Protoplasto

O protoplasto, do grego antigo πρωτόπλαστος (prōtóplastos, "formado en primeiro lugar"^[1]), é un termo biolóxico proposto por Hanstein en 1880 para referirse á célula completa excluíndo a parede celular,^[2][3] pero actualmente ten varias definicións:

• Unha célula de planta, bacteria ou fungo á que se lle eliminou total ou parcialmente a parede celular utilizando medios mecánicos ou encimáticos. Ademais, debe facerse unha maior distinción no caso das bacterias, nas que pode haber:
  • Protoplastos: células bacterianas grampositivas ás que se lle eliminou completamente a parede celular.
  • Esferoplastos: células bacterianas gramnegativas ás que se lle eliminou parcialmente a parede celular.
• Máis xeralmente, unha unidade biolóxica que está composta dun núcleo e os materiais protoplásmicos que o rodean (polo que neste uso é moi similar a protoplasma).

Protoplastos de células de follas de petunia

Protoplastos do musgo Physcomitrella patens

Encimas para a preparación dos protoplastos

As paredes celulares están feitas dunha variedade de polisacáridos. Os protoplastos poden obterse degradando as paredes celulares cunha mestura de encimas apropiados para a degradación de polisacáridos:

Tipo de célula	Encima
Células vexetais	Celulase, pectinase, xilanase
Bacteria grampositiva	Lisozima (+EDTA)
Células fúnxicas	Quitinase

Despois da dixestión da parede celular, os protoplastos fanse moi sensibles ao estrés osmótico. Isto significa que a dixestión da parede celular e o almacenamente protoplástico debe ser feito nunha solución isotónica para impedir a rotura da membrana plasmática.

Usos dos protoplastos

Protoplasto fusionado (á esquerda), que contén tanto cloroplastos (de célula de folla) e un vacúolo coloreado (de pétalo).

Os protoplastos poden utilizarse para o estudo da bioloxía das membranas, incluíndo a captación de macromoléculas e virus. Tamén se utilizan na variación somaclonal.

Os protoplastos son amplamente usados para a transformación do ADN (para obter organismos modificados xeneticamente), dado que a parede celular bloquearía de estar presente o paso de ADN ao interior da célula.^[4] No caso de células de plantas, os protoplastos poden ser rexenerados dando plantas completas primeiro facéndoos crecer nun grupo de células de planta que se desenvolven orixinando un calo e despois pola rexeneración de brotes (cauloxénese) a partir do calo usando métodos de cultivo de tecidos vexetais.^[5] O crecemento de protoplastos en calos e a rexeneración de brotes require un adecuado balance de reguladores de crecemento de plantas nun medio de cultivo de tecidos que debe ser axeitado a cada especie de planta. A diferenza dos protoplastos de plantas vasculares, os protoplastos de musgos, como Physcomitrella patens, non necesitan fitohormonas para a súa rexeneración, nin forman un calo durante a rexeneración. En vez diso, rexenéranse directamente dando un protonema filamentoso, imitando unha espora de musgo en xerminación.^[6]

Os protoplastos poden tamén ser utilizados para a mellora vexetal, usando unha técnica chamada fusión de protoplastos. Os protoplastos de diferentes especies son inducidos a fusionarse usando un campo eléctrico ou unha solución de polietilenglicol.^[7] Esta técnica pode usarse para xerar un híbrido somático en cultivos de tecidos.

Adicionalmente, os protoplastos de plantas que expresan proteínas fluorescentes en certas células pode utilizarse para a Selección de Células Activada por Fluorescencia ou FACS (Fluorescence Activated Cell Sorting), na que só se reteñen as células que fluorescen a unha lonxitude de onda seleccionada. Entre outras cousas, esta técnica utilízase para illar tipos celulares específicos (por exemplo, as células estomáticas das follas, células do periciclo das raíces) para a investigación, como en transcriptómica.