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自溶 (生物学)

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(重定向自自我消化
肾的组织病理学表现为自溶,其他方面无明显变化。中央有一个肾小球,被肾小管包围。

自溶(英語:Autolysis),即自身溶解,俗稱自我消化,指的是细胞被自己的分解而被毀滅。它也可以指酶被同样的酶的另一个分子消化的過程。

该词源于希腊语αὐτο-(「自我」)和λύσις(「分裂」)。

自溶的机理

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自溶在正常存活的成年生物体中并不常见,其通常发生在坏死组织中。这是因为在坏死组织中,酶作用在了通常不作为底物的细胞成分。自溶由呼吸衰竭和随后氧化磷酸化的失败触发[1],然后由细胞溶酶体释放消化酶细胞质開始。这些酶因細胞停止活动而被动地釋放出來。由于高能分子的可用性和随后的缺失,这导致细胞缺乏维持细胞完整性和维持稳态所需的分子,从而导致细胞的生化运作发生显著变化。如果在細胞的分馏後把细胞器存储在冰冷等张的缓冲液中,单个細胞的细胞器的自溶可以减少。[來源請求]

尸检时甲状腺实质的组织病理学可见自溶性改变,甲状腺滤泡细胞脱落进入滤泡。

在被称为氧化磷酸化的一系列生化反应中,分子氧作为终端电子受体,最终负责ATP的合成,ATP是其他热力学不利的细胞过程的主要能量来源。[2]分子氧无法传递到细胞,导致代谢转变为厌氧糖酵解。其中葡萄糖被转化为丙酮酸,低效地产生ATP。[2]糖酵解的ATP产率比氧化磷酸化低,并产生酸性副产物,降低细胞的pH值。

有限的ATP合成损害了许多细胞运输机制,这些机制利用ATP驱动能量不利的过程,将离子分子运输穿过细胞膜。例如,细胞的膜电位是由钠钾atp酶泵维持的。由于钠离子在细胞内积聚,钾离子通过离子通道丢失,泵故障导致膜电位的损失。膜电位的丧失促使钙离子进入细胞,随后在渗透压的驱动下,水也进入细胞。[3]水潴留、离子变化和细胞酸化会破坏膜结合的细胞内结构,包括溶酶体和过氧化物酶体。[1]

溶酶体是膜结合的细胞器,通常含有广泛的酶,能够水解多糖蛋白质核酸脂质、磷酸酰基酯和硫酸盐。这个过程需要酶和底物通过单一的胞内膜进行区隔和分离,以防止对其他胞内成分的不必要破坏。在正常情况下,细胞的分子机制通过调节胞质pH免受溶酶体酶活性的影响。溶酶体水解酶的活性在中等酸性pH值为5时达到最佳,这比周围胞质中更基本的平均pH值7.2要酸性得多。然而,糖酵解产物的积累降低了细胞的pH值,降低了这种保护作用。此外,细胞内因水潴留而损坏的溶酶体膜会将溶酶体酶释放到细胞质中。由于胞质pH值降低,这些酶很可能是活跃的,因此可以自由地利用细胞成分作为底物。[1]

过氧化物酶体通常负责分解脂质,特别是长链脂肪酸。在缺乏活跃的电子传递链和相关的细胞过程的情况下,在脂质分解中没有代谢伙伴来还原等价物。在自溶方面,过氧化物酶体为脂肪酸和活性氧提供了分解代谢潜力,当过氧化物酶体膜被水潴留和其他分解代谢酶消化破坏时,它们被释放到细胞质中。[1]

應用

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在伤口的治癒過程中,自溶清創術可以是一个有用的过程。这种方法分解和液化死亡的组织,以便它可以被洗掉或被血流携带走。 现代的伤口敷料可以帮助保持伤口湿润,并促進治疗进程。

在食品行业中,自溶是指通过各种酶的作用杀死酵母细胞并促进其细胞分解的过程。产生的自溶酵母可用作调味品或风味增强剂。对于酵母提取物来说,当这一过程由添加盐触发时,被称为质壁分离。[4]

在酿造发酵饮料中,当葡萄浆或麦芽汁在酒渣中放置时间过长时,可能会发生自溶现象。在啤酒酿造期間,自溶會产生异味。在葡萄酒的酿造中,人们通常不希望出现自溶,但在最高品質的香槟中,这是創造風味和口感不可缺少的一个组成部分。[5]

另見

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参考文献

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  1. ^ 1.0 1.1 1.2 1.3 Powers, Robert. Rich, Jeremy; Dean, Dorothy E; Powers, Robert H , 编. Forensic Medicine of the Lower Extremity. Totowa, NJ: Humana Press. 2005: 3–15 [9 December 2020]. ISBN 978-1-58829-269-8. doi:10.1385/1592598978. 
  2. ^ 2.0 2.1 Devlin, Thomas. Textbook of Biochemistry with Clinical Correlations Seventh. Wiley. 2010: 1021–1027. ISBN 978-0-470-28173-4. 
  3. ^ Lodish, H; Berk, A; Zipursky, SL. Molecular Cell Biology Fourth. New York, NY: W. H. Freeman. 2000: 252–258. ISBN 0-7167-3136-3. 
  4. ^ Kevin Kavanagh. Fungi: biology and applications. Chichester: John Wiley & Sons. 2005: 138–140 [2010-07-25]. ISBN 0-470-86701-9. (原始内容存档于2019-12-23). 
  5. ^ J. Robinson (ed) The Oxford Companion to Wine Third Edition p. 54 Oxford University Press 2006 ISBN 0-19-860990-6