Протопласт - Protoplast

О мифологических прародителях человечества см. Протопласт (религия).
Протопласты клеток листа петунии
Протопласты мха Physcomitrella patens

Протопласт, из древнегреческий πρωτόπλαστος (Prōtóplastos, "первоклассный"), является биологический термин придуман Hanstein в 1880 г. для обозначения всей клетки, за исключением клеточной стенки.[1][2] Протопласты можно получить, удалив клеточная стенка из растение,[3] бактериальный,[4][5] или же грибковый клетки[5][6] механическими, химическими или ферментативными способами.

Протопласты отличаются от сферопласты в том, что их клеточная стенка полностью удалена.[4][5] Сферопласты сохраняют часть своей клеточной стенки.[7] В случае Грамотрицательные бактерии сферопласты, например, пептидогликан компонент клеточной стенки был удален, но внешняя мембрана компонент не имеет.[4][5]

Ферменты для приготовления протопластов

Стенки ячеек состоят из различных полисахариды. Протопласты могут быть получены путем разрушения клеточных стенок смесью соответствующих разлагающих полисахариды. ферменты:

Тип ячейкиФермент
Клетки растенийЦеллюлаза, пектиназа, ксиланаза[3]
Грамположительный бактерииЛизоцим, НЕТ-диацетилмурамидаза, лизостафин[4]
Грибковые клеткиХитиназа[6]

Во время и после переваривания клеточной стенки протопласт становится очень чувствительным к осмотический стресс. Это означает, что переваривание клеточной стенки и хранение протопластов должны осуществляться в изотонический раствор чтобы предотвратить разрыв плазматическая мембрана.

Использование протопластов

Слитый протопласт (слева), содержащий как хлоропласты (из листовой клетки), так и окрашенную вакуоль (из лепестка).

Протопласты можно использовать для изучения мембрана биология, включая усвоение макромолекулы и вирусы . Они также используются в сомаклональная вариация.

Протопласты широко используются для ДНК трансформация (для изготовления генетически модифицированные организмы ), поскольку в противном случае клеточная стенка блокировала бы проникновение ДНК в клетку.[3] В случае растительных клеток протопласты могут быть регенерированы в целые растения, сначала вырастая в группу растительных клеток, которые развиваются в мозоль а затем регенерацией побегов (каулогенез ) от мозоли с помощью культура ткани растений методы.[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 из сосудистые растения, протопласты из мхи, Такие как Physcomitrella patens, не требуется фитогормоны для регенерации, и они не образуют мозоли во время регенерация. Вместо этого они регенерируют прямо в нитевидные протонема, имитируя прорастающие споры мха.[9]

Протопласты также можно использовать для селекция растений, используя технику, называемую слияние протопластов. Протопласты разных видов индуцируются слиянием с помощью электрическое поле или решение полиэтиленгликоль.[10] Этот метод может использоваться для создания соматические гибриды в культуре тканей.

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, замыкающие клетки из листьев, перицикл клетки из корней) для дальнейших исследований, таких как транскриптомика.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Ханштейн, J (1880). Das Protoplasma. Гейдельберг.
  2. ^ Шарп, LW (1921). Введение в цитологию. Нью-Йорк: Макгроу Хилл, стр. 24.
  3. ^ а б c Дэйви MR, Энтони П., Power JB, Lowe KC (2005). «Протопласты растений: состояние и биотехнологические перспективы». Достижения биотехнологии. 23 (2): 131–71. Дои:10.1016 / j.biotechadv.2004.09.008. PMID  15694124.
  4. ^ а б 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. Дои:10.1007 / s00018-016-2302-2. HDL:10059/2129. PMID  27392605. S2CID  2065821.
  5. ^ а б c d «Протопласты и сферопласты». www.encyclopedia.com. Encyclopedia.com. 2016 г.. Получено 21 июля, 2019.
  6. ^ а б Дахия, N; Тевари, Р. Hoondal, GS (2006). «Биотехнологические аспекты хитинолитических ферментов: обзор». Прикладная микробиология и биотехнология. 71 (6): 773–782. Дои:10.1007 / s00253-005-0183-7. PMID  16249876. S2CID  852042.
  7. ^ «Определение сферопласта». www.merriam-webster.com. Мерриам-Вебстер. 2019 г.. Получено 21 июля, 2019.
  8. ^ Торп Т.А. (2007). «История культуры тканей растений». Молекулярная биотехнология. 37 (2): 169–80. Дои:10.1007 / s12033-007-0031-3. PMID  17914178. S2CID  25641573.
  9. ^ Бхатла СК, Кисслинг Дж., Рески Р (2002): Наблюдение индукции полярности по цитохимической локализации фенилалкиламин-связывающих рецепторов в регенерирующих протопластах мха Physcomitrella patens. Протоплазма 219, 99–105.
  10. ^ 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.