Protoplast je tisto, kar je v biotehnologiji

Današnja biotehnologija je predmet pozornosti in zanimanja običajnih prebivalcev. Več pseudo-znanstvenih publikacij v medijih prestraši ljudi. Biotehnologija rastlin temelji na konceptu, ki sploh ni zastrašujoč in popolnoma naraven. In to je protoplast rastlinskih celic. Zavedajoč se, da se to, po seznanitvi z metodami rastlinske biotehnologije, vse ugotovitve in dosežki napredka ne zdijo tako zastrašujoče za vas.

Vse razen lupine

Beseda "protoplast" nastane s fuzijo dveh grških besed pi-rho-ptau-omikron- + pi-lambda-alfa-sigma-tau-puščava-, kar v prevodu pomeni prvo in izobraženo. Za vse rastlinske celice, nekatere L-bakterije in mikoplazme, protoplast je celotna vsebina celice, razen za gosto steno, oblikovano predvsem iz celuloze. To steno daje rastlinske celice moč in obliko, ki opravljajo vlogo okostja. Po odstranitvi dobimo celico z vso vsebino, prekrito z mehko membrano (plazmolemijo) - to je protoplast rastlinske celice.

Malo zgodovine

V biološki terminologiji je bil izraz leta 1880 zahvaljujoč velikemu nemškemu botaniku mikrobiologu Johannesu Ludwigu Emilu Robertu von Hansteinu (1822-1880). Njegovo delo je postavilo temelj celotne veje botanike - rastlinske embriologije. Od takrat se je industrija bioindustrije močno preselila. Z združitvijo protoplastov je ameriški biolog Peter Carlson leta 1972 prejel prvi hibrid dveh vrst tobaka. Vendar pa je šele leta 1985 prvič izbrana mutantna sorta riža Mitsui Baiosas No. 1 in pokojna sorta Hatsuyumi, ki sta ju izbrali japonski biologi z uporabo protoplastov.

Značilnosti in lastnosti

Specifične lastnosti rastlinske celice brez ovojnice so pomembne za rastlino v procesih mitoze in mejoze. Samo v odsotnosti ovojnice so celice razdeljene in se razlikujejo v strukturne sestavine tkiv. Značilnost protoplazmatične celice je njena tototipost (več možnosti). Protoplasti celice so sposobni regenerirati ovojnico in v fisiji tvorijo kalus (skupino dediferenciranih celic), ki tvorijo celoten organizem. Poleg tega je protoplast aktivno izmenjalna struktura z okoljem (beljakovine, lipoproteini in nukleinske kisline). Te značilnosti protoplastov uporabljajo biotehnologi in genetski inženirji.

Struktura protoplastov

Rastlinska celica brez ovojnice, protoplasta, je običajno razdeljena v protoplazmo in celično membrano. Protoplazma vključuje:

• Hialoplazem (koloidni sistem, sestavljen iz 90-95% vode in dispergirane komponente - beljakovine, maščobe, ogljikovi hidrati, nukleinske kisline in raztopljene anorganske spojine).
• Core (intracelularna membranska struktura s kromosomi).
• Organeles (mitohondrija, citoplazemska mreža, Golgi kompleks, vakuole, centriole, ribosomi) in plastide (kloroplasti, levkoplasti ali kromoplasti).

Vsi organeli in plastidi se štejejo za derivate protoplastov.

Gibanje in funkcije

Protoplast je zapleten in zelo različen za različna rastlinska tkiva. Poleg tega se njene vsebine nenehno premikata bodisi rotacijsko ali pretočno, s čimer se zagotavlja prenos snovi v celico in pospešuje proces izmenjave. Celotno življenje celice se koncentrira v protoplast. Ker začne življenje celic (v delitvi), nosi vse življenjske procese in z njim se konča življenje določene celice (dehidracija in smrt).

Izolacija protoplastov

Obstaja več načinov za izolacijo protoplastov. To so:

• Mehansko - celična stena se razreže in protoplast zapusti v sredo. Sodobne mehanske metode so precej raznolike, vendar imajo vsi pomanjkljivosti: nizka produktivnost, to je zelo zahteven in dolgotrajen proces.
• Enzimski - odstranitev protoplastov se pojavi s pomočjo encimov (celulaza, hemicelulaza, pektinaza). V tem primeru protoplasta ni poškodovana ali dehidrirana. To je hiter in produktiven način (od 1 g tkiva loči do 10 milijonov protoplastov).

Ta proces je razdeljen na tri faze: encimsko obdelavo, ustrezno izolacijo protoplastov in njihovo ločevanje s poškodovanimi ostanki.

