التحلل الذاتي (علم الأحياء)

في علم الأحياء ، يشير مصطلح التحلل الذاتي ، أو الهضم الذاتي ، إلى تدمير الخلية بفعل إنزيماتها الخاصة . وقد يشير أيضاً إلى هضم إنزيم ما بواسطة جزيء آخر من نفس الإنزيم. ويُشتق المصطلح من الكلمتين اليونانيتين αὐτο- بمعنى "الذات" و λύσις بمعنى "الانقسام".

يُعدّ التحلل الذاتي غير شائع في الكائنات الحية البالغة، ويحدث عادةً في الأنسجة الميتة نتيجةً لتأثير الإنزيمات على مكونات الخلية التي لا تُستخدم عادةً كركائز . تُفرز هذه الإنزيمات نتيجةً لتوقف العمليات النشطة في الخلية التي تُوفّر الركائز في الأنسجة الحية السليمة؛ فالتحلل الذاتي بحد ذاته ليس عملية نشطة. بعبارة أخرى، على الرغم من أن التحلل الذاتي يُشبه عملية الهضم النشط للمغذيات بواسطة الخلايا الحية، إلا أن الخلايا الميتة لا تهضم نفسها بنشاط كما يُزعم غالبًا، وكما يوحي مصطلح الهضم الذاتي. يُعدّ فشل التنفس الخلوي وما يتبعه من فشل في الفسفرة التأكسدية مُحفزًا لعملية التحلل الذاتي. ^{[ 1 ]} يُؤدي انخفاض توافر جزيئات الطاقة العالية اللازمة للحفاظ على سلامة الخلية واستتبابها، وما يتبعه من غيابها، إلى تغييرات كبيرة في العمليات الكيميائية الحيوية للخلية.

يُعدّ الأكسجين الجزيئي مستقبل الإلكترونات النهائي في سلسلة التفاعلات الكيميائية الحيوية المعروفة باسم الفسفرة التأكسدية، والتي تُعدّ مسؤولة في نهاية المطاف عن تخليق الأدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP) ، وهو المصدر الرئيسي للطاقة اللازمة للعمليات الخلوية غير المواتية ديناميكيًا حراريًا. ^{[ 2 ]} يؤدي عدم وصول الأكسجين الجزيئي إلى الخلايا إلى تحوّل أيضي نحو التحلل السكري اللاهوائي ، حيث يُحوّل الجلوكوز إلى بيروفات كوسيلة غير فعّالة لإنتاج الأدينوسين ثلاثي الفوسفات. ^{[ 2 ]} ينتج عن التحلل السكري كمية أقل من الأدينوسين ثلاثي الفوسفات مقارنةً بالفسفرة التأكسدية، كما يُنتج نواتج ثانوية حمضية تُخفّض درجة حموضة الخلية، مما يُتيح العديد من العمليات الإنزيمية المُشاركة في التحلل الذاتي.

يؤدي انخفاض إنتاج الأدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP) إلى إعاقة العديد من آليات النقل الخلوي التي تستخدم ATP لتشغيل العمليات غير المواتية طاقيًا لنقل الأيونات والجزيئات عبر الغشاء الخلوي. على سبيل المثال، يُحافظ على جهد غشاء الخلية بواسطة مضخة الصوديوم-بوتاسيوم ATPase . يؤدي تعطل هذه المضخة إلى فقدان جهد الغشاء نتيجة لتراكم أيونات الصوديوم داخل الخلية وفقدان أيونات البوتاسيوم عبر قنوات الأيونات. يُحفز فقدان جهد الغشاء حركة أيونات الكالسيوم إلى داخل الخلية، متبوعةً بحركة الماء إلى داخلها بفعل الضغط الأسموزي. ^{[ 3 ]} يُؤدي احتباس الماء والتغيرات الأيونية وتحمض الخلية إلى تلف التراكيب الخلوية المرتبطة بالغشاء، بما في ذلك الليزوزوم والبيروكسيسوم . ^{[ 1 ]}

