Протопласт

Протопласт (от древнегреческого πρωτόπλαστος ( prōtóplastos ) «первый образовавшийся») — биологический термин, придуманный Ханстейном в 1880 году для обозначения всей клетки, за исключением клеточной стенки. ^[1]^[2] Протопласты можно получить, удалив стенку растения . клеточную ^[3] бактериальный , ^[4]^[5] или грибковые клетки ^[5]^[6] механическим, химическим или ферментативным путем.

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 Например, сферопластов пептидогликановый компонент клеточной стенки был удален, а компонент внешней мембраны — нет. ^[4]^[5]

Ферменты для получения протопластов

Клеточные стенки состоят из различных полисахаридов . Протопласты можно получить путем разрушения клеточных стенок смесью соответствующих ферментов, расщепляющих 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 расщепление клеточной стенки и хранение протопластов должны осуществляться в изотоническом растворе, чтобы предотвратить разрыв плазматической мембраны . ^{[ нужна ссылка ]}

Использование протопластов

Протопласты можно использовать для изучения биологии мембран , включая поглощение макромолекул и вирусов . Они также используются в сомаклональных вариациях .

Протопласты широко используются для ДНК трансформации (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 выращивания в группу растительных клеток, которая развивается в каллус , а затем путем регенерации побегов ( каулогенеза ) из каллуса с использованием культуры тканей растений . методов ^[8] Рост протопластов в каллус и регенерация побегов требует надлежащего баланса регуляторов роста растений в среде культуры ткани, которая должна быть адаптирована для каждого вида растений. ^[9] ^[10]В отличие от протопластов сосудистых растений , протопласты мхов , таких как Physcomitrella patens , не нуждаются в фитогормонах для регенерации и не образуют каллуса во время регенерации . Вместо этого они регенерируют непосредственно в нитчатую протонему , имитируя прорастающую спору мха. ^[11]

Протопласты также можно использовать для селекции растений , используя метод, называемый слиянием протопластов . Протопласты разных видов заставляют сливаться с помощью электрического поля или раствора полиэтиленгликоля . ^[12] Этот метод может быть использован для создания соматических гибридов в культуре тканей. ^{[ нужна ссылка ]}

Кроме того, протопласты растений, экспрессирующих флуоресцентные белки в определенных клетках, можно использовать для сортировки клеток, активируемых флуоресценцией (FACS), при которой сохраняются только клетки, флуоресцирующие выбранную длину волны. Помимо прочего, этот метод используется для выделения определенных типов клеток (например, замыкающих клеток из листьев, клеток перицикла из корней) для дальнейших исследований, таких как транскриптомика. ^{[ нужна ссылка ]}

См. также

Ссылки

^ Ханстейн Дж. Л. (1880). Протоплазма как носитель функций растительной и животной жизни для обывателей и специалистов . Гейдельберг: Самостоятельная публикация.
^ Шарп Л.В. (1921). Введение в цитологию . Нью-Йорк: Книжная компания McGraw-Hill, Incorporated. п. 24.
^ Jump up to: ^а ^б ^с Дэйви М.Р., Энтони П., Пауэр Дж.Б., Лоу К.С. (март 2005 г.). «Протопласты растений: состояние и биотехнологические перспективы». Достижения биотехнологии . 23 (2): 131–171. doi : 10.1016/j.biotechadv.2004.09.008 . ПМИД 15694124 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д Кушни Т.П., О'Дрисколл, Н.Х., Лэмб А.Дж. (декабрь 2016 г.). «Морфологические и ультраструктурные изменения в бактериальных клетках как показатель механизма антибактериального действия» . Клеточные и молекулярные науки о жизни . 73 (23): 4471–4492. дои : 10.1007/s00018-016-2302-2 . hdl : 10059/2129 . ПМЦ 11108400 . ПМИД 27392605 . S2CID 2065821 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д «Протопласты и сферопласты» . www.энциклопедия.com . Энциклопедия.com. 2016 . Проверено 21 июля 2019 г.
^ Jump up to: ^а ^б Дахия Н., Тевари Р., Хундал Г.С. (август 2006 г.). «Биотехнологические аспекты хитинолитических ферментов: обзор». Прикладная микробиология и биотехнология . 71 (6): 773–782. дои : 10.1007/s00253-005-0183-7 . ПМИД 16249876 . S2CID 852042 .
^ «Определение сферопласта» . www.merriam-webster.com . Мерриам-Вебстер. 2019 . Проверено 21 июля 2019 г.
^ Торп Т.А. (октябрь 2007 г.). «История культуры тканей растений». Молекулярная биотехнология . 37 (2): 169–180. дои : 10.1007/s12033-007-0031-3 . ПМИД 17914178 . S2CID 25641573 .
^ Сандгринд С., Ли Х, Иварсон Э., Альман А., Чжу Л.Х. (16 ноября 2021 г.). «Создание эффективного протокола регенерации и трансфекции протопластов для полевого кресс-салата ( Lepidium Campestre )» . Границы редактирования генома . 3 : 757540. doi : 10.3389/fgeed.2021.757540 . ПМЦ 8635052 . ПМИД 34870274 .
^ Ли X, Сандгринд С., Мосс О, Гуан Р., Иварсон Э., Ван Э.С. и др. (07.07.2021). «Эффективный протокол регенерации протопластов и CRISPR/Cas9-опосредованное редактирование генов транспортера глюкозинолата ( GTR ) в семенах рапса ( Brassica napus L.)» . Границы в науке о растениях . 12 : 680859. doi : 10.3389/fpls.2021.680859 . ПМЦ 8294089 . ПМИД 34305978 .
^ Бхатла С.С., Кисслинг Дж., Рески Р. (2002): Наблюдение индукции полярности путем цитохимической локализации рецепторов, связывающих фенилалкиламин, в регенерирующих протопластах мха Physcomitrella patens . Протоплазма 219, 99–105.
^ Хайн Р., Стабель П., Черниловский А.П., Штайнбисс Х.Х., Эррера-Эстрелла Л., Шелл Дж. (май 1985 г.). «Поглощение, интеграция, экспрессия и генетическая передача селектируемого химерного гена протопластами растений». Молекулярная и общая генетика МГГ . 199 (2): 161–168. дои : 10.1007/BF00330254 .

