O que é um Protoplasto - Biologados
O que é um Protoplasto
Neste artigo vamos explicar o que você pode entender por protoplasto e o que é a chamada fusão de protoplasto.
No caso de células providas de paredes celulares, o protoplasto é a menor unidade morfológica independentemente viável, ou seja, o conteúdo plasmático de uma célula. Portanto, existe esse termo para células bacterianas , fúngicas e vegetais, pois podem ter paredes celulares. As células animais, por outro lado, não possuem parede celular.
Protoplasto simplesmente explicado
Você só encontra o protoplasto em células que possuem parede celular . Denota todo o conteúdo dessas células sem a parede celular. Portanto, está presente apenas em células vegetais , em células fúngicas e em procariontes , como bactérias ou archaea . As células animais não possuem parede celular e, portanto, não possuem protoplastos.
Se você dissolver a parede celular usando enzimas, poderá isolar o protoplasto ( isolamento de protoplasto ). Tal protoplasto isolado pode absorver DNA muito bem. Portanto, você pode usá-lo como material de partida para a produção de plantas geneticamente modificadas (= transgênicas). Você também pode fundir dois ou mais protoplastos (= fusão de protoplastos ). Como resultado, seus genomas se misturam e um chamado híbrido é criado.Definição
Um protoplasto é a menor unidade morfológica independentemente viável em células com paredes celulares. Esta unidade é o conteúdo plasmático da célula.
Protoplastos sem parede celular são produzidos pela dissolução da parede celular usando enzimas ( isolamento de protoplastos ). Nas bactérias, a camada de mureína ( parede celular ) é dissolvida usando EDTA e lisozima , nas células vegetais a celulose e pectina da parede celular são dissolvidas usando celulases ou pectinases . No caso de fungos equipados com paredes celulares de um tipo diferente, outros meios podem ser usados ​​da mesma maneira, por exemplo , paredes celulares de quitina podem ser dissolvidas com quitinase.
No caso de células bacterianas, fala-se, dependendo da completude da remoção
Protoplastos (sem mureína presente)
Esferoplastos (resíduos de mureína presentes)
No entanto, a unidade membrana/membrana citoplasmática (membrana celular ) permanece em qualquer caso. No entanto, é necessário preparar e manter os protoplastos em um meio osmoticamente aproximadamente isotônico, caso contrário eles absorvem água e explodem em meio hipotônico ou são privados deles em água hipertônica e encolhem como resultado.
O interior de uma célula vegetal – ou seja, núcleo celular, citoplasma e membrana celular – é chamado de protoplasto.
As paredes das células vegetais podem ser dissolvidas por enzimas (celulases, pectinases) e os protoplastos podem ser obtidos de forma direcionada. Após a remoção da parede celular, os protoplastos assumem uma forma esférica. Para evitar que rebentem, os protoplastos são mantidos num meio em que prevalecem as mesmas condições de pressão que no interior da célula.
Os protoplastos são bons em captar DNA. Através de impulsos químicos ou elétricos, é possível que diferentes protoplastos se unam e assim troquem seu material genético (fusão de protoplastos). Em princípio, protoplastos de várias espécies também podem estar envolvidos, como tomates e batatas em plantas. As fusões resultam em combinações aleatórias dos genes das células envolvidas que não podem ser controladas de fora.
Por outro lado, apenas genes individuais conhecidos são transferidos durante a transformação usando métodos de engenharia genética.
Um protoplasto pode ser isolado de sua parede celular. A parede celular das plantas consiste em grande parte dos polímeros pectina e celulose. Portanto, as enzimas apropriadas chamadas pectinase e celulase também são necessárias para sua dissolução. A celulase digere as paredes celulares individuais (parede primária, parede secundária e parede terciária) e as pectinases as lamelas médias.
No entanto, também é possível dissolver as paredes individuais e as lâminas centrais ao mesmo tempo. Você pode fazer isso dissolvendo ambas as enzimas em água destilada.
Para dissolver as paredes celulares das bactérias, que consistem principalmente de mureína, você precisa do que é conhecido como lisozima (= muramidase). Você tem que conectar isso com o ácido EDTA (ácido etilenodiaminotetracético).
Se ainda houver vestígios de mureína na bactéria após a remoção da parede celular, fala-se de um esferoplasto em vez de um protoplasto .
No caso de células fúngicas, cujas paredes celulares consistem principalmente de quitina, estas podem ser quebradas pela enzima correspondente chamada quitinase .
Quando a parede celular é removida, o protoplasto assume uma forma arredondada . Após o isolamento, você deve mantê-lo em um meio chamado isotônico . Você pode imaginar isso como um agente que tem a mesma concentração de partículas dissolvidas (sais, …) que o protoplasto.
Isso é extremamente importante porque em um meio hipotônico (concentração no meio menor do que no vacúolo do protoplasto = menor pressão osmótica) o protoplasto pode estourar devido à absorção de água por osmose . Em contraste, ele pode estar em um estado hipertônicoMeio (concentração no meio maior do que no vacúolo do protoplasto = maior pressão osmótica) encolhe por perda de água.
uso de protoplastos
Após o isolamento do protoplasto, você pode usá-lo para outras etapas.
Um protoplasto isolado pode absorver DNA muito bem. Por isso, é frequentemente usado como material de partida para plantas geneticamente modificadas, as chamadas plantas transgênicas .
O pré-requisito para uma planta transgênica é que ela contenha pelo menos um gene estranho. Para transferir esses genes, um protoplasto é infectado com a chamada agrobactéria (Agrobacterium tumefaciens). Esta é uma bactéria do solo capaz de se ligar a células vegetais sem parede celular.
Ele transfere parte de sua informação de plasmídeo para o genoma no núcleo da célula do protoplasto. A informação desnecessária para a célula vegetal permanece na agrobactéria. No entanto, o material genético transmitido da bactéria permite que a planta aprenda novas habilidades. Por exemplo, a resistência a antibióticos ou herbicidas ou ao frio e à seca pode aumentar em uma planta transgênica.
Um exemplo comum de cultura transgênica é a planta de milho geneticamente modificada . Através da combinação com a bactéria, forma-se uma toxina nesta planta, que atua como proteção contra insetos (= inseticida).
Protoplastenfusão
Não só é possível a combinação de protoplastos com a agrobactéria, mas também a fusão de dois ou mais protoplastos.
Você pode iniciar essa chamada fusão de protoplastos com um impulso elétrico ou químico. As membranas celulares de ambas as células se fundem (= fusão celular) e um chamado híbrido é criado. Se apenas as duas membranas celulares se fundirem, esse híbrido terá dois núcleos celulares. No entanto, se as membranas nucleares também se fundem durante a hibridização , forma-se uma célula com um núcleo mas com quatro conjuntos de cromossomas.
Em princípio, mesmo dois organismos que não podem ser cruzados entre si com uma parede celular podem ser fundidos um com o outro durante a fusão do protoplasto. Este também pode ser o caso de diferentes espécies, como tomates ou batatas. Em 1978, foi criado o chamado " Tomoffel " através da fusão de seus protoplastos . Além dos tomates, as batatas também são encontradas no solo desta planta.
plasmólise e deplasmólise
O protoplasto também desempenha um papel importante na chamada plasmólise , processo pelo qual a água é removida de uma célula vegetal em uma solução hipertônica por osmose. Como resultado, todo o protoplasto encolhe e a membrana celular pode se desprender da parede celular.
A deplasmólise é o processo correspondentemente oposto. A água se difunde para dentro da célula, o protoplasto aumenta e se liga novamente à parede celular e à membrana celular.