Η βασική διαφορά μεταξύ πρωτοπλάστες και σφαιροπλάστες είναι ότι οι πρωτοπλάστες είναι φυτικά ή μικροβιακά κύτταρα που δημιουργούνται με την πλήρη απογύμνωση του κυτταρικού τοιχώματος, ενώ οι σφαιροπλάστες είναι φυτικά ή μικροβιακά κύτταρα που παράγονται με μερική απογύμνωση του κυτταρικού τοιχώματος.
Ένα κυτταρικό τοίχωμα είναι ένα δομικό και αμυντικό στρώμα που περιβάλλει ορισμένους τύπους κυττάρων. Βρίσκεται έξω από την κυτταρική μεμβράνη. Μπορεί να είναι σκληρό, εύκαμπτο ή άκαμπτο. Το κυτταρικό τοίχωμα παρέχει κανονικά δομική υποστήριξη και προστασία στα κύτταρα. Επιπλέον, μπορεί να λειτουργήσει ως μηχανισμός φιλτραρίσματος. Τα κυτταρικά τοιχώματα απουσιάζουν στα ζωικά κύτταρα. Αλλά τα κυτταρικά τοιχώματα υπάρχουν σε άλλους οργανισμούς όπως τα φύκια, οι μύκητες, τα φυτά και τα βακτήρια. Οι πρωτοπλάστες και οι σφαιροπλάστες είναι δύο αλλοιωμένες μορφές φυτικών ή μικροβιακών κυττάρων από τα οποία έχει αφαιρεθεί πλήρως ή μερικώς το κυτταρικό τοίχωμα.
Τι είναι οι Πρωτοπλάστες;
Οι πρωτοπλάστες παράγονται με την απογύμνωση του κυτταρικού τοιχώματος από φυτικά, βακτηριακά ή μυκητιακά κύτταρα με μηχανικά, χημικά ή ενζυματικά μέσα. Ο πρωτοπλάστης είναι ένας βιολογικός όρος που επινοήθηκε από τον Hanstein για πρώτη φορά το 1880. Υπάρχουν διαφορετικά ένζυμα που είναι διαθέσιμα κατά την απομόνωση του πρωτοπλάστη με ενζυματικά μέσα. Τα κυτταρικά τοιχώματα αποτελούνται συνήθως από μια ποικιλία πολυσακχαριτών. Οι πρωτοπλάστες μπορούν να δημιουργηθούν με αποικοδόμηση των κυτταρικών τοιχωμάτων με ένα μείγμα κατάλληλων ενζύμων αποικοδόμησης πολυσακχαριτών. Παραδείγματα μερικών από αυτά τα ένζυμα είναι η κυτταρινάση, η πηκτινάση, η ξυλανάση (φυτικά κύτταρα), η λυσοζύμη, η Ν, ο-διακετυλομουραμιδάση, η λυσοσταφίνη (θετικά κατά gram βακτήρια) και η χιτινάση (κύτταρα μυκήτων). Μετά την επακόλουθη πέψη του κυτταρικού τοιχώματος, ο πρωτοπλάστης γίνεται πολύ ευαίσθητος στο οσμωτικό στρες. Επομένως, η πέψη του κυτταρικού τοιχώματος και η αποθήκευση πρωτοπλάστη πρέπει να εκτελούνται σε ισοτονικό διάλυμα για να αποφευχθεί η ρήξη της πλασματικής μεμβράνης.
Εικόνα 01: Πρωτοπλάστες
Επιπλέον, οι πρωτοπλάστες είναι πολύτιμα ερευνητικά εργαλεία που μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών. Οι εφαρμογές των πρωτοπλαστών είναι μια μελέτη της βιολογίας της μεμβράνης, των σωματοκλωνικών παραλλαγών στους φυτικούς ιστούς, του μετασχηματισμού DNA, της αναπαραγωγής φυτών (υβριδική καλλιέργεια ιστών) και της διαλογής κυττάρων ενεργοποιημένης με φθορισμό (FACS).
