AUTOLYYSI: SYYT, VAIHEET JA SEURAUKSET - BIOLOGIA

Autolyysi on prosessi, jolla solut entsymaattisesti vaikutuksesta oman entsyymejä. Se tarkoittaa kirjaimellisesti, että solut laukaisevat mekanismit, jotka johtavat sen omaan hajoamiseen (kuolemaan).

Tätä "itsehajoamisen" prosessia on havaittu bakteerien ja sienten normaalin kasvun ja kehityksen aikana. Monissa tieteellisissä tekstissä kuitenkin todetaan, että se on tyypillistä "kuoleville" soluille tai "haavoittuneille" tai "loukkaantuneille" soluille.

Edustava kaavio hiivan solurakenteesta (Lähde: Frankie Robertson Inkscapellä, oma työ. Via Wikimedia Commons)

Autolyysi tapahtuu myös eläin- ja kasvakudoksissa, mutta jotkut kirjoittajat kuvaavat tätä prosessia ei-bakteerien "itsehajoamisena", joka tapahtuu solukuoleman jälkeen.

Salkowski kuvasi tämän prosessin vuonna 1890 entsymaattiseksi itsehajoamisprosessiksi, mutta juuri vuonna 1900 Jacobi loi termin autolyysi. Nykyään tiedetään, että tästä prosessista vastaavat entsyymit eivät ole hajoamisen "sivutuotteita", mutta ovat samoja entsyymejä, jotka osallistuvat soluprosesseihin.

Ottaen huomioon sen merkitys teollisuudelle, perusteellisimmin tarkasteltu autolyyttinen prosessi tapahtuu hiivoissa, etenkin sellaisissa, joita käytetään alkoholijuomien (viini ja olut) käymisprosessien aikana ja leipomossa.

Hiivan autolyyttisiä johdannaisia käytetään yleisesti elatusaineiden formuloinnissa, koska ne edustavat hyvää aminohappojen ja muiden ravintoaineiden lähdettä.

Autolyysin syyt

Autolyysi voi tapahtua vasteena monille tekijöille. Yksisoluisissa organismeissa (mikro-organismit) tämä ilmiö reagoi moniin ympäristöolosuhteisiin, kuten lämpötila, pH, happipitoisuus, väliaineen koostumus, ravinteiden määrä, myrkyllisten aineiden läsnäolo jne.

Esimerkiksi viinin tai oluen käymisen aikana hiivojen autolyysi tapahtuu vastauksena käymisnesteen ravintokomponenttien vähentymiseen sekä etanolin pitoisuuden huomattavaan lisääntymiseen, joka on yksi tuotteista aineenvaihduntasi.

Ihmisillä on osoitettu, että autolyyttiset prosessit voivat käynnistyä pitkittyneillä kirurgisilla toimenpiteillä tai lääketieteellisillä toimenpiteillä, etenkin endoskooppisten submukosaalisten leikkausten aikana.

Lisäksi monilla eläimillä autolyysi tapahtuu paikoissa, joissa on haavoja tai haavoja, ja se suorittaa vaurioituneen kudoksen poistamisen parantamisen aikana.

Joissakin kasvakudoksissa autolyysi toimii kasvussa ja kehityksessä, samoin kuin veden ja kaasujen kuljetuksessa ksyleemikanavien kautta, mikä tapahtuu henkitorven protoplastien (kalvo + sytosoli) hajoamisen ansiosta; tapahtuu sitten vasteena kasvien kehitykselle tyypillisiin ärsykkeisiin.

Toisaalta tietyt rihmasienilajit voivat läpikäydä solujensa autolyysin vastauksena joihinkin ympäröivään ympäristöön levitettyihin antibiootteihin tai myrkyllisiin aineisiin.

vaiheissa

Autolyyttinen menetelmä, jota kuvataan jäljempänä, tapahtuu hiivoissa, mutta se voidaan kuitenkin ekstrapoloida mihin tahansa mikro-organismiin tai mihin tahansa soluryhmään kasvi- tai eläinkudoksessa.

Solukuolema

Jokainen autolyyttinen prosessi alkaa kyseisen solun kuolemalla. Alkuilmiö liittyy solumembraanijärjestelmien muutoksiin, etenkin kun kyse on eukaryoottisista organismeista, mikä sallii niiden ruuansulatusentsyymien olla kosketuksissa hajoavien komponenttien kanssa.

Autolyyttiseen tapahtumaan osallistuvat entsyymit ovat vastuussa substraattiensa hajottamisesta pienemmiksi fragmenteiksi. Esimerkiksi proteaasit tai peptidaasit "leikkaavat" melkein minkä tahansa tyyppisen proteiinin vapauttaen peptidejä tai aminohappoja.

Nukleaasit puolestaan hajoavat nukleiinihappoja, kuten DNA tai RNA, fragmentoimalla niitä ja vapauttaen nukleosideja, mononukleotideja ja polynukleotideja. On myös muita entsyymejä, jotka vastaavat joidenkin soluseinämän komponenttien, yleensä glukanaasien, sulamisesta (hiivassa).

