AUTÒLISI: CAUSES, FASES I CONSEQÜÈNCIES - BIOLOGIA - 2025

La autòlisi és un procés pel qual les cèl·lules són digerides enzimàticament per l'acció de les seves pròpies enzims. Significa, literalment, que en una cèl·lula es disparen els mecanismes que comporten a la seva pròpia lisi (mort).

Aquest procés de "autodegradació" ha estat observat durant el curs normal de el creixement i desenvolupament de bacteris i fongs. No obstant això, molts textos científics estableixen que és propi de cèl·lules "moribundes" o de cèl·lules "ferides" o "lesionades".

Esquema representatiu de l'estructura cel·lular d'un llevat (Font: Frankie Robertson using Inkscape, own work. Via Wikimedia Commons)

La autòlisi també ocorre en els teixits animals i vegetals, però alguns autors descriuen aquest procés com la "acte descomposició" no bacteriana que passa després de la mort cel·lular.

Aquest procés va ser descrit per Salkowski, el 1890, com un procés enzimàtic d'acte digestió, però va ser el 1900 quan Jacobi va encunyar el terme autòlisi. Avui dia se sap que els enzims encarregats d'aquest procés no són "subproductes" de la lisi, sinó que són les mateixes enzims que participen en els processos cel·lulars.

Donada la seva importància per a la indústria, el procés autolític revisat amb més profunditat és el que té lloc en els llevats, especialment en aquelles emprades durant els processos de fermentació de begudes alcohòliques (vi i cervesa) i al forn.

Els derivats autolítics dels llevats s'empren comunament en la formulació de mitjans de cultiu, ja que representen una bona font d'aminoàcids i d'altres substàncies nutritives.

Causes de la autòlisi

La autòlisi pot ocórrer en resposta a diferents factors. En els organismes unicel·lulars (microorganismes) aquest fenomen respon a moltes condicions mediambientals com la temperatura, el pH, la concentració d'oxigen, la composició de l'mig, la quantitat de nutrients, la presència de substàncies tòxiques, etc.

Durant la fermentació de el vi o la cervesa, per exemple, la autòlisi dels llevats ocorre en resposta a la disminució dels components nutricionals de el líquid que fermenten, així com a el considerable augment en la concentració d'etanol, que és un dels productes de el seu metabolisme.

En els éssers humans s'ha comprovat que processos autolítics poden ser disparats per intervencions quirúrgiques o procediments mèdics prolongats, especialment durant disseccions endoscòpiques de la submucosa.

A més, en molts animals la autòlisi passa en llocs on hi ha ferides o laceracions i compleix la funció d'eliminar el teixit danyat durant la cicatrització

En alguns teixits vegetals l'autòlisi funciona en el creixement i el desenvolupament, així com en el transport d'aigua i gasos a través dels conductes xilemáticos, el que té lloc gràcies a la degradació dels protoplasts (membrana + citosol) de les traqueidas; passa, llavors, en resposta a estímuls propis de el desenvolupament vegetal.

D'altra banda, certes espècies de fongs filamentosos poden patir autòlisi de les seves cèl·lules com a resposta a alguns antibiòtics o substàncies tòxiques aplicades a l'medi circumdant.

fases

El procés autolític que serà descrit a continuació és el que té lloc en els llevats, però, pot extrapolar-se a qualsevol microorganisme oa qualsevol grup de cèl·lules en un teixit vegetal o animal.

mort cel·lular

Tot procés autolític comença amb la mort de la cèl·lula en qüestió. El fenomen inicial té a veure amb l'alteració dels sistemes membranosos cel·lulars, especialment quan es tracta d'organismes eucariotes, el que permet que els seus enzims digestius entrin en contacte amb els components que seran degradats.

Els enzims que participen en l'esdeveniment autolític s'encarreguen de degradar seus substrats en fragments més petits. Per exemple, les proteases o peptidasas "tallen" gairebé qualsevol tipus de proteïna, alliberant pèptids o aminoàcids.

Les nucleases, d'altra banda, degraden àcids nucleics com l'ADN o l'ARN, fragmentant i alliberant nucleòsids, mononucleòtids i polinucleòtids. Hi ha altres enzims encarregats de la digestió d'alguns components de la paret cel·lular, usualment glucanases (en els llevats).

