AVTOLIZA: VZROKI, FAZE IN POSLEDICE - BIOLOGIJA - 2026

Avtoliza je proces, s katerim se celice encimsko prebavi z delovanjem njenih lastnih encimov. Dobesedno pomeni, da se v celici sprožijo mehanizmi, ki vodijo do lastne lize (smrti).

Ta proces "samorazgradnje" je bil opažen med običajnim potekom rasti in razvoja bakterij in gliv. Vendar pa mnoga znanstvena besedila ugotavljajo, da je značilno za "umirajoče" celice ali "ranjene" ali "ranjene" celice.

Reprezentativni diagram celične strukture kvasa (Vir: Frankie Robertson z uporabo Inkscape, lastno delo. Via Wikimedia Commons)

Avtoliza se pojavlja tudi v živalskih in rastlinskih tkivih, vendar nekateri avtorji opisujejo ta postopek kot nebakterijsko "samorazgradnjo", ki se pojavi po celični smrti.

Ta postopek je Salkowski leta 1890 opisal kot encimski proces samo prebave, vendar je Jacobi leta 1900 skoval izraz avtoliza. Danes je znano, da encimi, odgovorni za ta postopek, niso "stranski produkti" lize, ampak so isti encimi, ki sodelujejo v celičnih procesih.

Glede na njen pomen za industrijo je najbolj temeljito pregledan avtolizni postopek, ki poteka v kvasovkah, zlasti tistih, ki se uporabljajo med fermentacijskimi alkoholnimi pijačami (vino in pivo) in v pekarni.

Avtolitični derivati ​​kvasa se pogosto uporabljajo v formulaciji kulturnih medijev, saj predstavljajo dober vir aminokislin in drugih hranil.

Vzroki za avtolizo

Avtoliza se lahko pojavi kot odziv na številne dejavnike. V enoceličnih organizmih (mikroorganizmi) se ta pojav odziva na številne okoljske pogoje, kot so temperatura, pH, koncentracija kisika, sestava medija, količina hranilnih snovi, prisotnost strupenih snovi itd.

Med fermentacijo vina ali piva se na primer pojavi avtoliza kvasovk kot odziv na zmanjšanje hranilnih sestavin fermentacijske tekočine, pa tudi na znatno povečanje koncentracije etanola, ki je eden od proizvodov vaš metabolizem.

Pri ljudeh se je pokazalo, da lahko dolgotrajne kirurške posege ali medicinske postopke sprožijo avtolizne procese, zlasti med endoskopskimi submukoznimi disekcijami.

Poleg tega se pri mnogih živalih avtoliza pojavi na mestih, kjer so rane ali raztrganine in izpolni funkcijo odstranjevanja poškodovanega tkiva med celjenjem.

V nekaterih rastlinskih tkivih avtoliza deluje pri rasti in razvoju, pa tudi pri transportu vode in plinov skozi kanale ksilema, kar poteka zahvaljujoč razgradnji protoplastov (membrana + citosol) traheidov; nastane kot odgovor na dražljaje, značilne za razvoj rastlin.

Po drugi strani pa se nekatere vrste nitastih gliv lahko podvržejo avtolizi svojih celic kot odziv na nekatere antibiotike ali strupene snovi, ki se nanesejo v okolico.

Faze

Spodaj bo opisan avtolizni postopek, ki poteka v kvasovkah, vendar ga je mogoče ekstrapolirati na kateri koli mikroorganizem ali katero koli skupino celic v rastlinskem ali živalskem tkivu.

Celična smrt

Vsak avtolizni postopek se začne s smrtjo zadevne celice. Začetni pojav je povezan s spremembo celičnih membranskih sistemov, zlasti ko gre za evkariontske organizme, kar omogoča, da njihovi prebavni encimi pridejo v stik s sestavinami, ki bodo razgrajene.

Encimi, ki sodelujejo v avtoliznem dogodku, so odgovorni za razgradnjo njihovih substratov na manjše delce. Na primer, proteaze ali peptidaze "režejo" skoraj katero koli vrsto beljakovin, sproščajo peptide ali aminokisline.

Po drugi strani pa nukleoidi razgradijo nukleinske kisline, kot sta DNK ali RNA, jih fragmentirajo in sprostijo nukleozide, mononukleotide in polinukleotide. Obstajajo tudi drugi encimi, ki so odgovorni za prebavo nekaterih komponent celične stene, običajno glukanaze (v kvasu).

