- Причини аутолізу
- Фази
- Загибель клітин
- Автоліз дріжджів можна розділити на два процеси
- Наслідки
- Для харчової промисловості
- Список літератури
Автолиза являє собою процес , за допомогою якого клітини ферментативно розщеплює під дією власних ферментів. Це буквально означає, що механізми, що призводять до власного лізису (смерті), спрацьовують у клітині.
Цей процес «самодеградації» спостерігався під час нормального перебігу росту та розвитку бактерій та грибів. Однак багато наукових текстів встановлюють, що це типово для клітин, що вмирають, або "поранених" або "поранених" клітин.
Представницька схема клітинної структури дріжджів (Джерело: Френкі Робертсон за допомогою Inkscape, власна робота. Через Wikimedia Commons)
Автоліз також відбувається в тканинах тварин і рослин, але деякі автори описують цей процес як небактеріальне «саморозкладання», яке відбувається після загибелі клітин.
Цей процес описав Салковський у 1890 році як ферментативний процес самоперетравлення, але саме в 1900 році Якобі ввів термін автоліз. Сьогодні відомо, що ферменти, що відповідають за цей процес, не є "побічними продуктами" лізису, а є тими ж ферментами, які беруть участь у клітинних процесах.
Зважаючи на його значення для промисловості, найбільш ретельно переглядається автолітичний процес - це той, який відбувається в дріжджах, особливо тих, що використовуються в процесі бродіння алкогольних напоїв (вина та пива) та в хлібобулочній.
Автолітичні похідні дріжджів зазвичай використовуються у рецептурі культурних середовищ, оскільки вони є хорошим джерелом амінокислот та інших поживних речовин.
Причини аутолізу
Автоліз може виникнути у відповідь на низку факторів. У одноклітинних організмах (мікроорганізмах) це явище реагує на багато умов навколишнього середовища, таких як температура, рН, концентрація кисню, склад середовища, кількість поживних речовин, наявність токсичних речовин тощо.
Під час бродіння вина чи пива, наприклад, автоліз дріжджів відбувається у відповідь на зменшення поживних компонентів рідини, що бродить, а також на значне збільшення концентрації етанолу, який є одним із продуктів ваш метаболізм.
У людей було показано, що аутолітичні процеси можуть бути спровоковані тривалими хірургічними втручаннями або медичними процедурами, особливо під час ендоскопічних розсічень підслизової.
Крім того, у багатьох тварин аутоліз відбувається в місцях, де є рани або розриви і виконує функцію усунення пошкодженої тканини під час загоєння
У деяких рослинних тканинах аутоліз функціонує у рості та розвитку, а також у транспортуванні води та газів через ксилемові протоки, що відбувається завдяки деградації протопластів (мембрана + цитозол) трахеїдів; виникає у відповідь на стимули, характерні для розвитку рослин.
З іншого боку, деякі види ниткоподібних грибів можуть піддаватися автолізу своїх клітин у відповідь на деякі антибіотики або токсичні речовини, що застосовуються до навколишнього середовища.
Фази
Автолітичний процес, який буде описано нижче, - це той, який відбувається в дріжджах, однак він може бути екстрапольований на будь-який мікроорганізм або будь-яку групу клітин рослинної або тваринної тканини.
Загибель клітин
Кожен автолізний процес починається зі смерті відповідної клітини. Початкове явище пов'язане з перебудовою клітинних мембранозних систем, особливо якщо мова йде про еукаріотичних організмах, що дозволяє їх травним ферментам контактувати з компонентами, які будуть деградовані.
Ферменти, що беруть участь в автолітичній події, відповідають за деградацію їх субстратів на більш дрібні фрагменти. Наприклад, протеази або пептидази "розрізають" практично будь-який тип білка, вивільняючи пептиди або амінокислоти.
Нуклеази, з іншого боку, розщеплюють нуклеїнові кислоти, такі як ДНК або РНК, фрагментуючи їх і вивільняючи нуклеозиди, мононуклеотиди та полінуклеотиди. Є й інші ферменти, відповідальні за перетравлення деяких компонентів клітинної стінки, зазвичай це глюканази (у дріжджах).
