AUTOLYSE: OORZAKEN, FASEN EN GEVOLGEN - BIOLOGIE - 2025

De autolyse is een proces waarbij cellen enzymatisch worden verteerd door de werking van hun eigen enzymen. Het betekent letterlijk dat de mechanismen die tot zijn eigen lysis (dood) leiden, in een cel worden geactiveerd.

Dit proces van "zelfafbraak" is waargenomen tijdens het normale verloop van groei en ontwikkeling van bacteriën en schimmels. Veel wetenschappelijke teksten stellen echter vast dat het typerend is voor "stervende" cellen of "gewonde" of "gewonde" cellen.

Representatief diagram van de cellulaire structuur van een gist (Bron: Frankie Robertson gebruikt Inkscape, eigen werk. Via Wikimedia Commons)

Autolyse komt ook voor in dierlijke en plantaardige weefsels, maar sommige auteurs beschrijven dit proces als de niet-bacteriële "zelfontleding" die optreedt na celdood.

Dit proces werd in 1890 door Salkowski beschreven als een enzymatisch proces van zelfvertering, maar het was in 1900 dat Jacobi de term autolyse bedacht. Tegenwoordig is bekend dat de enzymen die verantwoordelijk zijn voor dit proces geen "bijproducten" zijn van lysis, maar dezelfde enzymen zijn die deelnemen aan cellulaire processen.

Gezien het belang ervan voor de industrie, is het meest grondig herziene autolytische proces het proces dat plaatsvindt in gisten, vooral die welke worden gebruikt tijdens de fermentatieprocessen van alcoholische dranken (wijn en bier) en in de bakkerij.

Autolytische derivaten van gist worden vaak gebruikt bij de formulering van kweekmedia, omdat ze een goede bron van aminozuren en andere voedingsstoffen vormen.

Oorzaken van autolyse

Autolyse kan optreden als reactie op een aantal factoren. Bij eencellige organismen (micro-organismen) reageert dit fenomeen op vele omgevingsfactoren zoals temperatuur, pH, zuurstofconcentratie, samenstelling van het medium, de hoeveelheid voedingsstoffen, de aanwezigheid van giftige stoffen, etc.

Tijdens de fermentatie van bijvoorbeeld wijn of bier vindt autolyse van gisten plaats als reactie op de afname van de voedingscomponenten van de fermentatievloeistof, evenals de aanzienlijke toename van de concentratie van ethanol, dat een van de producten is van uw metabolisme.

Bij mensen is aangetoond dat autolytische processen kunnen worden geactiveerd door langdurige chirurgische ingrepen of medische procedures, vooral tijdens endoscopische submucosale dissecties.

Bovendien treedt autolyse bij veel dieren op op plaatsen waar wonden of snijwonden zijn en vervult de functie van het elimineren van beschadigd weefsel tijdens genezing.

In sommige plantenweefsels functioneert autolyse bij groei en ontwikkeling, evenals bij het transport van water en gassen door de xyleemkanalen, wat plaatsvindt dankzij de afbraak van de protoplasten (membraan + cytosol) van de tracheïden; treedt dan op als reactie op stimuli die kenmerkend zijn voor de ontwikkeling van planten.

Aan de andere kant kunnen bepaalde soorten filamenteuze schimmels autolyse van hun cellen ondergaan als reactie op sommige antibiotica of giftige stoffen die in de omgeving worden aangebracht.

Fasen

Het autolytische proces dat hieronder zal worden beschreven, vindt plaats in gisten, maar het kan worden geëxtrapoleerd naar elk micro-organisme of elke groep cellen in een planten- of dierlijk weefsel.

Celdood

Elk autolytisch proces begint met de dood van de betreffende cel. Het eerste fenomeen heeft te maken met de verandering van de cellulaire membraansystemen, vooral als het gaat om eukaryote organismen, waardoor hun spijsverteringsenzymen in contact kunnen komen met de componenten die worden afgebroken.

De enzymen die deelnemen aan de autolytische gebeurtenis zijn verantwoordelijk voor het afbreken van hun substraten in kleinere fragmenten. Proteasen of peptidasen "snijden" bijvoorbeeld bijna elk type eiwit, waarbij peptiden of aminozuren vrijkomen.

Nucleasen, aan de andere kant, breken nucleïnezuren zoals DNA of RNA af, fragmenteren ze en geven nucleosiden, mononucleotiden en polynucleotiden vrij. Er zijn andere enzymen die verantwoordelijk zijn voor de vertering van sommige componenten van de celwand, meestal glucanasen (in gist).

Gewoonlijk staat wat het resultaat is van cellysis en vertering bekend als autolysaat, dat wordt afgegeven aan de omgeving door breuken in de gistcelwand, waar de vertering kan doorgaan. De concentratie van de afgebroken cellulaire componenten produceert meestal iets dat bekend staat als gistextract.

