Protoplast - Protoplast
Protoplast , ze starořeckého πρωτόπλαστος ( prōtóplastos , „první vytvořený“), je biologický termín vytvořený Hansteinem v roce 1880 pro označení celé buňky, s výjimkou buněčné stěny. Protoplasty mohou být generovány stripováním buněčné stěny z rostlinných , bakteriálních nebo plísňových buněk mechanickými, chemickými nebo enzymatickými prostředky.
Protoplasty se od sféroplastů liší tím, že jejich buněčná stěna byla zcela odstraněna. Sferoplasty si zachovávají část své buněčné stěny. Například v případě gramnegativních bakteriálních sféroplastů byla odstraněna peptidoglykánová složka buněčné stěny, ale vnější membránová složka nikoli.
Enzymy pro přípravu protoplastů
Buněčné stěny jsou vyrobeny z různých polysacharidů . Protoplasty lze připravit degradací buněčných stěn směsí vhodných enzymů degradujících polysacharidy :
| Typ buňky | Enzym |
|---|---|
| Rostlinné buňky | Celuláza , pektináza , xylanáza |
| Grampozitivní bakterie | Lysozym , N, O- diacetylmuramidáza, lysostaphin |
| Plísňové buňky | Chitináza |
Během a po trávení buněčné stěny se protoplast stává velmi citlivým na osmotický stres. To znamená, že trávení buněčné stěny a skladování protoplastů musí být prováděno v izotonickém roztoku, aby se zabránilo prasknutí plazmatické membrány .
Použití pro protoplasty
Protoplasty lze použít ke studiu membránové biologie, včetně absorpce makromolekul a virů . Používají se také v somaklonálních variacích .
Protoplasty jsou široce používány pro transformaci DNA (pro výrobu geneticky modifikovaných organismů ), protože buněčná stěna by jinak blokovala průchod DNA do buňky. V případě rostlinných buněk mohou být protoplasty regenerovány do celých rostlin nejprve růstem do skupiny rostlinných buněk, které se vyvinou do kalusu, a poté regenerací výhonků ( caulogenesis ) z kalusu pomocí metod rostlinné tkáňové kultury . Růst protoplastů do kalusu a regenerace výhonků vyžaduje správnou rovnováhu regulátorů růstu rostlin v médiu tkáňové kultury, které musí být přizpůsobeny pro každý druh rostliny. Na rozdíl od protoplastů z cévnatých rostlin protoplasty z mechů , jako je Physcomitrella patens , nepotřebují k regeneraci fytohormony ani během regenerace netvoří kalus . Místo toho se regenerují přímo do vláknitého protonému a napodobují klíčící mechovou sporu.
Protoplasty lze také použít k šlechtění rostlin pomocí techniky zvané fúze protoplastů . Protoplasty z různých druhů jsou indukovány k fúzi pomocí elektrického pole nebo roztoku polyethylenglykolu . Tuto techniku lze použít ke generování somatických hybridů v tkáňové kultuře.
Kromě toho mohou být protoplasty rostlin exprimujících fluorescenční proteiny v určitých buňkách použity pro třídění buněk aktivovaných fluorescencí (FACS), kde jsou zachovány pouze buňky fluoreskující na vybranou vlnovou délku. Tato technika se mimo jiné používá k izolaci specifických buněčných typů (např. Ochranných buněk z listů, pericyklických buněk z kořenů) pro další výzkum, jako jsou transkriptomika.