TỰ PHÂN: NGUYÊN NHÂN, GIAI ĐOẠN VÀ HẬU QUẢ - SINH HỌC - 2025

Tự phân là một quá trình mà tế bào được tiêu hóa một cách enzym nhờ tác động của các enzym của chính nó. Nghĩa đen của nó là các cơ chế dẫn đến sự ly giải (chết) của chính nó được kích hoạt trong một tế bào.

Quá trình “tự phân hủy” này đã được quan sát thấy trong quá trình sinh trưởng và phát triển bình thường của vi khuẩn và nấm. Tuy nhiên, nhiều văn bản khoa học xác nhận rằng nó là điển hình của tế bào "chết" hoặc tế bào "bị thương" hoặc "bị thương".

Sơ đồ đại diện về cấu trúc tế bào của nấm men (Nguồn: Frankie Robertson sử dụng Inkscape, tác phẩm của riêng mình. Qua Wikimedia Commons)

Quá trình tự phân cũng xảy ra trong các mô động vật và thực vật, nhưng một số tác giả mô tả quá trình này là quá trình “tự phân hủy” không do vi khuẩn xảy ra sau khi tế bào chết.

Quá trình này được Salkowski mô tả vào năm 1890, là một quá trình tự tiêu bằng enzym, nhưng đến năm 1900 Jacobi mới đặt ra thuật ngữ tự tiêu. Ngày nay người ta biết rằng các enzym phụ trách quá trình này không phải là "sản phẩm phụ" của quá trình ly giải, mà là các enzym tương tự tham gia vào các quá trình tế bào.

Với tầm quan trọng của nó đối với ngành công nghiệp, quy trình tự phân giải được xem xét kỹ lưỡng nhất là quy trình diễn ra trong nấm men, đặc biệt là những quy trình được sử dụng trong quá trình lên men đồ uống có cồn (rượu và bia) và trong tiệm bánh.

Các dẫn xuất tự phân của nấm men thường được sử dụng trong công thức của môi trường nuôi cấy, vì chúng là nguồn cung cấp axit amin và các chất dinh dưỡng khác.

Nguyên nhân của tự phân

Quá trình tự phân có thể xảy ra khi phản ứng với một số yếu tố. Ở các sinh vật đơn bào (vi sinh vật), hiện tượng này phản ứng với nhiều điều kiện môi trường như nhiệt độ, pH, nồng độ oxy, thành phần của môi trường, lượng chất dinh dưỡng, sự hiện diện của các chất độc hại, v.v.

Trong quá trình lên men rượu hoặc bia, ví dụ, quá trình tự phân của nấm men xảy ra để phản ứng với sự giảm thành phần dinh dưỡng của chất lỏng lên men, cũng như sự gia tăng đáng kể nồng độ etanol, là một trong những sản phẩm của sự trao đổi chất của bạn.

Ở người, người ta đã chỉ ra rằng quá trình tự tiêu có thể được kích hoạt bởi các can thiệp phẫu thuật kéo dài hoặc các thủ thuật y tế, đặc biệt là khi phẫu thuật nội soi lớp dưới niêm mạc.

Ngoài ra, ở nhiều loài động vật, quá trình tự phân xảy ra ở những nơi có vết thương hoặc vết rách và thực hiện chức năng loại bỏ mô bị tổn thương trong quá trình chữa lành.

Ở một số mô thực vật, chức năng tự phân trong quá trình sinh trưởng và phát triển, cũng như vận chuyển nước và khí qua các ống xylem, diễn ra nhờ sự thoái hóa của các nguyên sinh chất (màng + tế bào) của khí quản; xảy ra, sau đó, để đáp ứng với các kích thích điển hình của sự phát triển của thực vật.

Mặt khác, một số loài nấm sợi có thể trải qua quá trình tự phân hủy tế bào của chúng để phản ứng với một số chất kháng sinh hoặc chất độc hại được áp dụng cho môi trường xung quanh.

Giai đoạn

Quá trình tự phân giải sẽ được mô tả dưới đây là quá trình diễn ra trong nấm men, tuy nhiên, nó có thể được ngoại suy cho bất kỳ vi sinh vật hoặc bất kỳ nhóm tế bào nào trong mô thực vật hoặc động vật.

Tế bào chết

Mọi quá trình tự phân đều bắt đầu bằng cái chết của tế bào được đề cập. Hiện tượng ban đầu liên quan đến sự thay đổi của hệ thống màng tế bào, đặc biệt là đối với các sinh vật nhân chuẩn, cho phép các enzym tiêu hóa của chúng tiếp xúc với các thành phần sẽ bị phân hủy.

Các enzym tham gia vào sự kiện tự phân có trách nhiệm phân hủy cơ chất của chúng thành các mảnh nhỏ hơn. Ví dụ, protease hoặc peptidase "cắt" hầu hết mọi loại protein, giải phóng các peptit hoặc axit amin.

Mặt khác, nucleaza phân hủy các axit nucleic như DNA hoặc RNA, phân mảnh chúng và giải phóng nucleoside, mononucleotide và polynucleotide. Có các enzym khác chịu trách nhiệm tiêu hóa một số thành phần của thành tế bào, thường là glucanase (trong men).

