Protoplast este ceea ce este în biotehnologie

Biotehnologia de astăzi este subiectul unei atenții și interese deosebite între locuitorii obișnuiți. Mai multe publicații pseudo-științifice din mass-media sperie oamenii. Biotehnologia plantelor se bazează pe un concept care nu este deloc înfricoșător și absolut natural. Și acesta este protoplastia celulelor de plante. Realizând că, după ce ați luat cunoștință de metodele de biotehnologie a plantelor, toate descoperirile și realizările progresului nu vă vor părea atât de intimidante.

Toate, cu excepția cochiliei

Cuvântul "protoplast" este format din fuziunea a două cuvinte grecești pi-rho-Ātau-omicron- + pi-lambda-alfa-sigma-tau-osigmaf-, care în traducere înseamnă primul și educat. Pentru toate celulele de plante, unele bacterii L și micoplasme, protoplastul este întregul conținut al celulei, cu excepția unui perete dens format în principal din celuloză. Este acest zid care dă celule de plante forță și formă, îndeplinind rolul scheletului. După îndepărtare, primim o celulă cu tot conținutul, acoperită cu o membrană moale (plasmolemma) - acesta este protoplastia celulei de plante.

Un pic de istorie

În terminologia biologică, termenul a venit în 1880, datorită marelui botanist german, microbiolog Robert Johannes Ludwig, Emil von Hanstein (1822-1880). Lucrarea sa a pus bazele unei întregi ramuri de botanică - embriologia plantelor. De atunci, industria bioinginerie a avansat mult. Prin fuziunea protoplaștilor, primul hibrid de două tipuri de tutun a fost primit de biologul american Peter Carlson în 1972. Dar numai în 1985 a fost înregistrat pentru prima dată soiuri mutante de orez Mitsui bayosasa №1 și orez Hatsuyumi soi târziu, selectat sunt biolog japonez cu protoplaștii.

Caracteristici și calități

Proprietățile specifice unei celule vegetale fără un înveliș sunt importante pentru plante în procesele de mitoză și meioză. Numai în absența unui plic, celulele sunt împărțite și diferențiate în componente structurale ale țesuturilor. O caracteristică a celulei protoplasmice este proprietatea (multiple posibilități). Protoplastele celulei sunt capabile de regenerarea plicului, iar în fisiune formează calus (un grup de celule dediferențiate), formând întregul organism. În plus, protoplastul este o structură activă de schimbare a mediului (proteine, lipoproteine ​​și acizi nucleici). Aceste caracteristici ale protoplastelor sunt folosite de biotehnologi și ingineri genetici.

Structura protoplastică

O celulă de plante fără plic, un protoplast, este de obicei împărțită în protoplasm și o membrană celulară. Protoplasm include:

• Hialoplasma (un sistem coloidal care conține 90-95% apă și o componentă dispersată - proteine, grăsimi, carbohidrați, acizi nucleici și compuși anorganici dizolvați).
• Core (structură de membrană intracelulară cu cromozomi).
• Organelles (mitocondriile, rețeaua citoplasmatică, complexul Golgi, vacuole, centrioli, ribozomi) și plastide (cloroplaste, leucoplaste sau cromoplaste).

Toate organele și plastidele sunt considerate a fi derivați de protoplast.

Mișcare și funcții

Protoplastul este complicat și foarte diferit pentru diferitele țesuturi vegetale. În plus, conținutul său se mișcă în mod constant fie rotativ, fie în flux, asigurând transportul de substanțe în celulă și promovând procesele de schimb. Întreaga viață a celulei este concentrată în protoplastie. Deoarece începe viața celulelor (în diviziune), ea poartă toate procesele vieții și, odată cu aceasta, se termină viața unei anumite celule (deshidratarea și moartea).

Izolarea protoplastelor

Există mai multe modalități de a izola protoplastele. Acestea sunt:

• Mecanică - peretele celular este tăiat, iar protoplastia pleacă miercuri. Metodele mecanice moderne sunt destul de diverse, dar toate au dezavantaje: productivitate scăzută, acesta este un proces extrem de durabil și dureros.
• Enzimatic - îndepărtarea protoplastelor are loc cu ajutorul enzimelor (celulază, hemicelulază, pectinază). În acest caz, protoplastia nu este deteriorată sau deshidratată. Acesta este un mod rapid și productiv (de la 1 gram de țesut secretă până la 10 milioane de protoplaști).

Acest proces este împărțit în trei etape: tratamentul enzimatic, izolarea corespunzătoare a protoplaștilor și separarea lor de reziduurile deteriorate.

