Der Hauptunterschied zwischen Protoplasten und Sphäroplasten besteht darin, dass Protoplasten Pflanzen- oder Mikrobenzellen sind, die durch vollständiges Ablösen der Zellwand erzeugt werden, während Sphäroplasten Pflanzen- oder Mikrobenzellen sind, die durch teilweises Ablösen der Zellwand erzeugt werden.
Eine Zellwand ist eine strukturelle und defensive Schicht, die einige Arten von Zellen umgibt. Es befindet sich außerhalb der Zellmembran. Es kann zäh, flexibel oder starr sein. Die Zellwand bietet normalerweise strukturelle Unterstützung und Schutz für die Zellen. Darüber hinaus kann es als Filtermechanismus wirken. Zellwände fehlen in tierischen Zellen. Zellwände sind aber auch in anderen Organismen wie Algen, Pilzen, Pflanzen und Bakterien vorhanden. Protoplasten und Sphäroplasten sind zwei veränderte Formen pflanzlicher oder mikrobieller Zellen, bei denen die Zellwand vollständig oder teilweise entfernt wurde.
Was sind Protoplasten?
Protoplasten werden erzeugt, indem die Zellwand von Pflanzen-, Bakterien- oder Pilzzellen durch mechanische, chemische oder enzymatische Mittel abgestreift wird. Protoplast ist ein biologischer Begriff, der erstmals 1880 von Hanstein geprägt wurde. Für die enzymatische Isolierung von Protoplast stehen verschiedene Enzyme zur Verfügung. Die Zellwände bestehen normalerweise aus einer Vielzahl von Polysacchariden. Die Protoplasten können durch Abbau der Zellwände mit einer Mischung geeigneter Polysaccharid-abbauender Enzyme erzeugt werden. Beispiele für einige dieser Enzyme sind Cellulase, Pectinase, Xylanase (Pflanzenzellen), Lysozym, N,O-Diacetylmuramidase, Lysostaphin (grampositive Bakterien) und Chitinase (Pilzzellen). Nach dem anschließenden Abbau der Zellwand wird der Protoplast sehr empfindlich gegenüber osmotischem Stress. Daher müssen der Zellwandverdau und die Protoplastenlagerung in einer isotonischen Lösung durchgeführt werden, um einen Bruch der Plasmamembran zu verhindern.
Abbildung 01: Protoplasten
Darüber hinaus sind Protoplasten wertvolle Forschungswerkzeuge, die in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt werden können. Die Anwendungen von Protoplasten sind eine Untersuchung der Membranbiologie, somaklonale Variationen in Pflanzengeweben, DNA-Transformation, Pflanzenzüchtung (Hybrid-Gewebekultur) und fluoreszenzaktivierte Zellsortierung (FACS).
Was sind Sphäroplasten?
Sphäroplasten sind Pflanzen- oder Mikrobenzellen, die durch teilweises Ablösen von Zellwänden entstehen. Sphäroplasten werden normalerweise aus Bakterienzellen wie gramnegativen Bakterien und Pilzzellen wie Hefen hergestellt. Sphäroplasten beh alten nur einen Teil ihrer Zellwand. Im Fall von gramnegativen bakteriellen Sphäroplasten wurde die Peptidoglycan-Komponente der Zellwand entfernt, aber die äußere Membrankomponente wurde nicht entfernt. Das Verfahren, das zur Bildung von Sphäroplasten verwendet wird, hängt von der Art der Zelle ab. Pilzzellen können sich nach Behandlung mit Chitinase, Lyticase oder β-Glucuronidase bilden, wohingegen Pflanzenzellen nach Behandlung mit Pektinase, Cellulase und Xylanase Sphäroplasten bilden. Darüber hinaus werden bakterielle Sphäroplasten nach Behandlung mit Antibiotika wie Fosfomycin, Vancomycin, Moenomycin, Lactivicin und β-Lactam-Antibiotika gebildet. Gramnegative Bakterien können auch mit Lysozym in Gegenwart von EDTA behandelt werden, um Sphäroplasten zu bilden.
Abbildung 02: Sphäroplasten
Die verschiedenen Anwendungen von Sphäroplasten umfassen die Entdeckung von Antibiotika, die die Zellwandbiosynthese hemmen, die Untersuchung der Funktion bakterieller Ionenkanäle durch eine Technik namens Patch-Clamping, die Transfektion tierischer Zellen und die Erleichterung der Zelllyse.
Was sind die Ähnlichkeiten zwischen Protoplasten und Sphäroplasten?
- Protoplasten und Sphäroplasten sind zwei veränderte Formen pflanzlicher oder mikrobieller Zellen, bei denen die Zellwand vollständig oder teilweise entfernt wurde.
- Beide sind kugelförmig.
- Beide sind extrem empfindlich gegenüber osmotischen und mechanischen Schocks.
- Der Zellwandaufschluss und die Lagerung beider müssen in einer isotonischen Lösung durchgeführt werden, um einen Bruch der Plasmamembran zu verhindern.
- Sie werden normalerweise unter Laborbedingungen hergestellt.
- Sie haben ein breites Anwendungsspektrum.
Was ist der Unterschied zwischen Protoplasten und Sphäroplasten?
Protoplasten sind Pflanzen- oder Mikrobenzellen, die durch vollständiges Ablösen der Zellwand entstehen, während Sphäroplasten Pflanzen- oder Mikrobenzellen sind, die durch teilweises Ablösen der Zellwand entstehen. Dies ist also der Hauptunterschied zwischen Protoplasten und Sphäroplasten. Darüber hinaus sind Protoplasten von einer einzigen Membran begrenzt, während Sphäroplasten von zwei Membranen begrenzt sind.
Die folgende Infografik zeigt die Unterschiede zwischen Protoplasten und Sphäroplasten in tabellarischer Form zum direkten Vergleich.
Zusammenfassung – Protoplasten vs. Sphäroplasten
Protoplasten und Sphäroplasten beziehen sich auf veränderte Formen von Pflanzen-, Bakterien- oder Pilzzellen. Protoplasten sind Pflanzen- oder mikrobielle Zellen, die durch vollständiges Abstreifen der Zellwand erzeugt werden, während Sphäroplasten Pflanzen- oder mikrobielle Zellen sind, die durch teilweises Abstreifen der Zellwand erzeugt werden. Das fasst also den Unterschied zwischen Protoplasten und Sphäroplasten zusammen.
