AUTOLYS: ORSAKER, FASER OCH KONSEKVENSER - BIOLOGI - 2025

Den autolysen är en process genom vilken celler enzymatiskt digererad genom verkan av dess egna enzymer. Det betyder bokstavligen att mekanismerna som leder till dess egen lys (död) utlöses i en cell.

Denna process av "självnedbrytning" har observerats under det normala tillväxten och utvecklingen av bakterier och svampar. Många vetenskapliga texter visar dock att det är typiskt för "döende" celler eller "sårade" eller "skadade" celler.

Representativt diagram över en jästs cellulära struktur (Källa: Frankie Robertson med Inkscape, eget arbete. Via Wikimedia Commons)

Autolys sker också i djur- och växtvävnader, men vissa författare beskriver denna process som den icke-bakteriella "självnedbrytningen" som inträffar efter celldöd.

Denna process beskrevs av Salkowski 1890 som en enzymatisk process för självförstötning, men det var 1900 som Jacobi myntade benämningen autolys. I dag är det känt att enzymerna som ansvarar för denna process inte är "biprodukter" av lys, utan är samma enzymer som deltar i cellulära processer.

Med tanke på dess betydelse för branschen är den mest noggranna autolytiska processen den som sker i jäst, särskilt de som används under jäsningsprocesserna för alkoholhaltiga drycker (vin och öl) och i bageriet.

Autolytiska derivat av jäst används vanligtvis i formuleringen av odlingsmedier, eftersom de representerar en bra källa till aminosyror och andra näringsämnen.

Orsaker till autolys

Autolys kan ske som svar på ett antal faktorer. I encelliga organismer (mikroorganismer) svarar detta fenomen på många miljöförhållanden som temperatur, pH, syrekoncentration, mediets sammansättning, mängden näringsämnen, närvaron av giftiga ämnen etc.

Under jäsningen av vin eller öl, till exempel, sker autolysen av jäst som svar på minskningen av näringskomponenterna i jäsningsvätskan, liksom till den avsevärda ökningen i koncentrationen av etanol, som är en av produkterna från din ämnesomsättning.

Hos människor har det visats att autolytiska processer kan utlöses genom långvariga kirurgiska ingrepp eller medicinska procedurer, särskilt under endoskopiska submukosale dissektioner.

Dessutom sker autolys hos många djur på platser där det finns sår eller lacerationer och uppfyller funktionen att eliminera skadad vävnad under läkning

I vissa växtvävnader fungerar autolys i tillväxt och utveckling, liksom vid transport av vatten och gaser genom xylemkanalerna, vilket sker tack vare nedbrytningen av protoplasterna (membran + cytosol) hos trakeiderna; inträffar då som svar på stimuli som är typiska för växtutveckling.

Å andra sidan kan vissa arter av filamentösa svampar genomgå autolys av sina celler som svar på vissa antibiotika eller giftiga ämnen som appliceras i omgivningen.

faser

Den autolytiska processen som kommer att beskrivas nedan är den som äger rum i jäst, men den kan extrapoleras till vilken mikroorganism som helst eller vilken grupp celler som helst i en växt eller djurvävnad.

Celldöd

Varje autolytisk process börjar med den aktuella cellens död. Det initiala fenomenet har att göra med förändring av cellmembransystemen, särskilt när det gäller eukaryota organismer, vilket gör att deras matsmältningsenzymer kan komma i kontakt med komponenterna som kommer att brytas ned.

Enzymerna som deltar i den autolytiska händelsen är ansvariga för att nedbryta deras substrat till mindre fragment. Exempelvis "skär" proteaser eller peptidaser nästan vilken typ av protein som helst, vilket frisätter peptider eller aminosyror.

Nukleaser bryter däremot nukleinsyror såsom DNA eller RNA, fragmenterar dem och frisätter nukleosider, mononukleotider och polynukleotider. Det finns andra enzymer som ansvarar för matsmältningen av vissa komponenter i cellväggen, vanligtvis glucanaser (i jäst).

Vad som härrör från celllys och matsmältning är vanligtvis känt som autolysat, som släpps till den omgivande miljön genom pauser i jästcellväggen, där matsmältningen kan fortsätta. Koncentrationen av de nedbrutna cellulära komponenterna producerar vanligtvis något som kallas jäst-extrakt.

