AUTOLYSE: ÅRSAGER, FASER OG KONSEKVENSER - BIOLOGI - 2025

Den autolyse er en proces, hvorved celler enzymatisk fordøjet ved virkningen af dens egne enzymer. Det betyder bogstaveligt, at mekanismerne, der fører til dens egen lysis (død), udløses i en celle.

Denne proces med "selvnedbrydning" er blevet observeret i det normale løb af vækst og udvikling af bakterier og svampe. Imidlertid viser mange videnskabelige tekster, at det er typisk for "døende" celler eller "sårede" eller "sårede" celler.

Repræsentativt diagram over en gærs cellulære struktur (Kilde: Frankie Robertson ved hjælp af Inkscape, eget arbejde. Via Wikimedia Commons)

Autolyse forekommer også i dyre- og plantevæv, men nogle forfattere beskriver denne proces som den ikke-bakterielle "selvnedbrydning", der finder sted efter celledød.

Denne proces blev beskrevet af Salkowski i 1890 som en enzymatisk proces med selvfordøjelse, men det var i 1900, at Jacobi opfatte udtrykket autolyse. I dag vides det, at enzymerne, der er ansvarlige for denne proces, ikke er "biprodukter" af lys, men er de samme enzymer, der deltager i cellulære processer.

I betragtning af dens betydning for industrien er den mest grundigt gennemgåede autolytiske proces den, der finder sted i gær, især dem, der bruges under fermenteringsprocesserne for alkoholholdige drikkevarer (vin og øl) og i bageriet.

Autolytiske derivater af gær anvendes ofte i formuleringen af ​​kulturmedier, da de repræsenterer en god kilde til aminosyrer og andre næringsstoffer.

Årsager til autolyse

Autolyse kan forekomme som respons på en række faktorer. I encellede organismer (mikroorganismer) reagerer dette fænomen på mange miljøbetingelser, såsom temperatur, pH, iltkoncentration, sammensætning af mediet, mængden af ​​næringsstoffer, tilstedeværelsen af ​​giftige stoffer osv.

Under fermenteringen af ​​vin eller øl for eksempel forekommer autolyse af gær som respons på faldet i ernæringskomponenterne i fermenteringsvæsken såvel som til den betydelige stigning i koncentrationen af ​​ethanol, som er et af produkterne fra dit stofskifte.

Hos mennesker er det vist, at autolytiske processer kan udløses ved langvarige kirurgiske indgreb eller medicinske procedurer, især under endoskopisk submukosal dissektion.

Derudover forekommer autolyse hos mange dyr steder, hvor der er sår eller lacerationer, og som udfører funktionen ved at eliminere beskadiget væv under heling.

I nogle plantevæv fungerer autolyse i vækst og udvikling såvel som i transport af vand og gasser gennem xylemkanalerne, der finder sted takket være nedbrydning af protoplasterne (membran + cytosol) af tracheiderne; forekommer derefter som svar på stimuli typisk for planteudvikling.

På den anden side kan visse arter af filamentøse svampe gennemgå autolyse af deres celler som respons på nogle antibiotika eller giftige stoffer, der anvendes på det omgivende miljø.

faser

Den autolytiske proces, der vil blive beskrevet nedenfor, er den, der finder sted i gær, men den kan imidlertid ekstrapoleres til en hvilken som helst mikroorganisme eller en hvilken som helst gruppe af celler i en plante- eller dyrevæv.

Celledød

Hver autolytisk proces begynder med døden af ​​den pågældende celle. Det oprindelige fænomen har at gøre med ændringen af ​​de cellulære membranformede systemer, især når det kommer til eukaryote organismer, som gør det muligt for deres fordøjelsesenzymer at komme i kontakt med de komponenter, der vil blive nedbrudt.

Enzymerne, der deltager i den autolytiske begivenhed, er ansvarlige for nedbrydning af deres underlag i mindre fragmenter. For eksempel "skærer" proteaser eller peptidaser næsten enhver type protein, frigiver peptider eller aminosyrer.

Nukleaser, på den anden side, nedbryder nukleinsyrer, såsom DNA eller RNA, fragmenterer dem og frigiver nukleosider, mononukleotider og polynukleotider. Der er andre enzymer, der er ansvarlige for fordøjelsen af ​​nogle komponenter i cellevæggen, normalt glucanaser (i gær).

Hvad der ofte skyldes cellelysering og fordøjelse er almindeligt kendt som autolysat, der frigives til det omgivende miljø gennem pauser i gærcellevæggen, hvor fordøjelsen kan fortsætte. Koncentrationen af ​​de nedbrudte cellulære komponenter producerer normalt noget kendt som gærekstrakt.

