Протопласт , от древнегреческого πρωτόπλαστος ( prōtóplastos , «впервые сформированный») - это биологический термин, введенный Ханштейном в 1880 году для обозначения всей клетки, за исключением клеточной стенки. [1] [2] Протопласты могут быть получены путем удаления клеточной стенки с растительных , [3] бактериальных , [4] [5] или грибковых клеток [5] [6] механическими, химическими или ферментативными способами.
Протопласты отличаются от сферопластов тем, что у них полностью удалена клеточная стенка. [4] [5] Сферопласты сохраняют часть своей клеточной стенки. [7] В случае грамотрицательных бактериальных сферопластов, например, пептидогликановый компонент клеточной стенки был удален, а компонент внешней мембраны - нет. [4] [5]
Ферменты для приготовления протопластов [ править ]
Стенки клеток состоят из множества полисахаридов . Протопласты могут быть получены путем разрушения клеточных стенок смесью соответствующих ферментов, разлагающих полисахариды :
| Тип ячейки | Фермент |
|---|---|
| Растительные клетки | Целлюлаза , пектиназа , ксиланаза [3] |
| Грамположительные бактерии | Лизоцим , N, O- диацетилмурамидаза, лизостафин [4] |
| Грибковые клетки | Хитиназа [6] |
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 [ править ]
Протопласты можно использовать 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. [3] 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 . [8] Рост протопластов в каллус и регенерация побегов требует правильного баланса регуляторов роста растений в среде для культивирования тканей, который должен быть адаптирован для каждого вида растений. В отличие от протопластов изсосудистые растения , протопласты мхов , такие 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. [9]
Протопласты также можно использовать для селекции растений , используя метод, называемый слиянием протопластов . Протопласты разных видов индуцируются слиянием с помощью электрического поля или раствора полиэтиленгликоля . [10] Этот метод может быть использован для создания соматических гибридов в культуре тканей.
Кроме того, протопласты растений, экспрессирующие флуоресцентные белки в определенных клетках, можно использовать для сортировки клеток с активацией флуоресценции (FACS), при которой 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.
См. Также [ править ]
- Бактериальная морфологическая пластичность
- L-форма бактерий
- Сферопласты
Ссылки [ править ]
- ^ Ханштайн, J (1880). Das Protoplasma . Гейдельберг.
- ^ Шарп, LW (1921). Введение в цитологию . Нью-Йорк: Макгроу Хилл, стр. 24.
- ^ a b c Дэйви MR, Энтони П., Power JB, Lowe KC (2005). «Протопласты растений: состояние и биотехнологические перспективы». Достижения биотехнологии . 23 (2): 131–71. DOI : 10.1016 / j.biotechadv.2004.09.008 . PMID 15694124 .
- ^ a b c d Cushnie, TP; О'Дрисколл, Нью-Хэмпшир; Лэмб, AJ (2016). «Морфологические и ультраструктурные изменения бактериальных клеток как индикатор антибактериального механизма действия» . Клеточные и молекулярные науки о жизни . 73 (23): 4471–4492. DOI : 10.1007 / s00018-016-2302-2 . ЛВП : 10059/2129 . PMID 27392605 . S2CID 2065821 .
- ^ a b c d "Протопласты и сферопласты" . www.encyclopedia.com . Encyclopedia.com. 2016 . Проверено 21 июля 2019 года .
- ^ a b Дахия, N; Тевари, Р. Hoondal, GS (2006). «Биотехнологические аспекты хитинолитических ферментов: обзор». Прикладная микробиология и биотехнология . 71 (6): 773–782. DOI : 10.1007 / s00253-005-0183-7 . PMID 16249876 . S2CID 852042 .
- ^ «Определение сферопласта» . www.merriam-webster.com . Мерриам-Вебстер. 2019 . Проверено 21 июля 2019 года .
- Перейти ↑ Thorpe TA (2007). «История культуры тканей растений». Молекулярная биотехнология . 37 (2): 169–80. DOI : 10.1007 / s12033-007-0031-3 . PMID 17914178 . S2CID 25641573 .
- ^ Bhatla SC, Kiessling J, Reski R (2002): Наблюдение индукции полярности путем цитохимической локализации фенилалкиламин-связывающих рецепторов в регенерирующих протопластах мха Physcomitrella patens . Протоплазма 219, 99–105.
- ^ Hain R, Czernilofsky AP, et al. (1985). «Поглощение, интеграция, экспрессия и генетическая передача селектируемого химерного гена протопластами растений». Молекулярная и общая генетика 199: 161–168.
