АВТОЛИЗ: ПРИЧИНЫ, ФАЗЫ И ПОСЛЕДСТВИЯ - БИОЛОГИЯ - 2025

Автолиза представляет собой процесс , посредством которого клетки ферментативно расщепляли под действием собственных ферментов. Это буквально означает, что в клетке срабатывают механизмы, которые приводят к ее лизису (гибели).

Этот процесс «саморазложения» наблюдается во время нормального процесса роста и развития бактерий и грибов. Однако во многих научных текстах утверждается, что это типично для «умирающих» клеток или «раненых» или «поврежденных» клеток.

Типичная диаграмма клеточной структуры дрожжей (Источник: Фрэнки Робертсон с использованием Inkscape, собственная работа. Через Wikimedia Commons)

Автолиз также происходит в тканях животных и растений, но некоторые авторы описывают этот процесс как небактериальное «саморазложение», которое происходит после гибели клеток.

Этот процесс был описан Сальковски в 1890 году как ферментативный процесс самопереваривания, но именно в 1900 году Якоби ввел термин автолиз. Сегодня известно, что ферменты, отвечающие за этот процесс, не являются «побочными продуктами» лизиса, а являются теми же ферментами, которые участвуют в клеточных процессах.

Учитывая его важность для промышленности, наиболее тщательно изученный автолитический процесс происходит с дрожжами, особенно с теми, которые используются в процессах ферментации алкогольных напитков (вина и пива) и в пекарне.

Аутолитические производные дрожжей обычно используются при составлении питательных сред, поскольку они представляют собой хороший источник аминокислот и других питательных веществ.

Причины автолиза

Автолиз может происходить в результате действия ряда факторов. У одноклеточных организмов (микроорганизмов) это явление зависит от многих условий окружающей среды, таких как температура, pH, концентрация кислорода, состав среды, количество питательных веществ, наличие токсичных веществ и т. Д.

Например, во время ферментации вина или пива автолиз дрожжей происходит в ответ на снижение питательных компонентов ферментирующей жидкости, а также на значительное увеличение концентрации этанола, который является одним из продуктов ваш метаболизм.

У людей было показано, что аутолитические процессы могут быть вызваны длительными хирургическими вмешательствами или медицинскими процедурами, особенно при эндоскопической диссекции подслизистой оболочки.

Кроме того, у многих животных автолиз происходит в местах, где есть раны или разрывы, и выполняет функцию удаления поврежденных тканей во время заживления.

В некоторых тканях растений автолиз участвует в росте и развитии, а также в транспортировке воды и газов через ксилемные протоки, что происходит благодаря деградации протопластов (мембрана + цитозоль) трахеид; происходит тогда в ответ на раздражители, типичные для развития растений.

С другой стороны, некоторые виды мицелиальных грибов могут подвергаться автолизу своих клеток в ответ на некоторые антибиотики или токсические вещества, применяемые в окружающей среде.

Этапы

Автолитический процесс, который будет описан ниже, имеет место в дрожжах, однако его можно экстраполировать на любой микроорганизм или любую группу клеток в растительной или животной ткани.

Смерть клетки

Каждый автолитический процесс начинается с гибели рассматриваемой клетки. Первоначальный феномен связан с изменением клеточных мембранных систем, особенно когда дело касается эукариотических организмов, что позволяет их пищеварительным ферментам вступать в контакт с компонентами, которые будут разлагаться.

Ферменты, которые участвуют в автолитическом событии, ответственны за разложение своих субстратов на более мелкие фрагменты. Например, протеазы или пептидазы «разрезают» практически любой тип белка, высвобождая пептиды или аминокислоты.

С другой стороны, нуклеазы разрушают нуклеиновые кислоты, такие как ДНК или РНК, фрагментируя их и высвобождая нуклеозиды, мононуклеотиды и полинуклеотиды. Есть и другие ферменты, ответственные за переваривание некоторых компонентов клеточной стенки, обычно глюканазы (у дрожжей).

Обычно то, что является результатом лизиса и переваривания клеток, называется автолизатом, который выделяется в окружающую среду через разрывы в клеточной стенке дрожжей, где может продолжаться пищеварение. Концентрация деградированных клеточных компонентов обычно дает нечто, известное как дрожжевой экстракт.

