Protoplast - Protoplast

Mytologické předky lidstva viz Protoplast (náboženství).
Protoplasty buněk z listu petúnie
Protoplasty mechu Physcomitrella patens

Protoplast, z starořečtina πρωτόπλαστος (prōtóplastos, „nejprve vytvořený“), je a biologický termín vytvořen Hanstein v roce 1880 odkazovat na celou buňku, s výjimkou buněčné stěny.[1][2] Protoplasty lze generovat odizolováním buněčná stěna z rostlina,[3] bakteriální,[4][5] nebo plísňový buňky[5][6] mechanickými, chemickými nebo enzymatickými prostředky.

Protoplasty se liší od sféroplasty v tom, že jejich buněčná stěna byla zcela odstraněna.[4][5] Sferoplasty si zachovávají část své buněčné stěny.[7] V případě Gramnegativní bakterie sféroplasty, například peptidoglykan složka buněčné stěny byla odstraněna, ale vnější membrána komponenta nemá.[4][5]

Enzymy pro přípravu protoplastů

Buněčné stěny jsou vyrobeny z různých materiálů polysacharidy. Protoplasty lze připravit degradací buněčných stěn směsí příslušného degradujícího polysacharidů enzymy:

Typ buňkyEnzym
Rostlinné buňkyCeluláza, pektináza, xylanáza[3]
Grampozitivní bakterieLyzozym, NE-diacetylmuramidáza, lysostaphin[4]
Houba buňkyChitináza[6]

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 izotonické řešení aby se zabránilo prasknutí plazmatická membrána.

Použití pro protoplasty

Tavený protoplast (vlevo), obsahující jak chloroplasty (z listové buňky), tak i barevnou vakuolu (z okvětního lístku).

Protoplasty lze použít ke studiu membrána biologie, včetně absorpce makromolekuly a viry . Používají se také v somaklonální variace.

Protoplasty jsou široce používány pro DNA proměna (pro výrobu geneticky modifikované organismy ), protože buněčná stěna by jinak blokovala průchod DNA do buňky.[3] V případě rostlinných buněk mohou být protoplasty regenerovány do celých rostlin nejprve pěstováním do skupiny rostlinných buněk, které se vyvinou do mozol a poté regenerací výhonků (caulogenesis ) z mozolů pomocí rostlinná tkáňová kultura metody.[8] 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 mechy, jako Physcomitrella patens, nepotřebují fytohormony pro regeneraci, ani během nich netvoří mozol regenerace. Místo toho se regenerují přímo do vláknitých vláken protonema, napodobující klíčící spor mechu.[9]

Protoplasty lze také použít pro pěstování rostlin pomocí techniky zvané fúze protoplastů. Protoplasty z různých druhů jsou indukovány k fúzi pomocí elektrické pole nebo řešení polyethylenglykol.[10] Tuto techniku ​​lze použít ke generování somatické hybridy 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 konkrétních typů buněk (např. strážní buňky z listů, pericycle buňky z kořenů) pro další výzkum, jako jsou transkriptomika.

Viz také

Reference

  1. ^ Hanstein, J (1880). Das Protoplasma. Heidelberg.
  2. ^ Sharp, LW (1921). Úvod do cytologie. New York: McGraw Hill, str. 24.
  3. ^ A b C Davey MR, Anthony P, Power JB, Lowe KC (2005). "Protoplasty rostlin: stav a biotechnologické perspektivy". Biotechnologické pokroky. 23 (2): 131–71. doi:10.1016 / j.biotechadv.2004.09.008. PMID  15694124.
  4. ^ A b C d Cushnie, TP; O'Driscoll, NH; Lamb, AJ (2016). „Morfologické a ultrastrukturální změny v bakteriálních buňkách jako indikátor antibakteriálního mechanismu účinku“. Buněčné a molekulární biologické vědy. 73 (23): 4471–4492. doi:10.1007 / s00018-016-2302-2. hdl:10059/2129. PMID  27392605. S2CID  2065821.
  5. ^ A b C d „Protoplasty a sféroplasty“. www.encyclopedia.com. Encyclopedia.com. 2016. Citováno 21. července 2019.
  6. ^ A b Dahiya, N; Tewari, R; Hoondal, GS (2006). „Biotechnologické aspekty chitinolytických enzymů: přehled“. Aplikovaná mikrobiologie a biotechnologie. 71 (6): 773–782. doi:10.1007 / s00253-005-0183-7. PMID  16249876. S2CID  852042.
  7. ^ „Definice sféroidu“. www.merriam-webster.com. Merriam-Webster. 2019. Citováno 21. července 2019.
  8. ^ Thorpe TA (2007). "Historie rostlinné tkáňové kultury". Molekulární biotechnologie. 37 (2): 169–80. doi:10.1007 / s12033-007-0031-3. PMID  17914178. S2CID  25641573.
  9. ^ Bhatla SC, Kiessling J, Reski R. (2002): Pozorování indukce polarity cytochemickou lokalizací receptorů vázajících fenylalkylamin v regenerujících protoplastech mechu Physcomitrella patens. Protoplasma 219, 99–105.
  10. ^ Hain R, Czernilofsky AP, et al. (1985). "Příjem, integrace, exprese a genetický přenos selektovatelného chimérického genu rostlinnými protoplasty". Molekulární a obecná genetika 199:161–168.