Зазвичай те, що є результатом лізису та травлення клітин, називається автолізатом, який виділяється в навколишнє середовище через розриви клітинної стінки дріжджів, де травлення може продовжуватися. Концентрація деградованих клітинних компонентів зазвичай виробляє щось відоме як дріжджовий екстракт.
Автоліз дріжджів можна розділити на два процеси
- деградація клітинних компонентів "літичними" ферментами, особливо протеїназами та пептидазами (протеоліз, протеолітичні ферменти).
- деградація клітинної стінки, що дозволяє справжній лізис або розрив клітин та вивільнення автолізату.
У дріжджах є вакуолі, в яких розміщується більшість протеолітичних ферментів цих клітин. Коли така клітина відмирає, то ці ферменти контактують з її субстратами і деградують їх. В інших еукаріотичних клітинах тварин ці ферменти містяться в лізосомах.
Глюканази та деякі протеїнази беруть участь у деградації компонентів клітинної стінки дріжджів, викликаючи відкриття або утворення «пір», які сприяють вивільненню продуктів розпаду внутрішніх літичних ферментів.
Наслідки
Основні наслідки автолітичних подій очевидні, оскільки клітина, яка самовбивається, гине і зникає, залишаючи в процесі різні фракції складових її молекул.
Деякі автори вважають, що аутоліз у певних органах призводить до внутрішньої «зрідження», що, отже, може викликати атрофії або морфологічні деформації таких самих.
Для харчової промисловості
Цей процес може відбуватися і в багатьох продуктах харчування, особливо тваринного походження, що, як правило, передбачає небактеріальне розкладання їх м’язових тканин та виділення великої кількості пептидів, амінокислот, фосфатних груп, вуглеводів тощо, що являє собою екологічна можливість колонізації бактерій, що розкладаються.
Інший негативний наслідок автолітичних процесів наводиться у виробництві сиру, де автоліз «стартерних» бактерій, що належать до виду Lactococcus lactis, має важливий вплив на розвиток аромату цих молочних похідних.
У деяких наукових текстах, пов'язаних із виробництвом алкогольних напоїв, може виникнути суперечність, що для одних авторів це сприятливий процес, а для інших - ні, хоча це, по суті, залежить від типу напою.
Деякі виробники вина вважають, що автолітичні процеси дозволяють вивільнити багато корисних внутрішніх компонентів дріжджів, які мають значний вплив на сенсорні властивості та біологічну стійкість цієї рідини.
Екстракти дріжджів мають багаторазове використання у виробництві м'ясних похідних (ковбаси), супів, соусів та інших бутербродів.
Фотографія концентрату екстракту дріжджів (Джерело: SKopp через Wikimedia Commons)
Оскільки загибель мільйонів дріжджів у культурі в рідкому середовищі являє собою виділення великої кількості амінокислот, цукрів, вітамінів та інших мікроелементів, лізати використовуються не лише як "підсилювачі" кольору та аромату їжі , але також використовуються для рецептури експериментальних середовищ росту.
Список літератури
- Дернбі, К.Г. (1920). Дослідження щодо аутолізу тканин тварин. Дослідження Інституту медичних досліджень Рокфеллера, 32, 359.
- Dharmadhikari, M. (2011). Автоліз дріжджів.
- Escamez, S., & Tuominen, H. (2017). Внесок клітинного аутолізу у функції тканин під час розвитку рослин. Сучасна думка з біології рослин, 35, 124-130.
- Х'юн, Дж. Дж., Чун, HJ, Кеум, Б., Сео, YS, Кім, YS, Jeen, YT,… & Chae, YS (2012). Автоліз: правдоподібна знахідка, що говорить про тривалий час проведення ОСР. Ендоскопія та черезшкірні методи хірургічної лапароскопії, 22 (2), e115-e117.
- Мукундан, МК, Антоній, штат ПД, та Наїр, МР (1986). Огляд аутолізу в рибі. Дослідження рибного господарства, 4 (3-4), 259-269.
- Роджерс, А.А., Ріппон, М.Г., Аткін, Л., Оусей, К., Незалежний консультант по догляду за ранами, Великобританія.
- White, S., McIntyre, M., Berry, DR, & McNeil, B. (2002). Автоліз промислових ниткоподібних грибів. Критичні огляди в галузі біотехнології, 22 (1), 1-14.