- Príčiny autolýzy
- fázy
- Bunková smrť
- Autolýza kvasiniek sa môže rozdeliť do dvoch procesov
- dôsledky
- Pre potravinársky priemysel
- Referencie
Autolýza je proces, pri ktorom sú bunky enzymaticky rozštiepi pôsobením vlastných enzýmov. Doslova to znamená, že mechanizmy, ktoré vedú k jeho vlastnej lýze (smrti), sa spustia v bunke.
Tento proces „samodegradácie“ bol pozorovaný počas normálneho priebehu rastu a vývoja baktérií a húb. Mnoho vedeckých textov však preukázalo, že je typické „umieranie“ buniek alebo „zranených“ alebo „poškodených“ buniek.
Reprezentatívny diagram bunkovej štruktúry kvasiniek (Zdroj: Frankie Robertson pomocou Inkscape, vlastné dielo. Via Wikimedia Commons)
Autolýza sa vyskytuje aj v živočíšnych a rastlinných tkanivách, ale niektorí autori opisujú tento proces ako nebakteriálnu „samo-rozklad“, ku ktorej dochádza po smrti buniek.
Tento proces opísal Salkowski v roku 1890 ako enzýmový proces samovoľného trávenia, ale v roku 1900 Jacobi razil pojem autolýza. Dnes je známe, že enzýmy zodpovedné za tento proces nie sú „vedľajšími produktmi“ lýzy, ale sú to rovnaké enzýmy, ktoré sa zúčastňujú bunkových procesov.
Vzhľadom na dôležitosť tohto odvetvia pre priemysel je najviac preskúmaným autolytickým procesom proces, ktorý prebieha v kvasinkách, najmä v kvasinkách používaných pri alkoholových nápojoch (víno a pivo) av pekárňach.
Autolytické deriváty kvasiniek sa bežne používajú pri príprave kultivačného média, pretože predstavujú dobrý zdroj aminokyselín a ďalších živín.
Príčiny autolýzy
Autolýza sa môže vyskytnúť ako reakcia na množstvo faktorov. V jednobunkových organizmoch (mikroorganizmy) tento jav reaguje na mnohé podmienky prostredia, ako je teplota, pH, koncentrácia kyslíka, zloženie média, množstvo živín, prítomnosť toxických látok atď.
Napríklad pri fermentácii vína alebo piva dochádza k autolýze kvasiniek v reakcii na pokles výživných zložiek fermentačnej kvapaliny, ako aj na značné zvýšenie koncentrácie etanolu, ktorý je jedným z produktov váš metabolizmus.
U ľudí sa ukázalo, že autolytické procesy môžu byť vyvolané predĺženými chirurgickými zákrokmi alebo lekárskymi zákrokmi, najmä pri endoskopických disekciách submukózy.
Okrem toho u mnohých zvierat dochádza k autolýze na miestach, kde sú rany alebo tržné rany a plní funkciu odstraňovania poškodeného tkaniva počas hojenia.
V niektorých rastlinných tkanivách funguje autolýza pri raste a vývoji, ako aj pri preprave vody a plynov xylemovými kanálikmi, čo sa deje v dôsledku degradácie protoplastov (membrána + cytosol) tracheidov; nastáva potom v reakcii na podnety typické pre vývoj rastlín.
Na druhej strane určité druhy vláknitých húb môžu podstúpiť autolýzu svojich buniek v reakcii na niektoré antibiotiká alebo toxické látky aplikované do okolitého prostredia.
fázy
Autolytický proces, ktorý bude opísaný nižšie, je proces, ktorý sa uskutočňuje v kvasinkách, môže sa však extrapolovať na akýkoľvek mikroorganizmus alebo na akúkoľvek skupinu buniek v rastlinnom alebo živočíšnom tkanive.
Bunková smrť
Každý autolytický proces začína smrťou príslušnej bunky. Počiatočný fenomén súvisí so zmenou bunkových membránových systémov, najmä pokiaľ ide o eukaryotické organizmy, ktoré umožňujú ich tráviacim enzýmom prísť do styku so zložkami, ktoré sa degradujú.
Enzýmy, ktoré sa zúčastňujú na autolytickej udalosti, sú zodpovedné za degradáciu ich substrátov na menšie fragmenty. Napríklad proteázy alebo peptidázy „štiepia“ takmer akýkoľvek typ proteínu a uvoľňujú peptidy alebo aminokyseliny.
Nukleázy na druhej strane degradujú nukleové kyseliny, ako je DNA alebo RNA, ich fragmentujú a uvoľňujú nukleozidy, mononukleotidy a polynukleotidy. Existujú aj ďalšie enzýmy zodpovedné za trávenie niektorých zložiek bunkovej steny, zvyčajne glukanáz (v kvasinkách).
