АВТОЛИЗА: ПРИЧИНИ, ФАЗИ И ПОСЛЕДИЦИ - БИОЛОГИЯ - 2025

На автолиза е процес, при който клетките са ензимно разграден чрез действието на собствените ензими. Това буквално означава, че механизмите, които водят до собствения му лизис (смърт), се задействат в клетка.

Този процес на "саморазграждане" се наблюдава по време на нормалния ход на растеж и развитие на бактерии и гъбички. Въпреки това много научни текстове установяват, че е типично за „умиращите“ клетки или за „ранените“ или „ранените“ клетки.

Представителна диаграма на клетъчната структура на дрождите (Източник: Франки Робъртсън, използващ Inkscape, собствена работа. Via Wikimedia Commons)

Автолизата се среща и в животински и растителни тъкани, но някои автори описват този процес като небактериално „саморазлагане“, което се случва след клетъчна смърт.

Този процес е описан от Салковски през 1890 г. като ензимен процес на само храносмилане, но именно през 1900 г. Якоби въвежда термина автолиза. Днес е известно, че ензимите, които отговарят за този процес, не са "странични продукти" на лизиса, а са същите ензими, които участват в клетъчните процеси.

Като се има предвид значението му за индустрията, най-подробно преразглежданият автолитичен процес е този, който се осъществява в дрождите, особено тези, използвани по време на ферментационните процеси на алкохолни напитки (вино и бира) и в хлебопекарната.

Автолитни производни на дрожди обикновено се използват във формулирането на културални среди, тъй като те представляват добър източник на аминокиселини и други хранителни вещества.

Причини за автолиза

Автолизата може да възникне в отговор на редица фактори. При едноклетъчните организми (микроорганизми) това явление реагира на много условия на околната среда като температура, рН, концентрация на кислород, състав на средата, количество хранителни вещества, наличие на токсични вещества и др.

По време на ферментацията на вино или бира, например, автолизата на дрождите възниква в отговор на намаляването на хранителните компоненти на ферментиращата течност, както и на значително увеличаване на концентрацията на етанол, който е един от продуктите на метаболизма ви.

При хора е доказано, че автолитичните процеси могат да бъдат задействани от продължителни хирургични интервенции или медицински процедури, особено по време на ендоскопски субмукозни дисекции.

Освен това при много животни автолизата се появява на места, където има рани или разкъсвания и изпълнява функцията за елиминиране на увредената тъкан по време на заздравяване.

В някои растителни тъкани автолизата функционира в растежа и развитието, както и при транспортирането на вода и газове през ксилемовите канали, което се осъществява благодарение на разграждането на протопластите (мембрана + цитозол) на трахеидите; възниква в отговор на стимули, характерни за развитието на растенията.

От друга страна, някои видове нишковидни гъби могат да бъдат подложени на автолиза на клетките си в отговор на някои антибиотици или токсични вещества, приложени към околната среда.

Фази

Автолитичният процес, който ще бъде описан по-долу, е този, който се провежда в дрождите, но той може да бъде екстраполиран към всеки микроорганизъм или всяка група клетки в растителна или животинска тъкан.

Клетъчна смърт

Всеки автолитичен процес започва със смъртта на въпросната клетка. Първоначалното явление е свързано с промяната на клетъчните мембранозни системи, особено когато става дума за еукариотни организми, което позволява на храносмилателните им ензими да влизат в контакт с компонентите, които ще бъдат разградени.

Ензимите, които участват в автолитичното събитие, са отговорни за разграждането на субстратите им на по-малки фрагменти. Например, протеазите или пептидазите "отрязват" почти всеки вид протеин, освобождавайки пептиди или аминокиселини.

Нуклеазите, от друга страна, разграждат нуклеиновите киселини като ДНК или РНК, фрагментират ги и освобождават нуклеозиди, мононуклеотиди и полинуклеотиди. Има и други ензими, отговорни за храносмилането на някои компоненти на клетъчната стена, обикновено глюканази (в дрождите).