[1] Ханстейн Дж. Л. (1880). Протоплазма как носитель функций растительной и животной жизни для обывателей и специалистов . Гейдельберг: Самостоятельная публикация.

[2] Шарп Л.В. (1921). Введение в цитологию . Нью-Йорк: Книжная компания McGraw-Hill, Incorporated. п. 24.

[Davey-2005-3] Jump up to: ^а ^б ^с Дэйви М.Р., Энтони П., Пауэр Дж.Б., Лоу К.С. (март 2005 г.). «Протопласты растений: состояние и биотехнологические перспективы». Достижения биотехнологии . 23 (2): 131–171. doi : 10.1016/j.biotechadv.2004.09.008 . ПМИД 15694124 .

[Lamb,_AJ-2016-4] Jump up to: ^а ^б ^с ^д Кушни Т.П., О'Дрисколл, Н.Х., Лэмб А.Дж. (декабрь 2016 г.). «Морфологические и ультраструктурные изменения в бактериальных клетках как показатель механизма антибактериального действия» . Клеточные и молекулярные науки о жизни . 73 (23): 4471–4492. дои : 10.1007/s00018-016-2302-2 . hdl : 10059/2129 . ПМЦ 11108400 . ПМИД 27392605 . S2CID 2065821 .

[www.encyclopedia.com-2016-5] Jump up to: ^а ^б ^с ^д «Протопласты и сферопласты» . www.энциклопедия.com . Энциклопедия.com. 2016 . Проверено 21 июля 2019 г.

[Hoondal,_GS-2006-6] Jump up to: ^а ^б Дахия Н., Тевари Р., Хундал Г.С. (август 2006 г.). «Биотехнологические аспекты хитинолитических ферментов: обзор». Прикладная микробиология и биотехнология . 71 (6): 773–782. дои : 10.1007/s00253-005-0183-7 . ПМИД 16249876 . S2CID 852042 .

[www.merriam-webster.com-2019-7] «Определение сферопласта» . www.merriam-webster.com . Мерриам-Вебстер. 2019 . Проверено 21 июля 2019 г.

[8] Торп Т.А. (октябрь 2007 г.). «История культуры тканей растений». Молекулярная биотехнология . 37 (2): 169–180. дои : 10.1007/s12033-007-0031-3 . ПМИД 17914178 . S2CID 25641573 .

[9] Сандгринд С., Ли Х, Иварсон Э., Альман А., Чжу Л.Х. (16 ноября 2021 г.). «Создание эффективного протокола регенерации и трансфекции протопластов для полевого кресс-салата ( Lepidium Campestre )» . Границы редактирования генома . 3 : 757540. doi : 10.3389/fgeed.2021.757540 . ПМЦ 8635052 . ПМИД 34870274 .

[10] Ли X, Сандгринд С., Мосс О, Гуан Р., Иварсон Э., Ван Э.С. и др. (07.07.2021). «Эффективный протокол регенерации протопластов и CRISPR/Cas9-опосредованное редактирование генов транспортера глюкозинолата ( GTR ) в семенах рапса ( Brassica napus L.)» . Границы в науке о растениях . 12 : 680859. doi : 10.3389/fpls.2021.680859 . ПМЦ 8294089 . ПМИД 34305978 .

[11] Бхатла С.С., Кисслинг Дж., Рески Р. (2002): Наблюдение индукции полярности путем цитохимической локализации рецепторов, связывающих фенилалкиламин, в регенерирующих протопластах мха Physcomitrella patens . Протоплазма 219, 99–105.

[12] Хайн Р., Стабель П., Черниловский А.П., Штайнбисс Х.Х., Эррера-Эстрелла Л., Шелл Дж. (май 1985 г.). «Поглощение, интеграция, экспрессия и генетическая передача селектируемого химерного гена протопластами растений». Молекулярная и общая генетика МГГ . 199 (2): 161–168. дои : 10.1007/BF00330254 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]