Gistautolyse kan worden onderverdeeld in twee processen

- De afbraak van cellulaire componenten door "lytische" enzymen, vooral proteïnasen en peptidasen (proteolyse, proteolytische enzymen).

- De afbraak van de celwand, waardoor echte cellysis of -breuk en het vrijkomen van het autolysaat mogelijk is.

Gisten hebben vacuolen die de meeste proteolytische enzymen van deze cellen huisvesten. Als zo'n cel sterft, komen deze enzymen in contact met zijn substraten en breken ze af. In andere eukaryote dierlijke cellen zitten deze enzymen in lysosomen.

Glucanasen en sommige proteïnasen nemen deel aan de afbraak van de componenten van de gistcelwand, waardoor de opening of vorming van "poriën" ontstaat, die de afgifte van de afbraakproducten van interne lytische enzymen bevorderen.

Gevolgen

De belangrijkste gevolgen van autolytische gebeurtenissen zijn duidelijk, aangezien een cel die zichzelf doodt, sterft en verdwijnt, waarbij verschillende fracties van de samenstellende moleculen in het proces achterblijven.

Sommige auteurs zijn van mening dat autolyse in bepaalde organen tot interne "liquefactie" leidt, wat bijgevolg atrofieën of morfologische vervormingen daarvan kan veroorzaken.

Voor de voedingsindustrie

Dit proces kan ook voorkomen in veel voedingsmiddelen, vooral van dierlijke oorsprong, wat over het algemeen de niet-bacteriële afbraak van hun spierweefsel inhoudt en de afgifte van een grote hoeveelheid peptiden, aminozuren, fosfaatgroepen, koolhydraten, enz. een ecologische kans voor de kolonisatie van ontbindende bacteriën.

Een ander negatief gevolg van autolytische processen wordt geïllustreerd bij de productie van kazen, waarbij de autolyse van de "starter" -bacteriën, behorende tot de Lactococcus lactis-soort, belangrijke implicaties heeft voor de ontwikkeling van de smaak van deze zuivelderivaten.

In sommige wetenschappelijke teksten die betrekking hebben op de productie van alcoholische dranken, kan de tegenstrijdigheid worden onder ogen gezien dat het voor sommige auteurs een gunstig proces is en voor anderen niet, hoewel dit in wezen afhangt van het soort drank in kwestie.

Sommige wijnproducenten zijn van mening dat autolytische processen het vrijkomen van veel heilzame interne componenten van gist mogelijk maken, die een aanzienlijke invloed hebben op de sensorische eigenschappen en biologische stabiliteit van deze vloeistof.

Gistextracten worden op meerdere manieren gebruikt bij de productie van vleesderivaten (worstjes), soepen, sauzen en andere sandwiches.

Foto van gistextractconcentraat (Bron: SKopp via Wikimedia Commons)

Aangezien de dood van miljoenen gisten in een kweek in vloeibaar medium de afgifte vertegenwoordigt van een grote hoeveelheid aminozuren, suikers, vitamines en andere micronutriënten, worden lysaten niet alleen gebruikt als "versterkers" van de kleur en smaak van voedsel. , maar worden ook gebruikt voor de formulering van experimentele groeimedia.

Referenties

1. Dernby, KG (1920). Een onderzoek naar autolyse van dierlijke weefsels. Studies van het Rockefeller Institute for Medical Research, 32, 359.
2. Dharmadhikari, M. (2011). Autolyse van gist.
3. Escamez, S., & Tuominen, H. (2017). Bijdrage van cellulaire autolyse aan weefselfuncties tijdens de ontwikkeling van planten. Huidige mening in plantenbiologie, 35, 124-130.
4. Hyun, JJ, Chun, HJ, Keum, B., Seo, YS, Kim, YS, Jeen, YT,… & Chae, YS (2012). Autolyse: een plausibele bevinding die duidt op een lange ESD-procedure. Chirurgische laparoscopie Endoscopie en percutane technieken, 22 (2), e115-e117.
5. Mukundan, MK, Antony, PD, en Nair, MR (1986). Een overzicht van autolyse bij vissen. Visserijonderzoek, 4 (3-4), 259-269.
6. Rogers, AA, Rippon, MG, Atkin, L., Ousey, K., & Independent Wound Care Consultant, UK Autolyse: werkingsmechanismen bij het verwijderen van gedevitaliseerd weefsel in wonden.
7. White, S., McIntyre, M., Berry, DR, & McNeil, B. (2002). De autolyse van industriële filamenteuze schimmels. Kritische recensies in biotechnologie, 22 (1), 1-14.