AUTOLÍZIS: OKOK, FÁZISOK ÉS KÖVETKEZMÉNYEK - BIOLÓGIA - 2025

Az autolízis egy olyan folyamat, amelynek során a sejteket enzimesen emésztik meg a saját enzimek hatására. Szó szerint azt jelenti, hogy a saját líziséhez (halálához) vezetõ mechanizmusok aktiválódnak egy sejtben.

Az "önbontás" ezen folyamatát megfigyelték a baktériumok és gombák normál növekedése és fejlődése során. Számos tudományos szöveg azonban megállapítja, hogy ez jellemző a „haldokló” vagy „sebesült” vagy „sérült” sejtekre.

Az élesztő sejtszerkezetének reprezentatív diagramja (Forrás: Frankie Robertson az Inkscape segítségével, saját mű. Via Wikimedia Commons)

Az autolízis az állati és növényi szövetekben is előfordul, de egyes szerzők ezt a folyamatot a nem baktériumok „önbomlásának” írják le, amely a sejthalál után következik be.

Ezt a folyamatot 1890-ben Salkowski írja le, mint egy enzimes emésztés folyamatát, de Jacobi 1900-ban fogalmazta meg az autolízis kifejezést. Manapság ismert, hogy az e folyamatért felelős enzimek nem a lízis „melléktermékei”, hanem ugyanazok az enzimek, amelyek részt vesznek a sejtfolyamatokban.

Tekintettel az ipar számára betöltött jelentőségére, az alaposan áttekinthető autolitikus eljárás az élesztőben zajlik, különösen az alkoholtartalmú italok (bor és sör) erjedési folyamataiban és a pékségben zajló folyamatok során.

Az élesztő autolitikus származékait általában használják a táptalajok készítésében, mivel ezek jó aminosavak és egyéb tápanyagforrások.

Az autolízis okai

Az autolízis számos tényezőre adott válaszként fordulhat elő. Az egysejtű szervezetekben (mikroorganizmusok) ez a jelenség reagál számos környezeti állapotra, például hőmérsékletre, pH-ra, oxigénkoncentrációra, a közeg összetételére, tápanyagok mennyiségére, mérgező anyagok jelenlétére stb.

Például a bor vagy a sör erjedésekor az élesztők autolízise a fermentáló folyadék tápanyag-összetevőinek csökkenésére, valamint az etanol koncentrációjának jelentős növekedésére, amely az egyik az anyagcserédet.

Emberekben kimutatták, hogy az autolitikus folyamatok meghosszabbított műtéti beavatkozásokkal vagy orvosi eljárásokkal kiválthatók, különösen a szubmukóza endoszkópos boncolásakor.

Ezenkívül sok állatban az autolízis olyan helyekben fordul elő, ahol sebek vagy repedések vannak, és ellátja a sérült szövetek kiküszöbölését a gyógyulás során.

Egyes növényi szövetekben az autolízis a növekedésben és a fejlődésben, valamint a víz és a gázok szállításában a xylem csatornákon keresztül működik, amely a tracheid protoplasztjainak (membrán + citozol) lebomlásának köszönhető; akkor fordul elő, a növényfejlődésre jellemző ingerekre adott válaszként.

Másrészről, egyes rostos gombák fajtái sejtjeik autolízisén mehetnek keresztül, reagálva a környező környezetbe alkalmazott valamilyen antibiotikumokra vagy mérgező anyagokra.

fázisai

Az alábbiakban ismertetett autolitikus eljárás az élesztőben zajlik, azonban extrapolálható bármely növényi vagy állati szövet mikroorganizmusára vagy sejtcsoportjára.

Sejthalál

Minden autolitikus folyamat a kérdéses sejt halálával kezdődik. A kezdeti jelenség a sejtmembrán rendszerek megváltoztatásával kapcsolatos, különösen, ha eukarióta szervezetekről van szó, amely lehetővé teszi emésztő enzimeik érintkezését a lebontható komponensekkel.

Az autolitikus eseményben részt vevő enzimek felelősek a szubsztrátok kisebb fragmentumokké történő lebontásáért. Például a proteázok vagy a peptidázok szétvágják szinte bármilyen típusú fehérjét, felszabadítva a peptideket vagy aminosavakat.

A nukleázok viszont lebontják a nukleinsavakat, például a DNS-t vagy az RNS-t, fragmentálva őket és felszabadítva nukleozidokat, mononukleotidokat és polinukleotidokat. Vannak más enzimek is, amelyek felelősek a sejtfal egyes összetevőinek emésztésében, általában glükanázok (élesztőben).

Általában a sejt-lízis és az emésztés eredményei autolizátumként ismertek, amely az élesztősejt falának törésével szabadul fel a környező környezetbe, ahol az emésztés folytatódhat. A lebontott sejtkomponensek koncentrációja általában élesztő-kivonatnak nevezik.

