物學(xué)效應(yīng)。細(xì)胞的信息載體—信號(hào)分子有多種形式,如激素、遞質(zhì)、細(xì)胞因子(如白細(xì)胞介素類)等。信號(hào)分子根據(jù)溶解性通常可分為親脂性和親水性兩大類:①親脂性信號(hào)分子,主要代表是甾類激素(如性激素)和甲狀腺素,可穿過細(xì)胞質(zhì)膜進(jìn)入細(xì)胞,與胞質(zhì)或核中受體結(jié)合,調(diào)節(jié)基因表達(dá);②親水性信號(hào)分子,包括遞質(zhì)、大多數(shù)激素,它們不能穿過細(xì)胞膜的脂雙層,只能與細(xì)胞表面受體結(jié)合,再經(jīng)信號(hào)轉(zhuǎn)換機(jī)制,引起細(xì)胞的應(yīng)答。
6 固定化技術(shù)中的載體
固定化技術(shù)包括酶的固定化和細(xì)胞的固定化處理,將酶或細(xì)胞固定在非水溶性的載體上,使其既能與底物充分接觸,又能與產(chǎn)物分離,實(shí)現(xiàn)了酶或細(xì)胞的重復(fù)利用,節(jié)約成本,還有利于產(chǎn)物提純,提高產(chǎn)品質(zhì)量。
酶固定化的方法主要有物理方法(吸附法和包埋法)和化學(xué)方法(共價(jià)偶聯(lián)法和交聯(lián)法),不同的方法采用的載體種類各異,如吸附法常用的活性炭、氧化鋁、硅藻土、多孔陶瓷、多孔玻璃,包埋法常用的聚丙烯酰胺凝膠和纖維素硝酸酯等;細(xì)胞固定化在酶固定化技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展而來,成本更低、操作更容易,常用的方法為吸附法和包埋法。
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