Автолиз дрожжей можно разделить на два процесса

- Разрушение клеточных компонентов «литическими» ферментами, особенно протеиназами и пептидазами (протеолиз, протеолитические ферменты).

- Разрушение клеточной стенки, что приводит к истинному лизису или разрыву клеток и высвобождению автолизата.

В дрожжах есть вакуоли, в которых находится большинство протеолитических ферментов этих клеток. Когда такая клетка умирает, эти ферменты вступают в контакт с ее субстратами и разрушают их. В клетках других эукариотических животных эти ферменты содержатся в лизосомах.

Глюканазы и некоторые протеиназы участвуют в деградации компонентов клеточной стенки дрожжей, вызывая открытие или образование «пор», которые способствуют высвобождению продуктов разложения внутренних литических ферментов.

последствия

Основные последствия автолитических событий очевидны, так как самоубийственная клетка умирает и исчезает, оставляя при этом различные доли составляющих ее молекул.

Некоторые авторы считают, что аутолиз в определенных органах приводит к внутреннему «разжижению», что, следовательно, может вызывать их атрофии или морфологические деформации.

Для пищевой промышленности

Этот процесс также может происходить во многих продуктах питания, особенно животного происхождения, что обычно подразумевает небактериальное разложение их мышечных тканей и высвобождение большого количества пептидов, аминокислот, фосфатных групп, углеводов и т. Д., Что представляет собой экологическая возможность для колонизации разлагающихся бактерий.

Другое отрицательное последствие автолитических процессов проиллюстрировано в производстве сыра, где автолиз «заквасочных» бактерий, принадлежащих к видам Lactococcus lactis, имеет важное значение для развития вкуса этих молочных производных.

В некоторых научных текстах, связанных с производством алкогольных напитков, можно встретить противоречие, что для одних авторов это полезный процесс, а для других - нет, хотя это, по существу, зависит от типа рассматриваемого напитка.

Некоторые производители вина считают, что автолитические процессы позволяют высвобождать многие полезные внутренние компоненты дрожжей, которые оказывают значительное влияние на сенсорные свойства и биологическую стабильность этой жидкости.

Дрожжевые экстракты находят множество применений при производстве мясных продуктов (колбас), супов, соусов и других бутербродов.

Фотография концентрата дрожжевого экстракта (Источник: SKopp через Wikimedia Commons)

Поскольку гибель миллионов дрожжей в культуре в жидкой среде представляет собой высвобождение большого количества аминокислот, сахаров, витаминов и других микроэлементов, лизаты используются не только как «усилители» цвета и вкуса пищи. , но также используются для приготовления экспериментальных питательных сред.

Ссылки

1. Дернби, KG (1920). Исследование автолиза тканей животных. Исследования Института медицинских исследований Рокфеллера, 32, 359.
2. Дхармадхикари, М. (2011). Автолиз дрожжей.
3. Эскамес, С., и Туоминен, Х. (2017). Вклад клеточного автолиза в функции тканей во время развития растений. Текущее мнение в биологии растений, 35, 124-130.
4. Хён, Джей Джей, Чун, ХД, Кеум, Б., Со, И.С., Ким, Ю.С., Джин, Ю.Т.,… и Ча, Ю. Автолиз: правдоподобное открытие, указывающее на длительное время процедуры ESD. Хирургическая лапароскопия, эндоскопия и чрескожные методы, 22 (2), e115-e117.
5. Мукундан, М.К., Энтони, П.Д., и Наир, М.Р. (1986). Обзор автолиза у рыб. Исследования рыболовства, 4 (3-4), 259-269.
6. Роджерс, А.А., Риппон, М.Г., Аткин, Л., Узей, К., и независимый консультант по лечению ран, Великобритания. Автолиз: механизмы действия при удалении омертвевшей ткани из ран.
7. Уайт, С., Макинтайр, М., Берри, Д.Р., и Макнил, Б. (2002). Автолиз промышленных мицелиальных грибов. Критические обзоры в биотехнологии, 22 (1), 1-14.