פרוטופלאסט
פרוטופלסט (באנגלית: Protoplast) (מיוונית עתיקה πρωτόπλαστο), הוא מונח ביולוגי שטבע המדען יוהנס פון היינשטיין (אנ') בשנת 1880 שהתייחס לתא כולו, למעט דופן התא.[1][2] פרוטופלסטים יכולים להיווצר על ידי הסרת דופן התא מתאים שונים: תאי צמח,[3] חיידקים,[4][5] או פטריות[5][6] באמצעים מכניים, כימיים או אנזימטיים.
הרחקת הדופן מהתא פוגעת בו והופכת אותו לרגיש ללחצים אוסמוטיים אוסמוטיים היפוטוניים. הפרוטופלסט עלול להתפוצץ אם מכניסים אותו לסביבה היפוטונית (סביבה בעלת ריכוז מלחים נמוך). דופן התא שומרת על חוזק התא על ידי כך שלא מאפשרת חדירה של מים בדיפוזיה דרך הממברנה מכיוון שהיא מפעילה לחץ על התא המתנגד ללחץ האוסמוטי.
לפרוטופלסטים ישנה חשיבות גדולה במדע משום שבאמצעותם ניתן לחקור את ממברנת התא הצמחי ואת התכונות המאפשרות לממברנה לפעול באופן סלקטיבי כנגד וירוסים ופתוגנים אחרים. לאחר מספר ימים אם לא יפגעו הפרוטופלסים, הם יגדלו דופן תא חדשה. תהליך הסרת הדופן נעשה באמצעות שימוש באנזימים שמפרקים את דופן התא.
אנזימים לייצור פרוטופלסטים
[עריכת קוד מקור | עריכה]דפנות התא עשויות ממגוון רב של פוליסכרידים. יצירת פרוטופלסטים מתאפשרת על ידי פירוק דפנות תאים עם תערובת של האנזימים המתאימים לפירוק פוליסכרידים:
| סוג תא | אֶנזִים |
|---|---|
| תאי צמחים | צלולאז (אנ'), פקטינאז (אנ'), קסילנאז (אנ')[3] |
| חיידקים גראם חיוביים | ליזוזים[7]
N,O- דיאצטילמורמידאז, Peptidoglycan β-N-acetylmuramidase ליזוסטפין Lysostaphin[4] |
| תאים של פטריות | כיטינאז Chitinase[6] |
בעקבותיו עיכול דופן התא, הפרוטופלסט הופך רגיש מאוד ללחץ אוסמוטי. אחסון פרוטופלסט חייב להיעשות בתמיסה אוזוטונית כדי למנוע קרע של קרום התא.
שימושים בפרוטופלסטים
[עריכת קוד מקור | עריכה]ניתן להשתמש בפרוטופלסטים ללימוד ביולוגיה של הממברנה, כולל חדירת מקרומולקולות ונגיפים. פרוטופלסטים נמצאים בשימוש נרחב להמרת DNA (יצירת אורגניזמים מהונדסים גנטית), כיוון שדופן התא עלול לחסום את מעבר ה-DNA לתוך התא והסרתו חיונית לתהליך ההינדוס הגנטי[3] במקרה של תאי צמחים, פרוטופלאסטים עשויים להפוך לצמחים שלמים, תחילה על ידי צמיחה לקבוצת תאי צמחים המתפתחת לקרלוס (אנ') ולאחר מכן על ידי התחדשות של התפתחות מהקלוס בשיטות של תרביות רקמות צמחיות.[8] גדילה של פרוטופלאסטים לקאלוס מחייבת איזון אוסמוטי נכון צמיחה של במצע תרבית הרקמה שיש להתאים אישית לכל מין צמח.[9][10] בניגוד לפרוטופלאסטים מצמחים ואסקולריים, פרוטופלאסטים מטחבים, כגון Physcomitrella patens, אינם זקוקים לפיטוהורמונים לצורך התחדשות, והם אינם יוצרים יבלת במהלך ההתחדשות. במקום זאת, הם מתחדשים ישירות לתוך הפרוטונמה (אנ') החוטית, מחקי.[11]
הערות שוליים
[עריכת קוד מקור | עריכה]- ^ von Hanstein JL (1880). Das Protoplasma als Träger der pflanzlichen und thierischen Lebensverrichtungen für Laien und Fachgenossen. Heidelberg: Selbstverlag.
- ^ Sharp LW (1921). An introduction to cytology. New York: McGraw-Hill book Company, Incorporated. p. 24.
- ^ 1 2 3 Davey MR, Anthony P, Power JB, Lowe KC (במרץ 2005). "Plant protoplasts: status and biotechnological perspectives". Biotechnology Advances. 23 (2): 131–171. doi:10.1016/j.biotechadv.2004.09.008. PMID 15694124.
{{cite journal}}: (עזרה) - ^ 1 2 Cushnie TP, O'Driscoll NH, Lamb AJ (בדצמבר 2016). "Morphological and ultrastructural changes in bacterial cells as an indicator of antibacterial mechanism of action". Cellular and Molecular Life Sciences. 73 (23): 4471–4492. doi:10.1007/s00018-016-2302-2. PMC 11108400. PMID 27392605.
{{cite journal}}: (עזרה) - ^ 1 2 "Protoplasts and spheroplasts". www.encyclopedia.com. Encyclopedia.com. 2016. נבדק ב-21 ביולי 2019.
{{cite web}}: (עזרה) - ^ 1 2 Dahiya N, Tewari R, Hoondal GS (באוגוסט 2006). "Biotechnological aspects of chitinolytic enzymes: a review". Applied Microbiology and Biotechnology. 71 (6): 773–782. doi:10.1007/s00253-005-0183-7. PMID 16249876.
{{cite journal}}: (עזרה) - ^ Nida Nawaz, Sai Wen, Fenghuan Wang, Shiza Nawaz, Junaid Raza, Maryam Iftikhar, Muhammad Usman, Lysozyme and Its Application as Antibacterial Agent in Food Industry, Molecules 27, 2022-09-24, עמ' 6305 doi: 10.3390/molecules27196305
- ^ Thorpe TA (באוקטובר 2007). "History of plant tissue culture". Molecular Biotechnology. 37 (2): 169–180. doi:10.1007/s12033-007-0031-3. PMID 17914178.
{{cite journal}}: (עזרה) - ^ Sandgrind S, Li X, Ivarson E, Ahlman A, Zhu LH (16 בנובמבר 2021). "Establishment of an Efficient Protoplast Regeneration and Transfection Protocol for Field Cress (Lepidium campestre)". Frontiers in Genome Editing. 3: 757540. doi:10.3389/fgeed.2021.757540. PMC 8635052. PMID 34870274.
{{cite journal}}: (עזרה) - ^ Li X, Sandgrind S, Moss O, Guan R, Ivarson E, Wang ES, Kanagarajan S, Zhu LH (2021-07-07). "Efficient Protoplast Regeneration Protocol and CRISPR/Cas9-Mediated Editing of Glucosinolate Transporter (GTR) Genes in Rapeseed (Brassica napus L.)". Frontiers in Plant Science. 12: 680859. doi:10.3389/fpls.2021.680859. PMC 8294089. PMID 34305978.
- ^ Bhatla SC, Kiessling J, Reski R (2002): Observation of polarity induction by cytochemical localization of phenylalkylamine-binding receptors in regenerating protoplasts of the moss Physcomitrella patens. Protoplasma 219, 99–105.
