高中生物学中的载体

谈谈高中生物学中的”载体”

载体都是蛋白质吗?

这要具体问题具体分析。按照《现代汉语词典》定义,载体,科学技术上指某些能传递能量或运载其他物质的物质,也泛指能够承载其他事物的事物。前者是狭义的载体,后者是广义的载体。语言文字是信息的载体,就是从广义上来说的。下面就高中生物学中涉及到的一些载体作一浅析。

1 遗传信息载体

子女像父母,父母传给孩子的并非一个个具体的性状,而是控制性状的遗传信息。遗传信息存在于核酸中。因此,我们说核酸是遗传信息的载体。基因是决定生物性状的基本单位。

20世纪初期,遗传学家通过对果蝇的遗传实验,认识到基因存在于染色体上,并且在染色体上呈直线排列,从而得出了染色体是基因载体的结论。

在蛋白质合成过程中,氨基酸是怎样被运送到核糖体中的mRNA 上去的呢?这需要运载工具,这种工具就是tRNA。因此我们也可以说,tRNA是氨基酸的载体。

2 基因工程载体

基因工程中携带外源基因(即目的基因)进入受体细胞的载运工具也是一种载体(高中课本称为运载体)。这种载体有以下特点:

第一,能够在宿主细胞中独立复制并稳定地保存;

第二,有较多供选择的插入点,即具有多个限制性内切酶切点,以便与外源基因连接;

第三,有容易分析的遗传标记,即具有某些标记基因,便于进行筛选;第四,载体DNA分子有一段不影响它们扩增的非必需区域,插入其中的外源DNA片段,能被动地跟着载体一起复制和扩增。目前,常用的载体有质粒、噬菌体和动植物病毒等。

3 酶促反应载体

在发生酶促反应时,辅酶往往起载体的作用,能递氢、递电子或递化学基团。如生物素是多种羧化酶的辅酶,在CO2固定反应中起重要作用。

第一步是CO2与生物素结合;第二步是将同生物素结合的CO2转给适当的受体,起CO2载体的作用。叶酸的衍生物四氢叶酸以辅酶的形式作为甲酸基、甲醛和甲基等的载体,对甲基的转移和甲酸基及甲醛的利用都有重要作用。

NAD和NADP为脱氢酶的辅酶,是生物氧化过程中不可缺少的氢载体,NADP还是光合作用过程中的氢载体。光合电子传递链和呼吸电子传递链都是由一系列互相衔接的电子传递物质组成,它们都是传递电子的载体。

C4植物叶肉细胞可将CO2以C4(如草酰乙酸、苹果酸、天冬氨酸)的形式固定下来,在此形成的化合物可作为穿梭工具将CO2送入维管束鞘细胞,这里的C4化合物起到CO2载体的作用。

4细胞膜载体

主动运输是物质跨膜运输的主要方式之一。这种运输的特点是被选择吸收的物质是从低浓度一侧通过细胞膜运输到高浓度一侧,必须有载体协助,需要消耗能量。

载体是细胞膜上的蛋白质,它像船一样装载和运送物质。载体具有特异性,只能与某一种物质进行暂时性的结合和分离,而且,一个特定的载体只运输一个类型的化学物质,或一种分子和离子,这是由于蛋白质结构的特异性与被转运物质具有对应关系;

载体具有饱和性,在一定范围内,转运量与浓度梯度成正比,但当浓度梯度增高到一定限度时,转运量不再增加,这是由于转运某种物质的载体的数量有限。协助扩散(属于被动运输)也需要载体介导才能完成。

5 能量和信息载体

物质是能量的载体,生物体内的能量是以化学能的形式贮藏在有机物中,从这个角度来说,糖类、脂肪等有机物都是能量的载体。ATP不仅是能量的载体,而且ATP作为磷酸化酶的辅酶,还是磷酸的载体。

人和动物体内的磷酸肌酸也是能量的载体。有人打比方说,如果把ATP-ADP系统看作是细胞能库的活期存款账户的话,那么磷酸肌酸就是定期存款账户。ATP和NADPH还是光合作用中的能量载体,在暗反应中起重要作用。

6物质运输载体

水是生物体内运输养料和代谢产物的载体。机体所需的各种营养物质以及它们的代谢产物都能溶于水中,即使是难溶和不溶于水的物质,如脂肪和某些蛋白质也能分散于水中成为胶体溶液。所有这些溶解或分散的物质,以水作为载体,植物通过输导组织,人和动物通过血液循环,运送至全身各组织器官。

在营养物质代谢中,脂肪来源太多时,肝脏就把多余的脂肪合成脂蛋白,从肝脏中运出去。脂蛋白的主要功用为转运脂质及固醇类物质。细胞膜内外,细胞与细胞之间以及器官与器官之间脂质的转移需要与蛋白质结合成脂蛋白的形成才能完成。可以说,脂蛋白是运输脂质及类固醇物质的载体。

类似地,我们还可以说,红细胞中血红蛋白是O2运输的载体。

生态系统是能量、物质、信息三者综合作用的自然整体。物质作为能量的载体使能量沿着食物链(网)流动,能量作为动力,使物质能够不断地在生物群落和无机环境之间循环往返。信息同样以物质为载体,其流动与传输又不可缺少能量的驱动,信息传递影响着能量流动和物质循环的方向和状态,并有调节系统稳定性的作用。