Thông thường, kết quả của quá trình ly giải và tiêu hóa tế bào được gọi là tự phân giải, được thải ra môi trường xung quanh thông qua các vết vỡ của thành tế bào nấm men, nơi quá trình tiêu hóa có thể tiếp tục. Nồng độ của các thành phần tế bào bị phân hủy thường tạo ra một thứ gọi là chiết xuất nấm men.

Sự tự phân của nấm men có thể được chia thành hai quá trình

- Sự phân giải các thành phần tế bào bởi các enzym “lytic”, đặc biệt là các proteinaza và peptidaza (phân giải protein, enzym phân giải protein).

- Sự suy thoái của thành tế bào, cho phép ly giải hoặc vỡ tế bào thực sự và giải phóng chất tự phân.

Nấm men có không bào chứa hầu hết các enzym phân giải protein của các tế bào này. Khi một tế bào chết đi, thì các enzym này sẽ tiếp xúc với chất nền của nó và phân hủy chúng. Trong các tế bào động vật nhân thực khác, các enzym này được chứa trong các lysosome.

Glucanase và một số proteinase tham gia vào quá trình thoái hóa các thành phần của thành tế bào nấm men, gây ra sự mở hoặc hình thành các "lỗ chân lông", thúc đẩy việc giải phóng các sản phẩm phân hủy của các enzym lytic bên trong.

Kết quả

Hậu quả chính của các sự kiện tự tiêu là hiển nhiên, vì một tế bào tự tiêu diệt sẽ chết và biến mất, để lại các phân tử cấu thành khác nhau trong quá trình này.

Một số tác giả cho rằng sự tự phân ở một số cơ quan nhất định dẫn đến hiện tượng “hóa lỏng” bên trong, do đó, có thể gây teo hoặc biến dạng hình thái giống nhau.

Đối với ngành công nghiệp thực phẩm

Quá trình này cũng có thể xảy ra trong nhiều loại thực phẩm, đặc biệt là nguồn gốc động vật, thường ngụ ý sự phân hủy không do vi khuẩn của các mô cơ của chúng và giải phóng một lượng lớn peptit, axit amin, nhóm phốt phát, carbohydrate, v.v. một cơ hội sinh thái cho sự xâm chiếm của vi khuẩn phân hủy.

Một hệ quả tiêu cực khác của quá trình tự phân được thể hiện trong quá trình sản xuất pho mát, trong đó quá trình tự phân giải của vi khuẩn "khởi động", thuộc loài Lactococcus lactis, có ý nghĩa quan trọng trong việc phát triển hương vị của các dẫn xuất sữa này.

Trong một số văn bản khoa học liên quan đến sản xuất đồ uống có cồn, có thể đối mặt với mâu thuẫn rằng đối với một số tác giả, đó là một quá trình có lợi và đối với những người khác thì không, mặc dù điều này về cơ bản phụ thuộc vào loại đồ uống được đề cập.

Một số nhà sản xuất rượu cho rằng quá trình tự phân giải cho phép giải phóng nhiều thành phần bên trong có lợi của nấm men, có ảnh hưởng đáng kể đến các đặc tính cảm quan và tính ổn định sinh học của chất lỏng này.

Chất chiết xuất từ ​​nấm men có nhiều công dụng trong sản xuất các dẫn xuất từ ​​thịt (xúc xích), súp, nước sốt và các loại bánh mì sandwich khác.

Ảnh chụp cô đặc chiết xuất nấm men (Nguồn: SKopp qua Wikimedia Commons)

Vì cái chết của hàng triệu nấm men trong môi trường nuôi cấy ở môi trường lỏng thể hiện sự giải phóng một lượng lớn axit amin, đường, vitamin và các vi chất dinh dưỡng khác, nên dịch ly không chỉ được sử dụng như "chất tăng cường" màu sắc và hương vị của thực phẩm , nhưng cũng được sử dụng để xây dựng môi trường tăng trưởng thử nghiệm.

Người giới thiệu

1. Dernby, KG (1920). Một nghiên cứu về sự tự phân của các mô động vật. Các nghiên cứu từ Viện Nghiên cứu Y khoa Rockefeller, 32, 359.
2. Dharmadhikari, M. (2011). Sự tự phân của men.
3. Escamez, S., & Tuominen, H. (2017). Đóng góp của quá trình tự phân tế bào đối với các chức năng của mô trong quá trình phát triển của cây. Quan điểm hiện tại trong sinh học thực vật, 35, 124-130.
4. Hyun, JJ, Chun, HJ, Keum, B., Seo, YS, Kim, YS, Jeen, YT,… & Chae, YS (2012). Autolysis: một phát hiện hợp lý gợi ý thời gian thủ tục ESD dài. Kỹ thuật nội soi và qua da phẫu thuật nội soi ổ bụng, 22 (2), e115-e117.
5. Mukundan, MK, Antony, PD, & Nair, MR (1986). Đánh giá về quá trình tự phân ở cá. Nghiên cứu Thủy sản, 4 (3-4), 259-269.
6. Rogers, AA, Rippon, MG, Atkin, L., Ousey, K., & Tư vấn chăm sóc vết thương độc lập, Tự động hóa Vương quốc Anh: cơ chế hoạt động trong việc loại bỏ mô sống trong vết thương.
7. White, S., McIntyre, M., Berry, DR, & McNeil, B. (2002). Sự tự phân của nấm sợi công nghiệp. Các đánh giá phê bình trong công nghệ sinh học, 22 (1), 1-14.