AUTOLÝZA: PŘÍČINY, FÁZE A DŮSLEDKY - BIOLOGIE - 2025

Autolýza je proces, při kterém jsou buňky enzymaticky rozštěpí působením vlastních enzymů. Doslova to znamená, že mechanismy, které vedou k jeho vlastní lýze (smrti), jsou spouštěny v buňce.

Tento proces „sebez degradace“ byl pozorován během normálního průběhu růstu a vývoje bakterií a hub. Mnoho vědeckých textů však ukazuje, že je typické „umírání“ buněk nebo „zraněných“ nebo „poškozených“ buněk.

Reprezentativní schéma buněčné struktury kvasinek (Zdroj: Frankie Robertson pomocí Inkscape, vlastní práce. Via Wikimedia Commons)

Autolýza se vyskytuje také ve zvířecích a rostlinných tkáních, ale někteří autoři popisují tento proces jako nebakteriální „samorozklad“, ke kterému dochází po buněčné smrti.

Tento proces popsal Salkowski v roce 1890 jako enzymatický proces sebe-trávení, ale v roce 1900 Jacobi vytvořil termín autolýza. Dnes je známo, že enzymy odpovědné za tento proces nejsou „vedlejšími produkty“ lýzy, ale jsou to stejné enzymy, které se účastní buněčných procesů.

Vzhledem k jeho významu pro průmysl je nejdůkladněji přezkoumávaným autolytickým procesem proces, který se provádí v kvasnicích, zejména v těch, které se používají při kvašení alkoholických nápojů (víno a pivo) a v pekárně.

Autolytické deriváty kvasinek se běžně používají při formulaci kultivačního média, protože představují dobrý zdroj aminokyselin a dalších živin.

Příčiny autolýzy

Autolýza může nastat v reakci na řadu faktorů. U jednobuněčných organismů (mikroorganismy) tento jev reaguje na řadu podmínek prostředí, jako je teplota, pH, koncentrace kyslíku, složení média, množství živin, přítomnost toxických látek atd.

Během kvašení vína nebo piva například dochází k autolýze kvasinek v reakci na pokles nutričních složek fermentační tekutiny a na značné zvýšení koncentrace ethanolu, který je jedním z produktů váš metabolismus.

U lidí bylo prokázáno, že autolytické procesy mohou být spouštěny dlouhodobými chirurgickými zákroky nebo lékařskými postupy, zejména během endoskopických disekcí submukózy.

Kromě toho u mnoha zvířat dochází k autolýze v místech, kde jsou rány nebo rány, a plní funkci eliminace poškozené tkáně během hojení.

V některých rostlinných tkáních funguje autolýza při růstu a vývoji, jakož i při transportu vody a plynů přes xylemové kanály, k čemuž dochází díky degradaci protoplastů (membrána + cytosol) tracheidů; nastává pak v reakci na podněty typické pro vývoj rostlin.

Na druhé straně, některé druhy vláknitých hub mohou podléhat autolýze svých buněk v reakci na některá antibiotika nebo toxické látky aplikované do okolního prostředí.

Fáze

Autolytický proces, který bude popsán níže, je ten, který probíhá v kvasnicích, ale může být extrapolován na jakýkoli mikroorganismus nebo jakoukoli skupinu buněk v rostlinné nebo živočišné tkáni.

Smrt buněk

Každý autolytický proces začíná smrtí příslušné buňky. Počáteční jev se týká změny buněčných membránových systémů, zejména pokud jde o eukaryotické organismy, které umožňují jejich trávicím enzymům přijít do styku se složkami, které budou degradovány.

Enzymy, které se účastní autolytické události, jsou zodpovědné za degradaci jejich substrátů na menší fragmenty. Například proteázy nebo peptidázy „štěpí“ téměř jakýkoli typ proteinu, uvolňují peptidy nebo aminokyseliny.

Nukleázy naproti tomu degradují nukleové kyseliny, jako je DNA nebo RNA, fragmentují je a uvolňují nukleosidy, mononukleotidy a polynukleotidy. Existují další enzymy odpovědné za trávení některých složek buněčné stěny, obvykle glukanáz (v kvasnicích).

Co obvykle vyplývá z buněčné lýzy a trávení, je známo jako autolyzát, který se uvolňuje do okolního prostředí prostřednictvím přerušení buněčné stěny kvasinek, kde trávení může pokračovat. Koncentrace degradovaných buněčných složek obvykle produkuje něco známého jako kvasnicový extrakt.

