Введение

Клетка, лишенная клеточной стенки
мифологические предки человечества

Протопласт – биологический термин, введенный Ханштейном в 1880 году для обозначения всей клетки, исключая клеточную стенку. Протопласты могут быть получены путем удаления клеточной стенки у растений, а сферопласты сохраняют часть клеточной стенки. В случае грам-отрицательных бактериальных сферопластов, например, пептидогликановый компонент клеточной стенки удален, но внешний мембранный компонент остается. Во время и после переваривания клеточной стенки протопласт становится очень чувствительным к осмотическому стрессу. Это означает, что переваривание клеточной стенки и хранение протопласта необходимо проводить в изотоническом растворе, чтобы предотвратить разрыв плазматической мембраны.

Использование для протопластов

Протопласты могут использоваться для изучения биологии мембран, включая поглощение макромолекул и вирусов. Они также применяются при сомаклональной изменчивости. Протопласты широко используются для ДНК-трансформации (для создания генетически модифицированных организмов), поскольку клеточная стенка в противном случае препятствовала бы проникновению ДНК в клетку. В случае растительных клеток протопласты могут быть регенерированы в целые растения, сначала путем культивирования в группу растительных клеток, которая развивается в каллус, а затем путем регенерации побегов (каулогенеза) из каллуса с использованием методов культуры растительных тканей. Для роста протопластов в каллус и регенерации побегов требуется оптимальный баланс регуляторов роста растений в среде для культивирования тканей, который необходимо подбирать для каждого вида растений. В отличие от протопластов высших растений, протопласты мхов, таких как Physcomitrella patens, не нуждаются в фитогормонах для регенерации и не формируют каллус в процессе регенерации. Вместо этого они регенерируют непосредственно в нитевидную протонему, имитируя прорастающий спор мха. Протопласты также могут использоваться в селекции растений с помощью техники, называемой слиянием протопластов. Протопласты разных видов индуцируют к слиянию, используя электрическое поле или раствор полиэтиленгликоля. Этот метод может быть использован для получения соматических гибридов в культуре тканей. Кроме того, протопласты растений, экспрессирующих флуоресцентные белки в определенных клетках, могут использоваться для проточной цитометрии с активацией флуоресценции (FACS), при которой сохраняются только клетки, флуоресцирующие на выбранной длине волны. Среди прочего, этот метод используется для выделения специфических типов клеток (например, замыкающих клеток из листьев, клеток перицикла из корней) для дальнейших исследований, таких как транскриптомика.