I bred forstand, en protoplast er en bakteriell eller plantecelle vegg har forsvunnet. I planter er en celle normalt sammensatt av en pektocellulosevegg og en protoplast. Protoplasten i seg selv er begrenset av plasmamembranen .
I bakterier oppnås protoplasten ved å få lysozym til å virke på en gram-positiv bakterie . Lysozym er et enzym som bryter ned beta (1-4) bindinger av peptidoglykan . Peptidoglykanet elimineres, bakterien er ikke lenger begrenset av sin eneste plasmamembran og har en sfærisk form. Hvis denne protoplasten er suspendert i et hypotonisk medium , går vannet inn av osmose og bakteriene eksploderer ( lysis ). Hvis bakterien fremdeles har veggen, begrenser den utvidelsen og dermed ødeleggelsen.
Protoplaster oppnås vanligvis ved enzymatisk fordøyelse av veggen, spesielt takket være enzymer som pektinase , cellulase eller lysozym . På grunn av osmotisk trykk har planteceller normalt en begrenset form. Fjerning av veggen gjør at protoplastene får en sfærisk form .
Fordøyelsen foregår i et hypertonisk miljø fordi plantecellene, fratatt deres pekto-celluloseholdige "rammeverk", risikerer å sprekke. Det oppnådde mediet (væske) er derfor generelt anriket med ikke-metaboliserbare karbohydrater slik som mannitol eller inositol . Andre karbohydrater eller mineralsalter kan brukes til å redusere aktiviteten til vann (se også osmose ) i det ekstracellulære mediet med det intracellulære mediet. Den plasmolyse av planteceller kan også til "av" plasmamembranen av celler i veggen. Dette beskytter cellene mot cellulosefragmenter som kan punktere protoplasten under fordøyelsen.
Cellene som er oppnådd er således skjøre. Protoplastsuspensjonen håndteres med stor delikatesse fordi det enkle faktum å påføre et støt på fatet eller suge innholdet med en pipette forårsaker celledød ved å rive plasmamembranen . Det er mulig å estimere antall protoplaster oppnådd i løsningen ved å telle under et optisk mikroskop ved hjelp av et Kova-lysbilde eller en Malassez-celle .
I bakterier er protoplasten resultatet av virkningen av lysozym på en bakterie i ro eller i vekst eller av penicillin på en bakterie i vekst. Stengene blir deretter sfæriske siden de mister stivheten som peptidoglykanen gir dem.
Protoplaster brukes ofte i planteeksperimenter. De har svært forskjellige bruksområder fordi de lett kan oppnås og fraværet av en vegg gir et bredt utvalg av behandlinger. Imidlertid er det ofte veldig vanskelig å regenerere en hel plante fra protoplaster.
Protoplaster gjør det mulig for eksempel å smelte celler fra to varianter, eller til og med forskjellige arter. En slik operasjon gjør det mulig å skaffe hybrider . Fusjonen av en såkalt "hardy" villart (motstandsdyktig mot stress) med en art av agronomisk interesse gjør det for eksempel mulig å oppnå individer som kombinerer egenskapene til motstand og produktivitet. Denne strategien blir ofte utført i planter av familien Solanaceae og Brassicaceae . Fusjon kan fremmes av kjemiske midler (f.eks. PEG ) som reduserer elektrostatiske frastøtinger mellom protoplaster, eller ved å påføre et elektrisk felt på cellesuspensjonen.
Protoplaster gjør det også enkelt å oppnå genetisk transformasjon. Man fortsetter med elektroporering for direkte å introdusere et DNA-fragment i cellene, noe umulig når den pektocelluloseveggen er til stede.
Storskala plantecellekultur har muliggjort industriell produksjon av sekundære metabolitter av interesse. Disse inkluderer vinblastin og vinkristin , to alkaloider produsert av Madagaskan Periwinkle ( Catharanthus roseus ) og som brukes til å behandle visse kreftformer. Det lave alkaloidinnholdet i bladene (henholdsvis mindre enn 10 g og 1 g per tonn ferske blader) genererer kolossale ekstraksjonskostnader. Plantecellekultur vil potensielt redusere kostnadene ved å produsere disse molekylene med en faktor på 25 (i utgangspunktet $ 25.000.000 per gram alkaloider).