Autolýza kvasinek může být rozdělena do dvou procesů

- Degradace buněčných složek pomocí "lytických" enzymů, zejména proteináz a peptidáz (proteolýza, proteolytické enzymy).

- Degradace buněčné stěny, která umožňuje skutečnou lýzu nebo prasknutí buněk a uvolnění autolyzátu.

Kvasinky mají vakuoly, ve kterých je uložena většina proteolytických enzymů těchto buněk. Když taková buňka zemře, pak tyto enzymy přijdou do styku se svými substráty a degradují je. V jiných eukaryotických živočišných buňkách jsou tyto enzymy obsaženy v lysozomech.

Glukanázy a některé proteinázy se účastní degradace složek buněčné stěny kvasinek, což způsobuje otevření nebo tvorbu "pórů", které podporují uvolňování produktů degradace vnitřních lytických enzymů.

Důsledky

Hlavní důsledky autolytických událostí jsou zřejmé, protože buňka, která se sama zabije, zemře a zmizí, přičemž v procesu zanechávají různé frakce jejích podstatných molekul.

Někteří autoři se domnívají, že autolýza v určitých orgánech vede k vnitřní „zkapalnění“, které může následně způsobit atrofie nebo morfologické deformace.

Pro potravinářský průmysl

K tomuto procesu může dojít také v mnoha potravinách, zejména živočišného původu, což obecně znamená nebakteriální rozklad jejich svalových tkání a uvolňování velkého množství peptidů, aminokyselin, fosfátových skupin, uhlohydrátů atd., Což představuje ekologická příležitost pro kolonizaci rozkládajících se bakterií.

Dalším negativním důsledkem autolytických procesů je výroba sýrů, kde autolýza „startovacích“ bakterií patřících do druhu Lactococcus lactis má významné důsledky ve vývoji chuti těchto mléčných derivátů.

V některých vědeckých textech souvisejících s výrobou alkoholických nápojů může být rozpor v tom, že pro některé autory je to prospěšný proces a pro jiné nikoli, ačkoli to v podstatě závisí na typu dotyčného nápoje.

Někteří výrobci vína se domnívají, že autolytické procesy umožňují uvolňování mnoha prospěšných vnitřních složek kvasinek, které mají významný vliv na smyslové vlastnosti a biologickou stabilitu této tekutiny.

Výtažky z kvasinek mají více použití při výrobě masných derivátů (uzenin), polévek, omáček a jiných sendvičů.

Fotografie z kvasnicového extraktu (Zdroj: SKopp přes Wikimedia Commons)

Protože smrt milionů kvasinek v kultuře v tekutém médiu představuje uvolňování velkého množství aminokyselin, cukrů, vitamínů a dalších mikroživin, nejsou lyzáty používány pouze jako „zesilovače“ barvy a chuti jídla., ale také se používají pro formulaci experimentálního růstového média.

Reference

1. Dernby, KG (1920). Studie o autolýze živočišných tkání. Studie z Rockefellerova institutu pro lékařský výzkum, 32, 359.
2. Dharmadhikari, M. (2011). Kvasinková autolýza.
3. Escamez, S., & Tuominen, H. (2017). Příspěvek buněčné autolýzy k tkáňovým funkcím během vývoje rostlin. Aktuální názor v rostlinné biologii, 35, 124-130.
4. Hyun, JJ, Chun, HJ, Keum, B., Seo, YS, Kim, YS, Jeen, YT,… & Chae, YS (2012). Autolýza: věrohodné zjištění naznačující dlouhou dobu ESD procedury. Chirurgická laparoskopická endoskopie a perkutánní techniky, 22 (2), e115-e117.
5. Mukundan, MK, Antony, PD a Nair, MR (1986). Přehled autolýzy u ryb. Fisheries Research, 4 (3-4), 259-269.
6. Rogers, AA, Rippon, MG, Atkin, L., Ousey, K., a Nezávislý konzultant péče o rány, UK Autolýza: mechanismy účinku při odstraňování devitalizované tkáně v ranách.
7. White, S., McIntyre, M., Berry, DR, & McNeil, B. (2002). Autolýza průmyslových vláknitých hub. Kritické recenze v biotechnologii, 22 (1), 1-14.