Protoplast je to, co je v biotechnologii

Dnešní biotechnologie je předmětem důkladné pozornosti a zájmu obyčejných obyvatel. Několik pseudo-vědeckých publikací v médiích vyděsilo lidi. Rostlinná biotechnologie je založena na konceptu, který vůbec není strašidelný a naprosto přirozený. A toto je protoplast rostlinných buněk. Uvědomujíc si, že to, že jste se obeznámili s metodami rostlinné biotechnologie, všechny nálezy a úspěchy pokroku se vám nezdají tak zastrašující.

Všechny kromě shellu

Slovo "protoplast" je tvořeno spojením dvou řeckých slov pi-rho-Ātau-omicron- + pi-lambda-alfa-sigma-tau-osigmaf-, který v překladu znamená první a vzdělaný. Pro všechny rostlinné buňky, některé L-bakterie a mykoplasmy je protoplast celý obsah buňky, s výjimkou husté stěny tvořené převážně celulózou. Právě tato zeď dává rostlinných buněk sílu a tvaru, plnění role skeletu. Po jejím odstranění získáme buňku se svým obsahem, pokrytou měkkou membránou (plasmolemma) - to je protoplast rostlinné buňky.

Trochu historie

V biologické terminologii termín přišel v roce 1880 díky velkému německému botanickému mikrobiologovi Johannesovi Ludwigovi Emilovi Robertovi von Hansteinovi (1822-1880). Právě jeho práce položila základy celé botaniky - rostlinné embryologie. Od té doby se bioinženýrství výrazně posunulo. Fúzí protoplastů získal první hybrid dvou druhů tabáku americký biolog Peter Carlson v roce 1972. Ale jen v roce 1985 to bylo poprvé zaregistrován mutantní odrůdy rýže Mitsui bayosasa №1 a rýže Hatsuyumi pozdní odrůdy, vybrané jsou japonský biolog s protoplastů.

Vlastnosti a vlastnosti

Specifické vlastnosti rostlinné buňky bez obalu jsou důležité pro rostliny v procesech mitózy a meiózy. Pouze v nepřítomnosti obálky jsou buňky rozděleny a diferencovány na strukturní složky tkání. Vlastností protoplazmatické buňky je její totipotency (více možností). Protoplasty buňky jsou schopny regenerovat obálku a v štěpení vytvářejí kalus (skupinu dediferencovaných buněk), tvořící celý organismus. Navíc je protoplast aktivně vyměňující strukturu s prostředím (proteiny, lipoproteiny a nukleové kyseliny). Tyto vlastnosti protoplastů jsou využívány biotechnology a genetickými inženýry.

Struktura protoplastů

Rostlinná buňka bez obálky, protoplast, je obvykle rozdělena na protoplazma a buněčnou membránu. Protoplasma zahrnuje:

• Hyaloplasm (koloidní systém sestávající z 90-95% vody a dispergované složky - bílkoviny, tuky, uhlohydráty, nukleové kyseliny a rozpuštěné anorganické sloučeniny).
• Jádro (intracelulární membránová struktura s chromozomy).
• Organely (mitochondrie, cytoplazmatická síť, Golgiho aparát, vznik dutinek, centrioles, ribozomy) a plastidy (chloroplasty, chromoplastů a leucoplasts).

Všechny organely a plastidy jsou považovány za deriváty protoplastů.

Pohyb a funkce

Protoplast je komplikovaný a velmi odlišný pro různé rostlinné tkáně. Navíc se jeho obsah neustále pohybuje rotačně nebo ve směru proudění, zajišťuje dopravu látek v buňce a podporuje výměnné procesy. Celý život buňky je koncentrován v protoplastu. Vzhledem k tomu, že začíná život buňky (v dělení), nese všechny životní procesy a tím život určitého článku (dehydratace a smrt) končí.

Izolace protoplastů

Existuje několik způsobů, jak izolovat protoplasty. Jedná se o:

• Mechanická - stěna buněk je řezána a protoplast opouští ve středu. Moderní mechanické metody jsou poměrně rozmanité, ale všechny mají nevýhody: nízká produktivita, je to velmi náročný a zdlouhavý proces.
• Enzymatické - odstranění protoplastů probíhá pomocí enzymů (celulázy, hemicelluázy, pektinázy). V tomto případě není protoplast poškozen nebo dehydratován. Jedná se o rychlý a produktivní způsob (od 1 gramu tkáně vylučuje až 10 milionů protoplastů).