Yleensä se, mitä syntyy solujen hajoamisesta ja hajoamisesta, tunnetaan autolysaattina, joka vapautuu ympäröivään ympäristöön hiivasoluseinämän katkoksissa, joissa hajotus voi jatkua. Hajoavien solukomponenttien konsentraatio tuottaa yleensä jotain, jota kutsutaan hiivauutteeksi.

Hiivan autolyysi voidaan jakaa kahteen prosessiin

- Solukomponenttien hajoaminen "lyyttisten" entsyymien, etenkin proteinaasien ja peptidaasien (proteolyysi, proteolyyttiset entsyymit) avulla.

- Soluseinämän hajoaminen, joka sallii todellisen solujen hajoamisen tai murtumisen ja autolysaatin vapautumisen.

Hiivoissa on tyhjiöitä, joissa on suurin osa näiden solujen proteolyyttisistä entsyymeistä. Kun tällainen solu kuolee, nämä entsyymit saattavat joutua kosketukseen sen substraattien kanssa ja hajottaa niitä. Muissa eukaryoottisissa eläinsoluissa nämä entsyymit sisältyvät lysosomeihin.

Glukanaasit ja jotkut proteinaasit osallistuvat hiivasoluseinämän komponenttien hajoamiseen aiheuttaen "huokosten" avautumisen tai muodostumisen, jotka edistävät sisäisten lyyttisten entsyymien hajoamistuotteiden vapautumista.

Seuraukset

Autolyyttisten tapahtumien pääasialliset seuraukset ovat ilmeisiä, koska itsensä tappava solu kuolee ja katoaa, jättäen prosessissa eri osat sen muodostavista molekyyleistä.

Jotkut kirjoittajat katsovat, että autolyysi tietyissä elimissä johtaa sisäiseen "nesteytymiseen", mikä voi näin ollen aiheuttaa atrofioita tai niiden morfologisia muodonmuutoksia.

Elintarviketeollisuudelle

Tätä prosessia voi esiintyä myös monissa, erityisesti eläinperäisissä elintarvikkeissa, mikä yleensä tarkoittaa niiden lihaskudosten ei-bakteerihajoamista ja suuren määrän peptidien, aminohappojen, fosfaattiryhmien, hiilihydraattien jne. Vapautumista, mikä edustaa ekologinen mahdollisuus hajoavien bakteerien kolonisaatioon.

Toinen autolyyttisten prosessien kielteinen seuraus on esimerkki juuston tuotannossa, jossa Lactococcus lactis -lajiin kuuluvien "aloitusbakteerien" autolyysillä on tärkeitä vaikutuksia näiden meijerijohdannaisten maun kehittymiseen.

Joissakin alkoholijuomien tuotantoon liittyvissä tieteellisissä teksteissä voi olla ristiriitaa siitä, että joillekin kirjoittajille se on hyödyllinen prosessi ja toisille ei, vaikka tämä riippuu olennaisesti kyseisen juoman tyypistä.

Jotkut viinintuottajat katsovat, että autolyyttiset prosessit sallivat monien hyödyllisten hiivan sisäisten komponenttien vapautumisen, joilla on merkittävä vaikutus tämän nesteen aistinvaraisiin ominaisuuksiin ja biologiseen stabiilisuuteen.

Hiivauutteilla on useita käyttökohteita lihajohdannaisten (makkaran), keittojen, kastikkeiden ja muiden voileipien valmistuksessa.

Valokuva hiivauutteen tiivisteestä (Lähde: SKopp Wikimedia Commonsin kautta)

Koska miljoonien hiivien kuolema nestemäisessä väliaineessa olevassa viljelmässä edustaa suuren määrän aminohappoja, sokereita, vitamiineja ja muita mikroravinteita, lysaatteja ei käytetä vain ruoan värin ja aromin "tehostajina"., mutta niitä käytetään myös kokeellisten kasvualustojen formulointiin.

Viitteet

Dernby, KG (1920). Eläinkudosten autolyysin tutkimus. Tutkimukset Rockefeller Institute for Medical Research, 32, 359.
Dharmadhikari, M. (2011). Hiiva-autolyysi.
Escamez, S., ja Tuominen, H. (2017). Solujen autolyysin vaikutus kudoksen toimintoihin kasvien kehityksen aikana. Nykyinen lausunto kasvibiologiasta, 35, 124 - 130.
Hyun, JJ, Chun, HJ, Keum, B., Seo, YS, Kim, YS, Jeen, YT,… & Chae, YS (2012). Autolyysi: uskottava havainto, joka viittaa pitkään ESD-menettelytapaan. Kirurginen Laparoscopy Endoscopy & perkutaaninen tekniikka, 22 (2), e115-e117.
Mukundan, MK, Antony, PD, ja Nair, MR (1986). Katsaus kalojen autolyysistä. Fisheries Research, 4 (3-4), 259 - 269.
Rogers, AA, Rippon, MG, Atkin, L., Ousey, K., ja riippumaton haavanhoidon konsultti, Yhdistynyt kuningaskunta Autolyysi: toimintamekanismit haitallisen kudoksen poistamiseen haavoista.
White, S., McIntyre, M., Berry, DR, ja McNeil, B. (2002). Teollisten rihmasienien autolyysi. Kriittiset katsaukset bioteknologiassa, 22 (1), 1–14.

AUTOLYYSI: SYYT, VAIHEET JA SEURAUKSET - BIOLOGIA - 2026