Jäst autolys kan delas in i två processer

- Nedbrytning av cellulära komponenter med "lytiska" enzymer, särskilt proteinaser och peptidaser (proteolys, proteolytiska enzymer).

- Nedbrytningen av cellväggen, som tillåter verklig celllys eller bristning och frisättningen av autolysatet.

Jäst har vakuoler som innehåller de flesta proteolytiska enzymer i dessa celler. När en sådan cell dör kommer dessa enzymer i kontakt med dess substrat och bryter ned dem. I andra eukaryota djurceller ingår dessa enzymer i lysosomer.

Glukanaser och vissa proteinaser deltar i nedbrytningen av komponenterna i jästcellväggen, vilket orsakar öppningen eller bildandet av "porer", som främjar frisättningen av nedbrytningsprodukterna från inre lytiska enzymer.

konsekvenser

De viktigaste konsekvenserna av autolytiska händelser är uppenbara, eftersom en cell som själv dödar dör och försvinner, vilket lämnar olika fraktioner av dess beståndsdelande molekyler i processen.

Vissa författare anser att autolys i vissa organ leder till intern "flytande" som följaktligen kan orsaka atrofier eller morfologiska deformationer av samma.

För livsmedelsindustrin

Denna process kan också förekomma i många livsmedel, speciellt av animaliskt ursprung, vilket generellt innebär icke-bakteriell sönderdelning av deras muskelvävnader och frisättning av en stor mängd peptider, aminosyror, fosfatgrupper, kolhydrater, etc., som representerar en ekologisk möjlighet för kolonisering av sönderdelande bakterier.

En annan negativ konsekvens av autolytiska processer exemplifieras i produktionen av ostar, där autolysen av "start" -bakterierna, som tillhör Lactococcus lactis-arterna, har viktiga konsekvenser för utvecklingen av smaken på dessa mejerivederivat.

I vissa vetenskapliga texter som är relaterade till produktion av alkoholhaltiga drycker kan motsättningen ställas inför att det för vissa författare är en fördelaktig process och för andra inte, även om detta väsentligen beror på vilken typ av dryck det gäller.

Vissa vinproducenter anser att autolytiska processer möjliggör frisättning av många fördelaktiga inre komponenter av jäst, som har ett betydande inflytande på sensoriska egenskaper och biologiska stabilitet hos denna vätska.

Jästextrakt har flera användningsområden för produktion av köttderivat (korv), soppor, såser och andra smörgåsar.

Fotografi av jästextraktkoncentrat (Källa: SKopp via Wikimedia Commons)

Eftersom döden av miljoner jästar i en kultur i flytande medium representerar frisättningen av en stor mängd aminosyror, socker, vitaminer och andra mikronäringsämnen, används lysat inte bara som "förstärkare" av matens färg och smak , men används också för formulering av experimentella tillväxtmedier.

referenser

1. Dernby, KG (1920). En studie om autolys av djurvävnader. Studier från Rockefeller Institute for Medical Research, 32, 359.
2. Dharmadhikari, M. (2011). Jäst autolys.
3. Escamez, S., & Tuominen, H. (2017). Bidrag av cellulär autolys till vävnadsfunktioner under växtutveckling. Aktuellt yttrande inom växtbiologi, 35, 124-130.
4. Hyun, JJ, Chun, HJ, Keum, B., Seo, YS, Kim, YS, Jeen, YT, … & Chae, YS (2012). Autolys: ett troligt fynd som tyder på lång ESD-procedurtid. Kirurgisk laparoskopi Endoskopi & perkutan teknik, 22 (2), e115-e117.
5. Mukundan, MK, Antony, PD, & Nair, MR (1986). En översyn av autolys hos fisk. Fiskeriforskning, 4 (3-4), 259-269.
6. Rogers, AA, Rippon, MG, Atkin, L., Ousey, K., & Independent Wound Care Consultant, Storbritannien Autolys: verkningsmekanismer för avlägsnande av uppsatt vävnad i sår.
7. White, S., McIntyre, M., Berry, DR, & McNeil, B. (2002). Autolys av industriella filamentösa svampar. Kritiska recensioner inom bioteknik, 22 (1), 1-14.