In kaj je naslednje?

Po izolaciji protoplastov celic se obdelujejo, nato pa so pripravljeni delati na področju biotehnologije. Regeneracija in razvoj rastline poteka bodisi z embriogenezo bodisi s tvorbo kalusa. Za doseganje razvoja telesa je lahko dodajanje hormonov (avuxinov in citokininov), ki povzročata morfogenezo rastlinskega organizma. In pomembni dejavniki v teh procesih so specifičnost vrste objekta, metoda protoplastne ločitve in gostota njihove setve, sestava semenskega medija.

Cilj gradnje

Področja uporabe izoliranih protoplastov v biotehnologiji vključujejo teoretične in praktične vidike, in sicer:

• Pustiti, da preuči strukturo in kemijo samega celičnega stene, ko se uniči in sintetizira.
• Z njihovo pomočjo proučujejo lastnosti plazmaleme in naravo transmembranskega transporta.
• Možnost mehke izolacije celičnih organelov in njihovih študij.
• Študija diferenciacije totipotentnih celic, jedrskih in hialoplazemskih interakcij.
• Pridobivanje in proučevanje somatskih hibridnih celic.
• Uvajanje tujih organelov v strukturo celic.
• Študija mehanizma transgeneze (uvajanje tujih genov).

Genetsko inženirstvo rastlin

Sodobna znanost danes deluje na naslednjih področjih bioenergetskih tehnologij v rastlinski pridelavi:

• Priprava rastlin, odpornih na različne herbicide.
• Razvoj odpornosti rastlin na škodljivce insektov.
• Povečanje pridelka.
• Povečanje odpornosti pridelkov na škodljive okoljske pogoje.
• Povečajte učinkovitost mikroelementne asimilacije s strani rastlin.

In to je daleč od celotnega seznama nalog, ki jih biogospodarje držav po svetu postavljajo sami.

Nekaj ​​presenetljivih dejstev

Znanstveniki se trudijo prenesti na jagode ali jabolka gen afriške rastline Dioscoreophyllum cumminisii, ki je odgovoren za sintezo beljakovin na tisočekrat slajši od saharoze. Ker je za sladkost v tem primeru beljakovine, ne ogljikovih hidratov, to resnično najdemo za vse ljudi s sladkorno boleznijo.

Modre krizanteme in vrtnice, zeleni lilije, vijolični tulipani - cvetovi, ki jih danes nihče ne preseneča. Oranžna jabolka pomaranče so še vedno radovednost.

Že sedaj so topoli, ki iz raztopine odstranijo do 91% trikloroetilena in to je glavna sestavina onesnaženja podtalnice. Znanstveniki se ukvarjajo z odstranjevanjem rastlin, ki lahko absorbirajo več ogljika iz zraka in jih shranijo v korenine - to bi moralo zmanjšati stopnjo razvoja učinka tople grede na planetu.

Toda bolezen bomo zdravili z jedjo banan. Že študije že dokazujejo, da ko je spremenjeni patogen uveden v mlado drevo, celice drevesa sintetizirajo proteine ​​tega virusa. Tako lahko po ugrizanju takšne banane predpostavljate, da ste sami predstavili cepivo proti tej bolezni.

Zlati riž, za razliko od običajnega, vsebuje ogljikov hidrat beta-karoten, kot v korenčku. Za ljudi, pri katerih v hrani ni vitamina A (esencialne aminokisline), je to le bogosreda.

Pentagon (ZDA) je leta 2003 podelil biotehnologe, ki so prinesli raznovrstnost borov, ki spreminjajo barvo, kadar so izpostavljene strupenim kemijskim snovem biološke in antropogene narave.

Vsi dosežki znanosti prinašajo ljudem koristi in pomenijo dolgoročne spremembe v ekosistemu planeta. Zato je v vseh državah toliko zakonodajnih aktov in institucij, ki nadzorujejo to industrijo. V Rusiji so osnova za raziskave in spremljanje njihovih rezultatov zvezna ustanova "Inštitut za splošno genetiko imenom NI Vavilov" Ruske akademije znanosti v Sankt Peterburgu. In od 1. julija letos obvezna registracija vseh gensko spremenjenih organizmov in izdelkov v skladu z zakonom Ruske federacije št. 358 z dne 3. julija 2016. Spremeniti naravo, se moramo spomniti, da je bil že izumljen in uravnotežen že pred nami in našim nastopom na tem planetu. Previdnost v akciji je prednostna naloga in moto sodobnega genskega inženiringa.