Gær-autolyse kan opdeles i to processer

- Nedbrydning af cellulære komponenter med "lytiske" enzymer, især proteinaser og peptidaser (proteolyse, proteolytiske enzymer).

- Nedbrydningen af ​​cellevæggen, som tillader ægte cellelysering eller brud og frigivelse af autolysatet.

Gær har vakuoler, der huser de fleste af de proteolytiske enzymer i disse celler. Når en sådan celle dør, kommer disse enzymer i kontakt med dets underlag og nedbryder dem. I andre eukaryote dyreceller er disse enzymer indeholdt i lysosomer.

Glucanaser og nogle proteinaser deltager i nedbrydningen af ​​komponenterne i gærcellevæggen, hvilket forårsager åbning eller dannelse af "porer", som fremmer frigivelsen af ​​nedbrydningsprodukterne af interne lytiske enzymer.

Konsekvenser

De vigtigste konsekvenser af autolytiske begivenheder er åbenlyse, da en celle, der selv dræber, dør og forsvinder, hvilket efterlader forskellige fraktioner af dens bestanddelende molekyler i processen.

Nogle forfattere mener, at autolyse i visse organer fører til intern "flydende virkning", som følgelig kan forårsage atrofier eller morfologiske deformationer af det samme.

Til fødevareindustrien

Denne proces kan også forekomme i mange fødevarer, især af animalsk oprindelse, hvilket generelt indebærer den ikke-bakterielle nedbrydning af deres muskelvæv og frigivelsen af ​​en stor mængde peptider, aminosyrer, phosphatgrupper, kulhydrater osv., Som repræsenterer en økologisk mulighed for kolonisering af nedbrydende bakterier.

En anden negativ konsekvens af autolytiske processer er eksemplificeret i produktionen af ​​oste, hvor autolyse af "starter" -bakterierne, der hører til Lactococcus lactis-arten, har vigtige implikationer i udviklingen af ​​smagen af ​​disse mejeriværdivater.

I nogle videnskabelige tekster, der er relateret til produktion af alkoholholdige drikkevarer, kan modsætningen måske møde, at det for nogle forfattere er en fordelagtig proces, og for andre ikke, selvom dette i det væsentlige afhænger af den pågældende drikketype.

Nogle vinproducenter mener, at autolytiske processer tillader frigivelse af mange gavnlige indre komponenter af gær, som har en betydelig indflydelse på sensoriske egenskaber og biologisk stabilitet af denne væske.

Gærekstrakter har flere anvendelser i produktionen af ​​kødderivater (pølser), supper, saucer og andre sandwich.

Fotografi af gærekstraktkoncentrat (Kilde: SKopp via Wikimedia Commons)

Da døden af ​​millioner af gær i en kultur i flydende medium repræsenterer frigivelsen af ​​en stor mængde aminosyrer, sukker, vitaminer og andre mikronæringsstoffer, bruges lysater ikke kun som "enhancers" for madens farve og smag, men anvendes også til formulering af eksperimentelle vækstmedier.

Referencer

1. Dernby, KG (1920). En undersøgelse af autolyse af dyrevæv. Undersøgelser fra Rockefeller Institute for Medical Research, 32, 359.
2. Dharmadhikari, M. (2011). Gær autolyse.
3. Escamez, S., & Tuominen, H. (2017). Bidrag til cellulær autolyse til vævsfunktioner under planteudvikling. Aktuel udtalelse inden for plantebiologi, 35, 124-130.
4. Hyun, JJ, Chun, HJ, Keum, B., Seo, YS, Kim, YS, Jeen, YT,… & Chae, YS (2012). Autolyse: et plausibelt fund, der tyder på lang ESD-proceduretid. Kirurgisk laparoskopi-endoskopi & perkutan teknik, 22 (2), e115-e117.
5. Mukundan, MK, Antony, PD, & Nair, MR (1986). En gennemgang af autolyse hos fisk. Fiskeriforskning, 4 (3-4), 259-269.
6. Rogers, AA, Rippon, MG, Atkin, L., Ousey, K., & Independent Wound Care Consultant, UK Autolyse: virkningsmekanismer til fjernelse af devitaliseret væv i sår.
7. White, S., McIntyre, M., Berry, DR, & McNeil, B. (2002). Autolyse af industrielle filamentøse svampe. Kritiske anmeldelser inden for bioteknologi, 22 (1), 1-14.