AUTOLIZA: CAUZE, FAZE ȘI CONSECINȚE - BIOLOGIE - 2025

Autoliza este un proces prin care celulele sunt digerate enzimatic prin acțiunea propriilor enzime. Înseamnă literalmente că mecanismele care duc la propria liză (moarte) sunt declanșate într-o celulă.

Acest proces de „autodegradare” a fost observat în cursul normal al creșterii și dezvoltării bacteriilor și ciupercilor. Cu toate acestea, multe texte științifice stabilesc că este tipic pentru celulele „moarte” sau celulele „rănite” sau „rănite”.

Diagrama reprezentativă a structurii celulare a unei drojdii (Sursa: Frankie Robertson folosind Inkscape, lucrare proprie. Via Wikimedia Commons)

Autoliza apare și în țesuturile animale și vegetale, dar unii autori descriu acest proces drept „auto-descompunerea” non-bacteriană care apare după moartea celulelor.

Acest proces a fost descris de Salkowski, în 1890, ca un proces enzimatic de auto-digestie, dar tocmai în 1900 Jacobi a inventat termenul de autoliză. Astăzi se știe că enzimele responsabile de acest proces nu sunt „subproduse” ale lizei, ci sunt aceleași enzime care participă la procesele celulare.

Având în vedere importanța sa pentru industrie, cel mai detaliat proces autolitic este cel care are loc în drojdii, în special în cele utilizate în timpul proceselor de fermentare a băuturilor alcoolice (vin și bere) și în brutărie.

Derivații autolitici ai drojdiei sunt utilizați frecvent în formularea mediilor de cultură, deoarece reprezintă o bună sursă de aminoacizi și alți nutrienți.

Cauzele autolizei

Autoliza poate apărea ca răspuns la o serie de factori. În organismele unicelulare (microorganisme) acest fenomen răspunde la multe condiții de mediu, cum ar fi temperatura, pH-ul, concentrația de oxigen, compoziția mediului, cantitatea de nutrienți, prezența substanțelor toxice etc.

În timpul fermentației vinului sau berii, de exemplu, autoliza drojdiilor apare ca răspuns la scăderea componentelor nutritive ale lichidului fermentant, precum și la creșterea considerabilă a concentrației de etanol, care este unul dintre produsele de metabolismul tău.

La om s-a demonstrat că procesele autolitice pot fi declanșate prin intervenții chirurgicale prelungite sau proceduri medicale, în special în timpul disecțiilor submucoase endoscopice.

În plus, la multe animale autoliza apare în locuri unde există răni sau lacerații și îndeplinește funcția de a elimina țesutul deteriorat în timpul vindecării.

În unele țesuturi vegetale, autoliza funcționează în creștere și dezvoltare, precum și în transportul apei și gazelor prin canalele xilemice, care are loc datorită degradării protoplastelor (membrană + citosol) a traheidelor; apare apoi ca răspuns la stimuli tipici dezvoltării plantelor.

Pe de altă parte, anumite specii de ciuperci filamentoase pot suferi autoliza celulelor lor ca răspuns la unele antibiotice sau substanțe toxice aplicate mediului înconjurător.

faze

Procesul autolitic care va fi descris mai jos este cel care are loc în drojdii, cu toate acestea, poate fi extrapolat la orice microorganism sau la orice grup de celule dintr-o plantă sau țesut animal.

Moartea celulară

Fiecare proces autolitic începe cu moartea celulei în cauză. Fenomenul inițial are legătură cu modificarea sistemelor membranoase celulare, în special atunci când vine vorba de organisme eucariote, ceea ce permite ca enzimele lor digestive să intre în contact cu componentele care vor fi degradate.

Enzimele care participă la evenimentul autolitic sunt responsabile de degradarea substraturilor lor în fragmente mai mici. De exemplu, proteazele sau peptidazele "taie" aproape orice tip de proteine, eliberând peptide sau aminoacizi.

Nucleazele, pe de altă parte, degradează acizii nucleici precum ADN-ul sau ARN-ul, fragmentându-i și eliberând nucleozide, mononucleotide și polinucleotide. Există și alte enzime responsabile de digestia unor componente ale peretelui celular, de obicei glucanaze (în drojdie).

În mod obișnuit, ceea ce rezultă din liza și digestia celulelor este cunoscut sub numele de autolizat, care este eliberat în mediul înconjurător prin pauze în peretele celular al drojdiei, unde digestia poate continua. Concentrația componentelor celulare degradate produce de obicei ceva cunoscut sub numele de extract de drojdie.