To, čo je výsledkom bunkovej lýzy a trávenia, sa bežne nazýva autolyzát, ktorý sa uvoľňuje do okolitého prostredia prostredníctvom zlomov v bunkovej stene kvasníc, kde trávenie môže pokračovať. Koncentrácia degradovaných bunkových komponentov zvyčajne produkuje niečo, čo je známe ako kvasnicový extrakt.
Autolýza kvasiniek sa môže rozdeliť do dvoch procesov
- Degradácia bunkových komponentov pomocou „lytických“ enzýmov, najmä proteináz a peptidáz (proteolýza, proteolytické enzýmy).
- Degradácia bunkovej steny, ktorá umožňuje skutočnú lýzu alebo prasknutie buniek a uvoľnenie autolyzátu.
Kvasinky majú vakuoly, ktoré obsahujú väčšinu proteolytických enzýmov týchto buniek. Keď takáto bunka zomrie, potom tieto enzýmy prídu do styku so svojimi substrátmi a degradujú ich. V iných eukaryotických živočíšnych bunkách sú tieto enzýmy obsiahnuté v lyzozómoch.
Glukanázy a niektoré proteinázy sa podieľajú na degradácii zložiek bunkovej steny kvasiniek, čo spôsobuje otvorenie alebo tvorbu „pórov“, ktoré podporujú uvoľňovanie produktov degradácie vnútorných lytických enzýmov.
dôsledky
Hlavné následky autolytických udalostí sú zrejmé, pretože bunka, ktorá sa sama zabíja, zomrie a zmizne, pričom v procese zanechávajú rôzne frakcie jej podstatných molekúl.
Niektorí autori sa domnievajú, že autolýza v určitých orgánoch vedie k vnútornému „skvapalneniu“, ktoré môže následne spôsobiť jeho atrofie alebo morfologické deformácie.
Pre potravinársky priemysel
Tento proces sa môže vyskytnúť aj v mnohých potravinách, najmä živočíšneho pôvodu, čo vo všeobecnosti znamená nebakteriálny rozklad ich svalových tkanív a uvoľňovanie veľkého množstva peptidov, aminokyselín, fosfátových skupín, uhľohydrátov atď., Čo predstavuje ekologická príležitosť na kolonizáciu rozkladajúcich sa baktérií.
Ďalším negatívnym dôsledkom autolytických procesov je výroba syrov, kde autolýza „štartovacích“ baktérií patriacich do druhu Lactococcus lactis má významné dôsledky na vývoj chuti týchto mliečnych derivátov.
V niektorých vedeckých textoch týkajúcich sa výroby alkoholických nápojov môže dôjsť k rozporu v tom, že pre niektorých autorov je to prospešný proces a pre iných nie, hoci to v podstate závisí od druhu príslušného nápoja.
Niektorí výrobcovia vína sa domnievajú, že autolytické procesy umožňujú uvoľňovanie mnohých prospešných vnútorných zložiek kvasníc, ktoré majú výrazný vplyv na senzorické vlastnosti a biologickú stabilitu tejto kvapaliny.
Výťažky z kvasníc majú viacnásobné použitie pri výrobe mäsových derivátov (párkov), polievok, omáčok a iných sendvičov.
Fotografia kvasnicového extraktového koncentrátu (Zdroj: SKopp cez Wikimedia Commons)
Pretože smrť miliónov kvasiniek v kultúre v tekutom médiu predstavuje uvoľňovanie veľkého množstva aminokyselín, cukrov, vitamínov a iných mikroživín, lyzáty sa nepoužívajú iba ako „zosilňovače“ farby a chuti potravín. , ale tiež sa používajú na formuláciu experimentálneho rastového média.
Referencie
- Dernby, KG (1920). Štúdia o autolýze živočíšnych tkanív. Štúdie z Rockefellerovho inštitútu pre lekársky výskum, 32, 359.
- Dharmadhikari, M. (2011). Kvasinková autolýza.
- Escamez, S., & Tuominen, H. (2017). Príspevok bunkovej autolýzy k tkanivovým funkciám počas vývoja rastlín. Aktuálny názor na biológiu rastlín, 35, 124 - 130.
- Hyun, JJ, Chun, HJ, Keum, B., Seo, YS, Kim, YS, Jeen, YT, … & Chae, YS (2012). Autolýza: pravdepodobný nález naznačujúci dlhý čas postupu ESD. Chirurgická laparoskopická endoskopia a perkutánna technika, 22 (2), e115-e117.
- Mukundan, MK, Antony, PD a Nair, MR (1986). Prehľad autolýzy rýb. Fisheries Research, 4 (3-4), 259-269.
- Rogers, AA, Rippon, MG, Atkin, L., Ousey, K. a nezávislý konzultant starostlivosti o rany, UK Autolýza: mechanizmy pôsobenia pri odstraňovaní devitalizovaného tkaniva v ránach.
- White, S., McIntyre, M., Berry, DR, a McNeil, B. (2002). Autolýza priemyselných vláknitých húb. Kritické recenzie v biotechnológii, 22 (1), 1-14.