Protoplast , del griego antiguo πρωτόπλαστος ( prōtóplastos , "primer formado"), es un término biológico acuñado por Hanstein en 1880 para referirse a la célula completa, excluyendo la pared celular. [1] [2] Los protoplastos se pueden generar mediante arrastre de la pared celular de la planta , [3] bacterianas , [4] [5] o fúngicas células [5] [6] por medios mecánicos, químicos o enzimáticos.
Los protoplastos se diferencian de los esferoplastos en que su pared celular se ha eliminado por completo. [4] [5] Los esferoplastos retienen parte de su pared celular. [7] En el caso de los esferoplastos de bacterias gramnegativas , por ejemplo, se eliminó el componente peptidoglicano de la pared celular, pero no el componente de la membrana externa . [4] [5]
Enzimas para la preparación de protoplastos.
Las paredes celulares están hechas de una variedad de polisacáridos . Los protoplastos se pueden producir degradando las paredes celulares con una mezcla de las enzimas degradantes de polisacáridos apropiadas :
Tipo de celda | Enzima |
---|---|
Células vegetales | Celulasa , pectinasa , xilanasa [3] |
Gram-positivas bacterias | Lisozima , N, O -diacetilmuramidasa, lisostafina [4] |
Células fúngicas | Quitinasa [6] |
Durante y después de la digestión de la pared celular, el protoplasto se vuelve muy sensible al estrés osmótico . Esto significa que la digestión de la pared celular y el almacenamiento de protoplastos deben realizarse en una solución isotónica para evitar la ruptura de la membrana plasmática .
Usos de los protoplastos
Los protoplastos se pueden utilizar para estudiar la biología de las membranas , incluida la captación de macromoléculas y virus . Estos también se utilizan en la variación somaclonal .
Los protoplastos se utilizan ampliamente para la transformación del ADN (para producir organismos genéticamente modificados ), ya que de otro modo la pared celular bloquearía el paso del ADN a la célula. [3] En el caso de las células vegetales, los protoplastos se pueden regenerar en plantas completas primero creciendo en un grupo de células vegetales que se convierte en un callo y luego mediante la regeneración de brotes ( caulogénesis ) del callo usando métodos de cultivo de tejidos vegetales . [8] El crecimiento de protoplastos en callos y la regeneración de brotes requiere el equilibrio adecuado de reguladores del crecimiento de las plantas en el medio de cultivo de tejidos que debe personalizarse para cada especie de planta. A diferencia de los protoplastos de las plantas vasculares , los protoplastos de los musgos , como Physcomitrella patens , no necesitan fitohormonas para la regeneración ni forman un callo durante la regeneración . En cambio, se regeneran directamente en el protonema filamentoso , imitando una espora de musgo en germinación. [9]
Los protoplastos también se pueden usar para el fitomejoramiento , usando una técnica llamada fusión de protoplastos . Se induce la fusión de protoplastos de diferentes especies mediante el uso de un campo eléctrico o una solución de polietilenglicol . [10] Esta técnica se puede utilizar para generar híbridos somáticos en cultivos de tejidos.
Además, los protoplastos de plantas que expresan proteínas fluorescentes en ciertas células pueden usarse para la clasificación de células activadas por fluorescencia (FACS), donde solo se retienen las células que emiten fluorescencia en una longitud de onda seleccionada. Entre otras cosas, esta técnica se utiliza para aislar tipos de células específicos (p. Ej., Células protectoras de las hojas, células del periciclo de las raíces) para investigaciones posteriores, como la transcriptómica.
Ver también
- Plasticidad morfológica bacteriana
- Bacterias en forma de L
- Esferoplastos
Referencias
- ^ Hanstein, J (1880). Das Protoplasma . Heidelberg.
- ↑ Sharp, LW (1921). Introducción a la citología . Nueva York: McGraw Hill, pág. 24.
- ↑ a b c Davey MR, Anthony P, Power JB, Lowe KC (2005). "Protoplastos vegetales: estado y perspectivas biotecnológicas". Avances en biotecnología . 23 (2): 131–71. doi : 10.1016 / j.biotechadv.2004.09.008 . PMID 15694124 .
- ^ a b c d Cushnie, TP; O'Driscoll, NH; Cordero, AJ (2016). "Cambios morfológicos y ultraestructurales en células bacterianas como indicador del mecanismo de acción antibacteriano" . Ciencias de la vida celular y molecular . 73 (23): 4471–4492. doi : 10.1007 / s00018-016-2302-2 . hdl : 10059/2129 . PMID 27392605 . S2CID 2065821 .
- ^ a b c d "Protoplastos y esferoplastos" . www.encyclopedia.com . Encyclopedia.com. 2016 . Consultado el 21 de julio de 2019 .
- ^ a b Dahiya, N; Tewari, R; Hoondal, GS (2006). "Aspectos biotecnológicos de las enzimas quitinolíticas: una revisión". Microbiología y Biotecnología Aplicadas . 71 (6): 773–782. doi : 10.1007 / s00253-005-0183-7 . PMID 16249876 . S2CID 852042 .
- ^ "Definición de esferoplasto" . www.merriam-webster.com . Merriam Webster. 2019 . Consultado el 21 de julio de 2019 .
- ^ Thorpe TA (2007). "Historia del cultivo de tejidos vegetales". Biotecnología molecular . 37 (2): 169–80. doi : 10.1007 / s12033-007-0031-3 . PMID 17914178 . S2CID 25641573 .
- ^ Bhatla SC, Kiessling J, Reski R (2002): Observación de la inducción de polaridad mediante la localización citoquímica de receptores de unión a fenilalquilamina en la regeneración de protoplastos del musgo Physcomitrella patens . Protoplasma 219, 99-105.
- ^ Hain R, Czernilofsky AP, et al. (1985). "Captación, integración, expresión y transmisión genética de un gen quimérico seleccionable por protoplastos vegetales". Genética molecular y general 199: 161-168.