Comunament, el que resulta de la digestió i lisi cel·lular es coneix com autolisado, que és alliberat a l'medi circumdant a través de ruptures a la paret cel·lular dels llevats, on pot continuar la digestió. La concentració dels components cel·lulars degradats usualment produeix una cosa que es coneix com extracte de llevat.

La autòlisi de llevats pot dividir-se en dos processos

- La degradació dels components cel·lulars per part dels enzims "lítiques", especialment de les proteïnases i peptidasas (proteòlisi, enzims proteolítics).

- La degradació de la paret cel·lular, el que permet la veritable lisi o trencament cel·lular i l'alliberament de l'autolisado.

Els llevats posseeixen vacúols que alberguen la major part dels enzims proteolítics d'aquestes cèl·lules. Quan una cèl·lula d'aquest tipus mor, llavors aquests enzims entren en contacte amb els seus substrats i els degraden. En altres cèl·lules eucariotes animals aquestes enzims estan contingudes en els lisosomes.

Les glucanases i algunes proteïnases participen en la degradació dels components de la paret cel·lular dels llevats, provocant l'obertura o formació de "porus", que promouen l'alliberament dels productes de la degradació dels enzims lítiques internes.

conseqüències

Les conseqüències principals dels esdeveniments autolítics són evidents, ja que una cèl·lula que es autolisa mor i desapareix, deixant en el procés diferents fraccions de les seves molècules constituents.

Alguns autors consideren que la autòlisi en certs òrgans comporta a una "liqüefacció" interna que, conseqüentment, pot originar atròfies o deformacions morfològiques dels mateixos.

Per a la indústria alimentària

Aquest procés també pot ocórrer en molts aliments, sobretot d'origen animal, el que generalment implica la descomposició no-bacteriana dels seus teixits musculars i l'alliberament de gran quantitat de pèptids, aminoàcids, grups fosfatats, glúcids, etc., el que representa una oportunitat ecològica per a la colonització de bacteris descomponedors.

Una altra conseqüència negativa dels processos autolítics s'exemplifica en la producció de formatges, on la autòlisi dels bacteris "iniciadores", pertanyents a l'espècie Lactococcus lactis, té importants implicacions en el desenvolupament de l'sabor d'aquests derivats lactis.

En alguns textos científics relacionats amb la producció de begudes alcohòliques pot encarar la contradicció que per a alguns autors és un procés beneficiós i per a altres no, encara que això depèn, essencialment, de l'tipus de beguda de què es tracti.

Alguns productors de vi consideren que els processos autolítics permeten l'alliberament de molts components interns beneficiosos dels llevats, que influeixen importantment en les propietats sensorials i l'estabilitat biològica d'aquest líquid.

Els extractes de llevat tenen múltiples utilitats en la producció de derivats carnis (embotits), sopes, salses i altres entrepans.

Fotografia de l'concentrat d'extracte de llevat (Font: SKopp via Wikimedia Commons)

Ja que la mort de milions de llevats en un cultiu en medi líquid representa l'alliberament de gran quantitat d'aminoàcids, de sucres, de vitamines i d'altres micronutrients, els lisats no només són emprats com "potenciadors" de la color i el sabor d'aliments, sinó que també són aprofitats per a la formulació de mitjans de creixement experimentals.

referències

1. Dernby, KG (1920). A study on autolysis of animal tissues. Studies from the Rockefeller Institute for Medical Research, 32, 359.
2. Dharmadhikari, M. (2011). Yeast autolysis.
3. Escamez, S., & Tuominen, H. (2017). Contribution of cellular autolysis to tissular functions during plant development. Current opinió in plant biology, 35, 124-130.
4. Hyun, JJ, Chun, HJ, Keum, B., Seu, IS, Kim, IS, Jeen, IT,… & Chae, IS (2012). Autolysis: a plausible finding suggestive of long ESD procedure time. Surgical Laparoscopy Endoscopy & Percutaneous Techniques, 22 (2), e115-e117.
5. Mukundan, MK, Antony, PD, & Nair, MR (1986). A review on autolysis in fish. Fisheries Research, 4 (3-4), 259-269.
6. Rogers, AA, Rippon, MG, Atkin, L., Ousey, K., & Independent Wound Care Consultant, UK Autolysis: mechanisms of action in the removal of devitalised tissue in Wounds.
7. White, S., McIntyre, M., Berry, DR, & McNeil, B. (2002). The autolysis of industrial filamentous fungi. Critical reviews in biotechnology, 22 (1), 1-14.