Az élesztő autolízise két folyamatra osztható

- A sejtkomponensek lebontása "litikus" enzimek, különösen proteinázok és peptidázok által (proteolízis, proteolitikus enzimek).

- A sejtfal lebomlása, amely lehetővé teszi a valódi sejtlízist vagy -repedést és az autolizátum felszabadulását.

Az élesztőknek vákuumok vannak, amelyek tartalmazzák ezeknek a sejteknek a proteolitikus enzimeit. Amikor egy ilyen sejt meghal, akkor ezek az enzimek érintkezésbe kerülnek a szubsztrátokkal, és lebontják őket. Más eukarióta állati sejtekben ezeket az enzimeket a lizoszómák tartalmazzák.

A glükanázok és egyes proteinázok részt vesznek az élesztősejt fal összetevőinek lebontásában, és „pórusok” kinyílását vagy kialakulását okozzák, amelyek elősegítik a belső lítikus enzimek bomlástermékeinek felszabadulását.

következmények

Az autolitikus események fő következményei nyilvánvalóak, mivel az öngyilkos sejt elpusztul és eltűnik, és alkotóelemeinek különböző frakcióit hagyja a folyamatban.

Egyes szerzők szerint bizonyos szervekben az autolízis belső „cseppfolyósodáshoz” vezet, ami következésképpen atrófiákat vagy morfológiai deformációkat okozhat.

Az élelmiszeripar számára

Ez a folyamat számos élelmiszerben, különösen állati eredetűben is előfordulhat, ami általában azt jelenti, hogy izomszöveteik nem baktériumokkal bomlanak, és nagy mennyiségű peptidet, aminosavat, foszfátcsoportot, szénhidrátot stb. Szabadítanak fel, ami ökológiai lehetőség a lebomló baktériumok kolonizációjára.

Az autolitikus folyamatok egy másik negatív következménye például a sajtgyártás, ahol a Lactococcus lactis fajhoz tartozó "starter" baktériumok autolízise fontos hatással van e tejszármazékok ízének kialakulására.

Az alkoholtartalmú italok előállításával kapcsolatos egyes tudományos szövegekben ellentmondásos lehet, hogy egyes szerzők számára ez előnyös folyamat, mások számára pedig nem, bár ez alapvetően a kérdéses ital típusától függ.

Néhány bortermelő úgy véli, hogy az autolitikus folyamatok lehetővé teszik az élesztő számos olyan hasznos belső alkotórészének felszabadítását, amelyek jelentősen befolyásolják ennek a folyadéknak az érzékszervi tulajdonságait és biológiai stabilitását.

Az élesztőkivonatok többféle felhasználásúak hússzármazékok (kolbászok), levesek, szószok és egyéb szendvicsek előállításában.

Élesztőkivonat-koncentrátum fényképe (Forrás: SKopp a Wikimedia Commons segítségével)

Mivel élesztők millióinak halála egy folyékony közegben lévő tenyészetben nagy mennyiségű aminosav, cukrok, vitamin és más mikrotápanyag felszabadulását jelenti, a lizátumokat nemcsak az élelmiszerek színének és ízének fokozására használják, de kísérleti táptalajok készítésére is használják.

Irodalom

1. Dernby, KG (1920). Az állati szövetek autolízisének vizsgálata. A Rockefeller Orvosi Kutatóintézet tanulmányai, 32, 359.
2. Dharmadhikari, M. (2011). Élesztő autolízis.
3. Escamez, S. és Tuominen, H. (2017). A celluláris autolízis hozzájárulása a szöveti funkciókhoz a növény fejlődése során. Jelenlegi vélemény a növénybiológiáról, 35, 124-130.
4. Hyun, JJ, Chun, HJ, Keum, B., Seo, YS, Kim, YS, Jeen, YT,… és Chae, YS (2012). Autolízis: a hosszú ESD eljárás idejére utaló valószínű megállapítás. Surgical Laparoscopy Endoscopy & Perkután technikák, 22. (2), e115-e117.
5. Mukundan, MK, Antony, PD, és Nair, MR (1986). A halakban végzett autolízis áttekintése. Fisheries Research, 4 (3-4), 259-269.
6. Rogers, AA, Rippon, MG, Atkin, L., Ousey, K., és Független sebkezelő tanácsadó, Egyesült Királyság Autolízis: hatásmechanizmusok a devitalizált szövetek eltávolításában a sebekből.
7. White, S., McIntyre, M., Berry, DR, és McNeil, B. (2002). Ipari rostos gombák autolízise. Kritikus áttekintés a biotechnológiában, 22. cikk (1), 1–14.