Tento proces je rozdělen do tří fází: enzymatické ošetření, řádná izolace protoplastů a jejich oddělení od poškozených zbytků.

A co dál?

Po izolaci protoplastů buněk procházejí kultivací a pak jsou připraveni pracovat v oblasti biotechnologie. Regenerace a vývoj rostliny probíhá buď embryogenezí nebo tvorbou kalusu. K dosažení vývoje těla může být přidání hormonů (auxiny a cytokininy), které indukují morfogenezi rostlinného organismu. Důležitými faktory v těchto procesech jsou druhová specifičnost objektu, způsob separace protoplastů a hustota jejich výsevu, složení očkovacího média.

Objekt výstavby

Oblasti použití izolovaných protoplastů v biotechnologii zahrnují teoretické i praktické aspekty, a to:

• Umožňuje studovat strukturu a chemii samotné buněčné stěny, když je zničena a syntetizována.
• S jejich pomocí studují vlastnosti plazmatu a povahu transmembránové dopravy.
• Možnost měkké izolace buněčných organel a jejich studium.
• Studium diferenciace totipotentních buněk, jaderné a hyaloplazmatické interakce.
• Získání a studium somatických hybridních buněk.
• Zavedení cizích organel do struktury buněk.
• Studium mechanismu transgenese (zavedení cizích genů).

Genetické inženýrství rostlin

Moderní věda dnes pracuje na následujících oblastech bioinženýrských technologií v rostlinné výrobě:

• Příprava rostlin odolných vůči různým herbicidům.
• Vývoj odolnosti rostlin vůči hmyzích škůdcům.
• Zvyšte výnosy.
• Zvyšování odolnosti plodin vůči nepříznivým podmínkám prostředí.
• Zvyšte účinnost asimilace mikroelementů rostlinami.

A to je daleko od úplného seznamu úkolů, které bioengineři zemí světa nastavují.

Několik překvapivých skutečností

Vědci pracují na přenosu jahod nebo jablek do genu afrického rostliny Dioscoreophyllum cumminisii, který je zodpovědný za syntézu proteinů tisíckrát sladších než sacharóza. Vzhledem k tomu, že pro sladkost v tomto případě je bílkovina, ne sacharid, je to skutečně nález pro všechny osoby s diabetem.

Modré chryzantémy a růže, zelené lilie, fialové tulipány - květiny, které dnes nikdo nepřekvapí. Oranžová jablka pomeranče jsou stále zvědavost.

Existují již topoly, které odstraňují až 91% trichlorethylenu z roztoku a to je hlavní složka znečištění podzemních vod. Vědci pracují na odstraňování rostlin, které mohou absorbovat více uhlíku ze vzduchu a ukládat je v kořenech - což by mělo snížit rychlost vývoje skleníkových efektů na planetě.

Ale budeme léčit nemoci tím, že budeme jíst banány. Existují studie, které dokazují, že modifikovaný patogen je zaveden do mladého stromu, buňky stromu syntetizují proteiny tohoto viru. Takže po kousnutí takového banánu můžete předpokládat, že jste si představili očkovací látku proti této chorobě.

Zlatá rýže, na rozdíl od obvyklého, obsahuje sacharid beta-karoten, jako u mrkve. Pro lidi, kteří nemají vitamín A v potravinách (esenciální aminokyseliny), je to jen bohoslužba.

Pentagon (USA) v roce 2003 udělil biotechnologům, kteří přinesli řadu borovice, která mění barvu při vystavení toxickým chemickým látkám biologické a antropogenní povahy.

Všechna úspěchy vědy přinášejí lidem jak výhody, tak i dlouhodobé změny v ekosystému planety. Proto je ve všech zemích tolik legislativních aktů a institucí, které tento průmysl ovládají. V Rusku je základem výzkumu a sledování jejich výsledků Federální ústav "Ústav obecné genetiky pojmenovaný podle NI Vavilova" Ruské akademie věd v Petrohradě. A od 1. července tohoto roku povinná registrace všech geneticky modifikovaných organismů a produktů v souladu se zákonem Ruské federace č. 358 ze dne 3. července 2016. Při změně přírody si musíme pamatovat, že již byla vynalezena a vyvážena dlouho před námi a na našem vzhledu na této planetě. Pozornost v akci je prioritou a mottem moderního genetického inženýrství.