Autoliza drojdiei poate fi împărțită în două procese

- Degradarea componentelor celulare de către enzimele „litice”, în special proteinazele și peptidazele (proteoliza, enzimele proteolitice).

- Degradarea peretelui celular, care permite lizarea sau ruperea celulelor adevărate și eliberarea autolizatului.

Drojdiile au vacuole care adăpostesc cea mai mare parte a enzimelor proteolitice ale acestor celule. Când o astfel de celulă moare, atunci aceste enzime vin în contact cu substraturile sale și le degradează. În alte celule animale eucariote aceste enzime sunt conținute în lizozomi.

Glucanazele și unele proteinează participă la degradarea componentelor peretelui celular al drojdiei, determinând deschiderea sau formarea de „pori”, care promovează eliberarea produselor de degradare a enzimelor litice interne.

Consecințe

Principalele consecințe ale evenimentelor autolitice sunt evidente, deoarece o celulă care se auto-ucide moare și dispare, lăsând diferite fracțiuni ale moleculelor sale constitutive în proces.

Unii autori consideră că autoliza în anumite organe duce la „lichefierea” internă care, în consecință, poate provoca atrofii sau deformări morfologice ale acestora.

Pentru industria alimentară

Acest proces poate apărea și în multe alimente, în special de origine animală, ceea ce implică, în general, descompunerea non-bacteriană a țesuturilor musculare și eliberarea unei cantități mari de peptide, aminoacizi, grupe de fosfați, carbohidrați etc., ceea ce reprezintă o oportunitate ecologică pentru colonizarea bacteriilor care se descompun.

O altă consecință negativă a proceselor autolitice este exemplificată în producția de brânzeturi, în care autoliza bacteriilor „starter”, aparținând speciei Lactococcus lactis, are implicații importante în dezvoltarea aromei acestor derivați de lapte.

În unele texte științifice legate de producția de băuturi alcoolice, se poate confrunta contradicția că pentru unii autori este un proces benefic și pentru alții nu, deși acest lucru depinde, în esență, de tipul de băutură în cauză.

Unii producători de vin consideră că procesele autolitice permit eliberarea multor componente interne benefice ale drojdiei, care au o influență semnificativă asupra proprietăților senzoriale și a stabilității biologice a acestui lichid.

Extractele de drojdie au multiple utilizări în producția de derivate din carne (cârnați), supe, sosuri și alte sandvișuri.

Fotografia concentratului de extract de drojdie (Sursa: SKopp prin Wikimedia Commons)

De la moartea a milioane de drojdii într-o cultură în mediu lichid reprezintă eliberarea unei cantități mari de aminoacizi, zaharuri, vitamine și alți micronutrienți, lizații nu sunt folosiți doar ca „potențitori” ai culorii și aromei alimentare , dar sunt utilizate și pentru formularea mediilor experimentale de creștere.

Referințe

1. Dernby, KG (1920). Un studiu asupra autolizei țesuturilor animale. Studii de la Institutul de Cercetări Medicale Rockefeller, 32, 359.
2. Dharmadhikari, M. (2011). Autoliza drojdiei.
3. Escamez, S., & Tuominen, H. (2017). Contribuția autolizei celulare la funcțiile țesutului în timpul dezvoltării plantelor. Opinia curentă în biologia plantelor, 35, 124-130.
4. Hyun, JJ, Chun, HJ, Keum, B., Seo, YS, Kim, YS, Jeen, YT,… & Chae, YS (2012). Autoliză: o constatare plauzibilă care sugerează o perioadă lungă de timp a procedurii ESD. Endoscopie chirurgicală laparoscopică și tehnici percutanate, 22 (2), e115-e117.
5. Mukundan, MK, Antony, PD, & Nair, MR (1986). O revizuire a autolizei la pești. Cercetări în domeniul pescuitului, 4 (3-4), 259-269.
6. Rogers, AA, Rippon, MG, Atkin, L., Ousey, K., și consultant independent pentru îngrijirea rănilor, Marea Britanie Autoliză: mecanisme de acțiune în îndepărtarea țesutului devitalizat din răni.
7. White, S., McIntyre, M., Berry, DR, & McNeil, B. (2002). Autoliza ciupercilor filamentoase industriale. Recenzii critice în biotehnologie, 22 (1), 1-14.