Обикновено това, което е резултат от клетъчния лизис и храносмилането, е известно като автолизат, който се отделя в заобикалящата среда чрез счупвания в клетъчната стена на дрождите, където храносмилането може да продължи. Концентрацията на разградените клетъчни компоненти обикновено произвежда нещо известно като екстракт от дрожди.

Автолизата на дрождите може да бъде разделена на два процеса

- Разграждането на клетъчните компоненти от "литични" ензими, особено протеинази и пептидази (протеолиза, протеолитични ензими).

- Разграждането на клетъчната стена, което позволява истински клетъчен лизис или руптура и освобождаването на автолизата.

Дрождите имат вакуоли, които приютяват повечето протеолитични ензими на тези клетки. Когато такава клетка умира, тогава тези ензими влизат в контакт с нейните субстрати и ги разграждат. В други еукариотни животински клетки тези ензими се съдържат в лизозомите.

Глюканазите и някои протеинази участват в разграждането на компонентите на клетъчната стена на дрождите, причинявайки отваряне или образуване на "пори", които насърчават освобождаването на продуктите на разграждане на вътрешни литични ензими.

Последствия

Основните последици от автолитичните събития са очевидни, тъй като клетка, която се самоубива, умира и изчезва, оставяйки различни фракции от съставните си молекули в процеса.

Някои автори считат, че автолизата в определени органи води до вътрешно "втечняване", което впоследствие може да причини атрофии или морфологични деформации на същите.

За хранителната промишленост

Този процес може да възникне и в много храни, особено от животински произход, което обикновено предполага небактериално разлагане на мускулните им тъкани и отделяне на голямо количество пептиди, аминокиселини, фосфатни групи, въглехидрати и др., Което представлява екологична възможност за колонизиране на разлагащи се бактерии.

Друго отрицателно последствие от автолитичните процеси е пример за производството на сирена, при които автолизата на "стартерните" бактерии, принадлежащи към вида Lactococcus lactis, има важно значение за развитието на аромата на тези млечни производни.

В някои научни текстове, свързани с производството на алкохолни напитки, може да се срещне противоречието, че за някои автори това е полезен процес, а за други - не, въпреки че това зависи по същество от въпросния вид напитка.

Някои производители на вино считат, че автолитичните процеси позволяват освобождаването на много полезни вътрешни компоненти на дрожди, които оказват значително влияние върху сензорните свойства и биологичната стабилност на тази течност.

Екстрактите от дрожди имат многобройни приложения при производството на месни производни (колбаси), супи, сосове и други сандвичи.

Снимка на концентрат на екстракт от дрожди (Източник: SKopp през Wikimedia Commons)

Тъй като смъртта на милиони дрожди в култура в течна среда представлява отделяне на голямо количество аминокиселини, захари, витамини и други микроелементи, лизатите не се използват само като "подобрители" на цвета и аромата на храната, но се използват и за формулирането на експериментални среди за растеж.

Препратки

1. Дернби, КГ (1920). Проучване за автолиза на животинските тъкани. Изследвания от Института за медицински изследвания на Рокфелер, 32, 359.
2. Dharmadhikari, M. (2011). Автолиза на дрождите.
3. Escamez, S., & Tuominen, H. (2017). Принос на клетъчната автолиза в тъканните функции по време на развитието на растенията. Настоящо мнение в биологията на растенията, 35, 124-130.
4. Hyun, JJ, Chun, HJ, Keum, B., Seo, YS, Kim, YS, Jeen, YT,… & Chae, YS (2012). Автолиза: правдоподобна констатация, предполагаща дълго време на ESD процедурата. Хирургична лапароскопия Ендоскопия и перкутанни техники, 22 (2), e115-e117.
5. Mukundan, MK, Antony, PD, & Nair, MR (1986). Преглед на автолизата при рибите. Изследване на рибарството, 4 (3-4), 259-269.
6. Rogers, AA, Rippon, MG, Atkin, L., Ousey, K., и независим консултант по грижа за рани, UK Autolysis: механизми на действие при отстраняване на девитализираната тъкан при рани.
7. White, S., McIntyre, M., Berry, DR, & McNeil, B. (2002). Автолизата на промишлени нишковидни гъби. Критични рецензии в биотехнологиите, 22 (1), 1-14.