Și ce urmează?

După izolarea celulelor protoplaste, ele cultivă, iar apoi acestea sunt gata să lucreze în domeniul biotehnologiei. Regenerarea și dezvoltarea plantei apar fie prin embriogeneză, fie prin formarea de calus. Pentru a realiza o dezvoltare a organismului poate fi prin adăugarea de hormoni (auxine și citochinine) care induc morfogeneza organismului vegetal. Și factori importanți în aceste procese sunt specificitatea speciilor obiectului, metoda de izolare a protoplaști și densitatea lor însămânțare, mediul de însămânțare compoziție.

Obiectul de construcție

Domeniile de aplicare a protoplastelor izolate în biotehnologie includ aspecte teoretice și practice, și anume:

• Lăsați să studieze structura și chimia peretelui celular în sine când este distrus și sintetizat.
• Cu ajutorul lor, ei studiază proprietățile plasmalemului și natura transportului transmembranar.
• Posibilitatea de izolare moale a organelurilor celulare și studiul lor.
• Studiul diferentierii celulelor totipotent, interactiuni nucleare si hialoplasmice.
• Obținerea și studierea celulelor hibride somatice.
• Introducerea organelor străine în structura celulelor.
• Studiul mecanismului de transgeneză (introducerea de gene străine).

Ingineria genetică a plantelor

Știința modernă lucrează astăzi pe următoarele domenii ale tehnologiilor de bioindustrializare în producția vegetală:

• Prepararea plantelor rezistente la diferite erbicide.
• Dezvoltarea rezistenței plantelor la insectele dăunătoare.
• Creșteți randamentul culturilor.
• Creșterea rezistenței culturilor la condițiile de mediu nefavorabile.
• Creșterea eficienței asimilarii microelementelor de către plante.

Și acest lucru este departe de o listă completă a sarcinilor pe care bioengineerii din țările din întreaga lume se stabilesc.

Câteva fapte surprinzătoare

Oamenii de știință lucrează pentru a transfera la căpșuni sau mere gena plantei africane Dioscoreophyllum cumminisii, care este responsabilă pentru sinteza de proteine ​​de mii de ori mai dulce decât sucroza. Deoarece pentru dulciuri în acest caz este o proteină, nu un carbohidrat, aceasta este cu adevărat o descoperire pentru toți oamenii cu diabet.

crizanteme albastre și trandafiri, crin verde, lalele mov - flori că astăzi nimeni nu este surprins. Orange portocalele merelor sunt încă o curiozitate.

Există deja plopi care elimină până la 91% tricloretilenă din soluție, și aceasta este componenta principală a poluării apelor subterane. Oamenii de știință lucrează la îndepărtarea plantelor care pot absorbi mai mult carbon din aer și le pot stoca în rădăcini - aceasta ar trebui să reducă rata de dezvoltare a efectului de seră de pe planetă.

Dar vom trata bolile consumând banane. Există deja studii care demonstrează că atunci când un patogen modificat este introdus într-un copac tânăr, celulele copacului sintetizează proteinele acestui virus. Astfel, după mușcarea unei astfel de banane, puteți presupune că v-ați prezentat un vaccin împotriva acestei boli.

Orezul de orez, spre deosebire de cel obișnuit, conține carbohidrați carbohidrați, ca și morcovii. Pentru persoanele în care nu există vitamina A în alimente (aminoacizi esențiali), este vorba numai de un zeu.

În 2003, Pentagonul (SUA) a acordat biotehnologilor care au adus o varietate de pin care schimba culoarea atunci când este expus la substanțe chimice toxice de natură biologică și antropică.

Toate realizările științei aduc oamenilor atât beneficii, cât și schimbări pe termen lung în ecosistemul planetei. De aceea, în toate țările există atât de multe acte legislative și instituții care controlează această industrie. În Rusia, baza de cercetare și de monitorizare a rezultatelor lor este Institutul Federal "Institutul de Genetică Generală numit după NI Vavilov" al Academiei de Științe a Rusiei din Sankt Petersburg. Și din 1 iulie a acestui an, înregistrarea obligatorie a tuturor organismelor și produselor modificate genetic în conformitate cu legea Federației Ruse nr. 358 din 3 iulie 2016. Schimbând natura, trebuie să ne amintim că a fost deja inventată și echilibrată cu mult înainte de noi și de apariția noastră pe această planetă. Atenția în acțiune este prioritatea și motto-ul ingineriei genetice moderne.