Τι είναι οι σφαιροπλάστες;
Οι σφαιροπλάστες είναι φυτικά ή μικροβιακά κύτταρα που παράγονται με μερική απογύμνωση των κυτταρικών τοιχωμάτων. Οι σφαιροπλάστες κατασκευάζονται συνήθως από βακτηριακά κύτταρα όπως τα αρνητικά κατά Gram βακτήρια και τα κύτταρα μυκήτων όπως οι ζυμομύκητες. Οι σφαιροπλάστες διατηρούν μόνο ένα μέρος του κυτταρικού τους τοιχώματος. Στην περίπτωση των αρνητικών κατά Gram βακτηριακών σφαιροπλάστες, το συστατικό πεπτιδογλυκάνης του κυτταρικού τοιχώματος έχει αφαιρεθεί, αλλά το συστατικό της εξωτερικής μεμβράνης δεν έχει αφαιρεθεί. Η μέθοδος που χρησιμοποιείται για τον σχηματισμό σφαιροπλάστου εξαρτάται από τον τύπο του κυττάρου. Τα μυκητιακά κύτταρα μπορούν να σχηματιστούν μετά από επεξεργασία με χιτινάση, λυτικάση ή β γλυκουρονιδάση, ενώ τα φυτικά κύτταρα σχηματίζουν σφαιροπλάστες μετά από επεξεργασία με πηκτινάση, κυτταρινάση και ξυλανάση. Επιπλέον, οι βακτηριακές σφαιροπλάστες σχηματίζονται μετά από θεραπεία με αντιβιοτικά όπως η φωσφομυκίνη, η βανκομυκίνη, η μοενομυκίνη, η λακτιβικίνη και τα αντιβιοτικά β-λακτάμης. Τα Gram-αρνητικά βακτήρια μπορούν επίσης να αντιμετωπιστούν με λυσοζύμη παρουσία EDTA για να σχηματίσουν σφαιροπλάστες.
Εικόνα 02: Σφαιροπλάστες
Οι διάφορες εφαρμογές των σφαιροπλαστών περιλαμβάνουν την ανακάλυψη αντιβιοτικών που αναστέλλουν τη βιοσύνθεση του κυτταρικού τοιχώματος, τη μελέτη της λειτουργίας των βακτηριακών διαύλων ιόντων μέσω μιας τεχνικής που ονομάζεται σύσφιξη επιθέματος, διαμόλυνση ζωικών κυττάρων και διευκόλυνση της κυτταρικής λύσης.
Ποιες είναι οι ομοιότητες μεταξύ πρωτοπλάστων και σφαιροπλάστες;
- Οι πρωτοπλάστες και οι σφαιροπλάστες είναι δύο αλλοιωμένες μορφές φυτικών ή μικροβιακών κυττάρων από τα οποία έχει αφαιρεθεί πλήρως ή μερικώς το κυτταρικό τοίχωμα.
- Και τα δύο έχουν σφαιρικό σχήμα.
- Και τα δύο είναι εξαιρετικά ευαίσθητα σε οσμωτική και μηχανική κρούση.
- Η πέψη και η αποθήκευση του κυτταρικού τοιχώματος και των δύο πρέπει να εκτελούνται σε ισοτονικό διάλυμα για να αποφευχθεί η ρήξη της πλασματικής μεμβράνης.
- Κανονικά παρασκευάζονται σε εργαστηριακές συνθήκες.
- Έχουν μεγάλη γκάμα εφαρμογών.
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ πρωτοπλάστες και σφαιροπλάστες;
Οι πρωτοπλάστες είναι φυτικά ή μικροβιακά κύτταρα που δημιουργούνται με πλήρη απογύμνωση του κυτταρικού τοιχώματος, ενώ οι σφαιροπλάστες είναι φυτικά ή μικροβιακά κύτταρα που παράγονται με μερική απογύμνωση του κυτταρικού τοιχώματος. Έτσι, αυτή είναι η βασική διαφορά μεταξύ πρωτοπλάστων και σφαιροπλαστών. Επιπλέον, οι πρωτοπλάστες οριοθετούνται από μία μόνο μεμβράνη, ενώ οι σφαιροπλάστες οριοθετούνται από δύο μεμβράνες.
Το παρακάτω infographic παρουσιάζει τις διαφορές μεταξύ πρωτοπλαστών και σφαιροπλαστών σε μορφή πίνακα για σύγκριση δίπλα-δίπλα.
Σύνοψη – Πρωτοπλάστες εναντίον Σφαιροπλάστες
Οι πρωτοπλάστες και οι σφαιροπλάστες αναφέρονται σε αλλοιωμένες μορφές φυτικών, βακτηριακών ή μυκητιακών κυττάρων. Οι πρωτοπλάστες είναι φυτικά ή μικροβιακά κύτταρα που δημιουργούνται με πλήρη απογύμνωση του κυτταρικού τοιχώματος, ενώ οι σφαιροπλάστες είναι φυτικά ή μικροβιακά κύτταρα που παράγονται με μερική απογύμνωση του κυτταρικού τοιχώματος. Έτσι, αυτό συνοψίζει τη διαφορά μεταξύ πρωτοπλάστων και σφαιροπλαστών.