Običajno je tisto, kar je posledica celične lize in prebave, znano kot avtolizat, ki se sprosti v okolico z odmori v celični steni kvasa, kjer se lahko prebava nadaljuje. Koncentracija razgrajenih celičnih komponent običajno proizvaja nekaj, kar je znano kot ekstrakt kvasa.

Avtoliza kvasovk lahko razdelimo na dva procesa

- razgradnja celičnih komponent z "ličnimi" encimi, zlasti proteinazami in peptidazami (proteoliza, proteolitični encimi).

- degradacija celične stene, kar omogoča resnično lizo ali rupturo celic in sproščanje avtolizata.

Kvas ima vakuole, ki hranijo večino proteolitičnih encimov teh celic. Ko taka celica odmre, potem ti encimi pridejo v stik z njenimi substrati in jih razgradijo. V drugih evkariontskih živalskih celicah se ti encimi vsebujejo v lizosomih.

Glukanaze in nekatere proteinaze sodelujejo pri razgradnji komponent celične stene kvasa, kar povzroča odpiranje ali tvorbo "pore", ki spodbujajo sproščanje produktov razgradnje notranjih ličnih encimov.

Posledice

Glavne posledice avtoliznih dogodkov so očitne, saj celica, ki se samoubija, umre in izgine, pri čemer pušča različne frakcije svojih sestavnih molekul.

Nekateri avtorji menijo, da avtoliza v določenih organih vodi do notranjega "utekočinjanja", kar posledično lahko povzroči atrofije ali morfološke deformacije istih.

Za prehrambeno industrijo

Ta proces se lahko pojavi tudi v številnih živilih, zlasti živalskega izvora, kar na splošno pomeni nebakterijsko razgradnjo njihovih mišičnih tkiv in sproščanje velike količine peptidov, aminokislin, fosfatnih skupin, ogljikovih hidratov itd., Kar predstavlja ekološka priložnost za kolonizacijo pokvarjenih bakterij.

Druga negativna posledica avtoliznih procesov je na primer pri proizvodnji sira, kjer ima avtoliza "starter" bakterij, ki spadajo v vrsto Lactococcus lactis, pomembne posledice za razvoj okusa teh mlečnih derivatov.

V nekaterih znanstvenih besedilih, povezanih s proizvodnjo alkoholnih pijač, se lahko sooči protislovje, da je za nekatere avtorje koristen postopek, za druge pa ne, čeprav je to v bistvu odvisno od vrste pijače.

Nekateri proizvajalci vina menijo, da avtolizni procesi omogočajo sproščanje številnih koristnih notranjih sestavin kvasa, ki pomembno vplivajo na senzorične lastnosti in biološko stabilnost te tekočine.

Ekstrakti kvasa imajo več možnosti uporabe pri proizvodnji mesnih derivatov (klobas), juh, omak in drugih sendvičev.

Fotografija koncentrata ekstrakta kvasa (Vir: SKopp via Wikimedia Commons)

Ker smrt milijonov kvasovk v kulturi v tekočem mediju predstavlja sproščanje velike količine aminokislin, sladkorja, vitaminov in drugih mikrohranil, se lizati ne uporabljajo samo kot "ojačevalci" barve in okusa hrane , vendar se uporabljajo tudi za formulacijo eksperimentalnih rastnih medijev.

Reference

1. Dernby, KG (1920). Študija o avtolizi živalskih tkiv. Študije Inštituta za medicinske raziskave Rockefeller, 32, 359.
2. Dharmadhikari, M. (2011). Avtoliza kvasa.
3. Escamez, S., & Tuominen, H. (2017). Prispevek celične avtolize k tkivnim funkcijam med razvojem rastlin. Trenutno mnenje o biologiji rastlin, 35, 124-130.
4. Hyun, JJ, Chun, HJ, Keum, B., Seo, YS, Kim, YS, Jeen, YT,… & Chae, YS (2012). Avtoliza: verodostojna ugotovitev, ki kaže na dolg čas postopka ESD. Endoskopija in perkutana tehnika kirurške laparoskopije, 22 (2), e115-e117.
5. Mukundan, MK, Antony, PD, & Nair, MR (1986). Pregled avtolize pri ribah. Ribiške raziskave, 4 (3-4), 259–269.
6. Rogers, AA, Rippon, MG, Atkin, L., Ousey, K., in neodvisni svetovalec za nego ran, UK Autoliza: mehanizmi delovanja pri odstranjevanju devitaliziranega tkiva pri ranah.
7. White, S., McIntyre, M., Berry, DR, & McNeil, B. (2002). Avtoliza industrijskih nitastih gliv. Kritični pregledi v biotehnologiji, 22 (1), 1-14.