Протопласт - Protoplast
Протопласт , от древнегреческого πρωτόπλαστος ( prōtóplastos , «первый сформированный»), - это биологический термин, введенный Ханштейном в 1880 году для обозначения всей клетки, за исключением клеточной стенки. Протопласты могут быть получены путем отделения клеточной стенки от клеток растений , бактерий или грибов механическими, химическими или ферментативными способами.
Протопласты отличаются от сферопластов тем, что у них полностью удалена клеточная стенка. Сферопласты сохраняют часть своей клеточной стенки. В случае грамотрицательных бактериальных сферопластов, например, пептидогликановый компонент клеточной стенки был удален, а компонент внешней мембраны - нет.
Ферменты для приготовления протопластов
Стенки клеток состоят из множества полисахаридов . Протопласты могут быть получены путем разрушения клеточных стенок смесью соответствующих ферментов, разлагающих полисахариды :
| Тип ячейки | Фермент |
|---|---|
| Клетки растений | Целлюлаза , пектиназа , ксиланаза |
| Грамположительные бактерии | Лизоцим , N, O -диацетилмурамидаза, лизостафин |
| Грибковые клетки | Хитиназа |
Во время и после переваривания клеточной стенки протопласт становится очень чувствительным к осмотическому стрессу. Это означает, что переваривание клеточной стенки и хранение протопластов необходимо проводить в изотоническом растворе, чтобы предотвратить разрыв плазматической мембраны .
Использование протопластов
Протопласты могут быть использованы для изучения биологии мембран , включая поглощение макромолекул и вирусов . Они также используются в сомаклональных вариациях .
Протопласты широко используются для трансформации ДНК (для создания генетически модифицированных организмов ), поскольку в противном случае клеточная стенка блокировала бы прохождение ДНК в клетку. В случае растительных клеток протопласты могут быть регенерированы в целые растения сначала путем роста в группу растительных клеток, которые развиваются в каллус, а затем путем регенерации побегов ( каулогенез ) из каллуса с использованием методов культивирования тканей растений . Рост протопластов в каллус и регенерация побегов требует надлежащего баланса регуляторов роста растений в среде для культивирования тканей, который должен быть адаптирован для каждого вида растений. В отличие от протопластов сосудистых растений , протопласты мхов , таких как Physcomitrella patens , не нуждаются в фитогормонах для регенерации и не образуют каллус во время регенерации . Вместо этого они регенерируют непосредственно в нитевидную протонему , имитируя прорастающую спору мха.
Протопласты также можно использовать для селекции растений с помощью метода, называемого слиянием протопластов . Протопласты разных видов индуцируются слиянием с помощью электрического поля или раствора полиэтиленгликоля . Этот метод может использоваться для создания соматических гибридов в культуре ткани.
Кроме того, протопласты растений, экспрессирующие флуоресцентные белки в определенных клетках, могут быть использованы для сортировки клеток, активируемых флуоресценцией (FACS), при котором сохраняются только клетки, флуоресцирующие выбранную длину волны. Среди прочего, этот метод используется для выделения определенных типов клеток (например, замыкающих клеток из листьев, клеток перицикла из корней) для дальнейших исследований, таких как транскриптомика.