Autólisis (biología)

En biología , la autólisis , más conocida como autodigestión , se refiere a la destrucción de una célula mediante la acción de sus propias enzimas . También puede referirse a la digestión de una enzima por otra molécula de la misma enzima. El término deriva del griego αὐτο- 'propio' y λύσις 'división'.

La autólisis es poco común en organismos adultos vivos y generalmente ocurre en tejido necrótico cuando las enzimas actúan sobre componentes de la célula que normalmente no servirían como sustratos . Estas enzimas se liberan debido al cese de procesos activos en la célula que proporcionan sustratos en tejido sano y vivo; la autólisis en sí misma no es un proceso activo. En otras palabras, aunque la autólisis se asemeja al proceso activo de digestión de nutrientes por células vivas, las células muertas no se digieren activamente a sí mismas como se afirma a menudo, y como sugiere el sinónimo autodigestión. La falla de la respiración y la consiguiente falla de la fosforilación oxidativa es el desencadenante del proceso autolítico. ^{[ 1 ]} La disponibilidad reducida y la consiguiente ausencia de moléculas de alta energía que se requieren para mantener la integridad de la célula y mantener la homeostasis causan cambios significativos en el funcionamiento bioquímico de la célula.

El oxígeno molecular actúa como aceptor terminal de electrones en la serie de reacciones bioquímicas conocidas como fosforilación oxidativa, que son responsables en última instancia de la síntesis de adenosín trifosfato , la principal fuente de energía para procesos celulares termodinámicamente desfavorables. ^{[ 2 ]} La falta de suministro de oxígeno molecular a las células produce un cambio metabólico hacia la glucólisis anaeróbica , en la que la glucosa se convierte en piruvato como un medio ineficiente de generar adenosín trifosfato. ^{[ 2 ]} La glucólisis tiene un rendimiento de ATP menor que la fosforilación oxidativa y genera subproductos ácidos que disminuyen el pH de la célula, lo que permite muchos de los procesos enzimáticos involucrados en la autólisis.

La síntesis limitada de adenosín trifosfato (ATP) perjudica muchos mecanismos de transporte celular que utilizan ATP para impulsar procesos energéticamente desfavorables que transportan iones y moléculas a través de la membrana celular. Por ejemplo, el potencial de membrana de la célula se mantiene mediante la bomba de sodio-potasio ATPasa . El fallo de la bomba produce una pérdida del potencial de membrana, ya que los iones de sodio se acumulan dentro de la célula y los iones de potasio se pierden a través de los canales iónicos. La pérdida del potencial de membrana favorece el movimiento de iones de calcio hacia el interior de la célula, seguido del movimiento de agua hacia el interior de la célula, impulsado por la presión osmótica. ^{[ 3 ]} La retención de agua, los cambios iónicos y la acidificación de la célula dañan las estructuras intracelulares unidas a la membrana, incluidos el lisosoma y el peroxisoma . ^{[ 1 ]}

Los lisosomas son orgánulos unidos a la membrana que generalmente contienen un amplio espectro de enzimas capaces de deconstruir hidrolíticamente polisacáridos , proteínas , ácidos nucleicos , lípidos , ésteres de acilo fosfóricos y sulfatos. Este proceso requiere la compartimentalización y segregación de enzimas y sustratos a través de una única membrana intracelular que evita la destrucción indebida de otros componentes intracelulares. En condiciones normales, la maquinaria molecular de la célula está protegida de la actividad de las enzimas lisosomales mediante la regulación del pH citosólico. La actividad de las hidrolasas lisosomales es óptima a un pH moderadamente ácido de 5, que es significativamente más ácido que el pH promedio más básico de 7,2 en el citosol circundante. ^{[ 1 ]} Sin embargo, la acumulación de productos de la glucólisis disminuye el pH de la célula, reduciendo este efecto protector. Además, las membranas lisosomales dañadas por la retención de agua en la célula liberarán enzimas lisosomales al citosol. Es probable que estas enzimas estén activas debido a la disminución del pH citosólico y, por lo tanto, pueden utilizar componentes celulares como sustratos. ^{[ 1 ]}

Los peroxisomas suelen ser responsables de la degradación de los lípidos, en particular de los ácidos grasos de cadena larga. En ausencia de una cadena de transporte de electrones activa y de los procesos celulares asociados, no existe un socio metabólico para los equivalentes reductores en la degradación de los lípidos. ^{[ 1 ]} En términos de autólisis, los peroxisomas proporcionan potencial catabólico para los ácidos grasos y las especies reactivas de oxígeno, que se liberan al citosol a medida que la membrana peroxisomal se daña por la retención de agua y la digestión por otras enzimas catabólicas. ^{[ 1 ]}

En las bacterias , la autólisis puede ocurrir debido a un desequilibrio entre las enzimas que hidrolizan o sintetizan la pared celular. Si predomina la degradación, la célula podría estallar por ósmosis . También puede activarse tras una lesión celular. ^{[ 4 ]}

La liberación de enzimas catabólicamente activas desde sus ubicaciones subcelulares inicia un proceso irreversible que resulta en la reducción completa de los organismos fallecidos. La autólisis produce un ambiente ácido, anaeróbico y rico en nutrientes que favorece la actividad de microorganismos invasores y oportunistas en un proceso conocido como putrefacción . La autólisis y la putrefacción son los principales procesos responsables de la descomposición de los restos. ^{[ 1 ]}

En la cicatrización de heridas, el desbridamiento autolítico puede ser un proceso útil, en el que el cuerpo descompone y licúa el tejido muerto para que pueda ser lavado o eliminado. Los apósitos modernos que ayudan a mantener la herida húmeda pueden contribuir a este proceso.

En la industria alimentaria, la autólisis consiste en matar la levadura y estimular la descomposición de sus células mediante diversas enzimas. La levadura autolizada resultante se utiliza como aromatizante o potenciador del sabor. En el caso del extracto de levadura , cuando este proceso se desencadena por la adición de sal , se conoce como plasmólisis. ^{[ 5 ]}

En la panadería , el término (o, más comúnmente, su cognado francés autólisis ) se describe como un período de reposo después de la mezcla inicial de harina y agua, antes de agregar otros ingredientes (como sal y levadura) a la masa. Hacer esto facilita el moldeado de la masa y mejora su estructura. ^{[ 6 ] [ 7 ]} El término fue acuñado por el profesor de panadería francés Raymond Calvel , quien recomendó el procedimiento como un medio para reducir el tiempo de amasado, mejorando así el sabor y el color del pan. ^{[ 6 ]} Calvel argumenta que los tiempos de amasado prolongados exponen la masa al oxígeno atmosférico, que blanquea los carotenoides presentes de forma natural en la harina de pan, privándola de su color y sabor cremosos naturales. ^{[ 6 ]}

En la elaboración de bebidas fermentadas , la autólisis puede ocurrir cuando el mosto se deja sobre las lías durante mucho tiempo. En la elaboración de cerveza , la autólisis provoca sabores indeseados. En la elaboración del vino , la autólisis suele ser indeseable, pero en el caso de los mejores champagnes es un componente vital para crear sabor y textura en boca. ^{[ 8 ]}

• Muerte celular programada
• Intervalo post mortem
• Daño subletal
• Vegemite