Autólisis: concepto, causas, fases y consecuencias
¿Qué es la autólisis?
La autólisis es un proceso por el cual las células son digeridas enzimáticamente por la acción de sus propias enzimas. Significa, literalmente, que en una célula se disparan los mecanismos que conllevan a su propia lisis (muerte).
Este proceso de “autodegradación” ha sido observado durante el curso normal del crecimiento y desarrollo de bacterias y hongos. Sin embargo, muchos textos científicos establecen que es propio de células “moribundas” o de células “heridas” o “lesionadas”.
La autólisis también ocurre en los tejidos animales y vegetales, pero algunos autores describen dicho proceso como la “auto descomposición” no bacteriana que ocurre después de la muerte celular.
Este proceso fue descrito por Salkowski, en 1890, como un proceso enzimático de auto digestión, pero fue en 1900 cuando Jacobi acuñó el término autólisis. Hoy en día se sabe que las enzimas encargadas de este proceso no son “subproductos” de la lisis, sino que son las mismas enzimas que participan en los procesos celulares.
Dada su importancia para la industria, el proceso autolítico revisado con más profundidad es el que tiene lugar en las levaduras, especialmente en aquellas empleadas durante los procesos de fermentación de bebidas alcohólicas (vino y cerveza) y en la panadería.
Los derivados autolíticos de las levaduras se emplean comúnmente en la formulación de medios de cultivo, pues representan una buena fuente de aminoácidos y de otras sustancias nutritivas.
Causas de la autólisis
La autólisis puede ocurrir en respuesta a distintos factores. En los organismos unicelulares (microorganismos) este fenómeno responde a muchas condiciones medioambientales como la temperatura, el pH, la concentración de oxígeno, la composición del medio, la cantidad de nutrientes, la presencia de sustancias tóxicas, etc.
Durante la fermentación del vino o la cerveza, por ejemplo, la autólisis de las levaduras ocurre en respuesta a la disminución de los componentes nutricionales del líquido que fermentan, así como al considerable aumento en la concentración de etanol, que es uno de los productos de su metabolismo.
En los seres humanos se ha comprobado que procesos autolíticos pueden ser disparados por intervenciones quirúrgicas o procedimientos médicos prolongados, especialmente durante disecciones endoscópicas de la submucosa.
Además, en muchos animales la autólisis ocurre en sitios donde existen heridas o laceraciones y cumple la función de eliminar el tejido dañado durante la cicatrización
En algunos tejidos vegetales la autólisis funciona en el crecimiento y el desarrollo, así como en el transporte de agua y gases a través de los conductos xilemáticos, lo que tiene lugar gracias a la degradación de los protoplastos (membrana+citosol) de las traqueidas; ocurre, entonces, en respuesta a estímulos propios del desarrollo vegetal.
Por otra parte, ciertas especies de hongos filamentosos pueden sufrir autólisis de sus células como respuesta a algunos antibióticos o sustancias tóxicas aplicadas al medio circundante.
Fases de la autólisis
El proceso autolítico que será descrito a continuación es el que tiene lugar en las levaduras, sin embargo, puede extrapolarse a cualquier microorganismo o a cualquier grupo de células en un tejido vegetal o animal.
Muerte celular
Todo proceso autolítico comienza con la muerte de la célula en cuestión. El fenómeno inicial tiene que ver con la alteración de los sistemas membranosos celulares, especialmente cuando se trata de organismos eucariotas, lo que permite que sus enzimas digestivas entren en contacto con los componentes que serán degradados.
Las enzimas que participan en el evento autolítico se encargan de degradar sus sustratos en fragmentos más pequeños. Por ejemplo, las proteasas o peptidasas “cortan” casi cualquier tipo de proteína, liberando péptidos o aminoácidos.
Las nucleasas, por otra parte, degradan ácidos nucleicos como el ADN o el ARN, fragmentándolos y liberando nucleósidos, mononucleótidos y polinucleótidos. Existen otras enzimas encargadas de la digestión de algunos componentes de la pared celular, usualmente glucanasas (en las levaduras).
Comúnmente, lo que resulta de la digestión y lisis celular se conoce como autolisado, que es liberado al medio circundante a través de rupturas en la pared celular de las levaduras, donde puede continuar la digestión. La concentración de los componentes celulares degradados usualmente produce algo que se conoce como extracto de levadura.
La autólisis de levaduras puede dividirse en dos procesos
– La degradación de los componentes celulares por parte de las enzimas “líticas”, especialmente de las proteinasas y peptidasas (proteólisis, enzimas proteolíticas).
– La degradación de la pared celular, lo que permite la verdadera lisis o ruptura celular y la liberación del autolisado.
Las levaduras poseen vacuolas que albergan la mayor parte de las enzimas proteolíticas de estas células. Cuando una célula de este tipo muere, entonces estas enzimas entran en contacto con sus sustratos y los degradan. En otras células eucariotas animales dichas enzimas están contenidas en los lisosomas.
Las glucanasas y algunas proteinasas participan en la degradación de los componentes de la pared celular de las levaduras, provocando la apertura o formación de “poros”, que promueven la liberación de los productos de la degradación de las enzimas líticas internas.
Consecuencias
Las consecuencias principales de los eventos autolíticos son evidentes, pues una célula que se autolisa muere y desaparece, dejando en el proceso diferentes fracciones de sus moléculas constituyentes.
Algunos autores consideran que la autólisis en ciertos órganos conlleva a una “licuefacción” interna que, consecuentemente, puede originar atrofias o deformaciones morfológicas de los mismos.
Para la industria alimenticia
Este proceso también puede ocurrir en muchos alimentos, sobre todo de origen animal, lo que generalmente implica la descomposición no-bacteriana de sus tejidos musculares y la liberación de gran cantidad de péptidos, aminoácidos, grupos fosfatados, glúcidos, etc., lo que representa una oportunidad ecológica para la colonización de bacterias descomponedoras.
Otra consecuencia negativa de los procesos autolíticos se ejemplifica en la producción de quesos, donde la autólisis de las bacterias “iniciadoras”, pertenecientes a la especie Lactococcus lactis, tiene importantes implicaciones en el desarrollo del sabor de estos derivados lácteos.
En algunos textos científicos relacionados con la producción de bebidas alcohólicas puede encararse la contradicción de que para algunos autores es un proceso beneficioso y para otros no, aunque ello depende, esencialmente, del tipo de bebida de que se trate.
Algunos productores de vino consideran que los procesos autolíticos permiten la liberación de muchos componentes internos beneficiosos de las levaduras, que influyen importantemente en las propiedades sensoriales y la estabilidad biológica de este líquido.
Los extractos de levadura tienen múltiples utilidades en la producción de derivados cárnicos (embutidos), sopas, salsas y otros bocadillos.
Ya que la muerte de millones de levaduras en un cultivo en medio líquido representa la liberación de gran cantidad de aminoácidos, de azúcares, de vitaminas y de otros micronutrientes, los lisados no solo son empleados como “potenciadores” del color y el sabor de alimentos, sino que también son aprovechados para la formulación de medios de crecimiento experimentales.