الليزوزومات عضيات محاطة بغشاء، تحتوي عادةً على طيف واسع من الإنزيمات القادرة على التحلل المائي للسكريات المتعددة ، والبروتينات ، والأحماض النووية ، والدهون ، وإسترات أسيل الفوسفوريك، والكبريتات. تتطلب هذه العملية تقسيمًا وفصلًا للإنزيمات والركائز عبر غشاء خلوي واحد يمنع التدمير غير المرغوب فيه للمكونات الخلوية الأخرى. في الظروف الطبيعية، تتم حماية الآلية الجزيئية للخلية من نشاط إنزيمات الليزوزومات عن طريق تنظيم درجة حموضة السيتوبلازم. يكون نشاط الهيدرولازات الليزوزومية في أفضل حالاته عند درجة حموضة معتدلة تبلغ 5، وهي أكثر حمضية بشكل ملحوظ من متوسط ​​درجة الحموضة القاعدية البالغة 7.2 في السيتوبلازم المحيط. ^{[ 1 ]} ومع ذلك، فإن تراكم نواتج تحلل الجلوكوز يقلل من درجة حموضة الخلية، مما يقلل من هذا التأثير الوقائي. علاوة على ذلك، فإن أغشية الليزوزومات المتضررة بسبب احتباس الماء في الخلية ستطلق إنزيمات الليزوزومات في السيتوبلازم. من المرجح أن تكون هذه الإنزيمات نشطة بسبب انخفاض درجة الحموضة في السيتوبلازم، وبالتالي فهي حرة في استخدام مكونات الخلية كركائز. ^{[ 1 ]}

تُعدّ البيروكسيسومات مسؤولةً عادةً عن تكسير الدهون، وخاصةً الأحماض الدهنية طويلة السلسلة. في غياب سلسلة نقل الإلكترون النشطة والعمليات الخلوية المرتبطة بها، لا يوجد شريك أيضي للمكافئات المختزلة في تكسير الدهون. ^{[ 1 ]} أما فيما يتعلق بالتحلل الذاتي، فتُوفّر البيروكسيسومات قدرةً هدميةً للأحماض الدهنية وأنواع الأكسجين التفاعلية، والتي تُطلق في السيتوسول عندما يتضرر غشاء البيروكسيسوم نتيجةً لاحتباس الماء والهضم بواسطة إنزيمات هدمية أخرى. ^{[ 1 ]}

في البكتيريا ، قد يحدث التحلل الذاتي نتيجةً لاختلال التوازن بين الإنزيمات التي تحلل أو تُركّب جدار الخلية. إذا غلب التحلل، فقد تنفجر الخلية بفعل الخاصية الأسموزية . وقد يُفعّل هذا التحلل أيضًا عند تعرض الخلية لإصابة. ^{[ 4 ]}

يُطلق إطلاق الإنزيمات النشطة في عمليات الهدم من مواقعها داخل الخلايا عمليةً لا رجعة فيها، تُفضي إلى التحلل الكامل للكائنات الميتة. وتُنتج عملية التحلل الذاتي بيئةً حمضيةً لاهوائيةً غنيةً بالمغذيات، تُغذي نشاط الكائنات الدقيقة الغازية والانتهازية في عملية تُعرف بالتعفن . ويُعدّ كلٌّ من التحلل الذاتي والتعفن العمليتين الرئيسيتين المسؤولتين عن تحلل البقايا. ^{[ 1 ]}

في عملية التئام الجروح، يُعدّ التنظيف الذاتي عمليةً مفيدة، حيث يقوم الجسم بتفكيك الأنسجة الميتة وتحويلها إلى سائل ليسهل غسلها أو إزالتها. ويمكن أن تُسهم الضمادات الحديثة للجروح ، التي تُحافظ على رطوبة الجرح، في هذه العملية.

في صناعة الأغذية، تتضمن عملية التحلل الذاتي قتل الخميرة وتحفيز تحلل خلاياها بواسطة إنزيمات مختلفة. تُستخدم الخميرة المتحللة ذاتيًا الناتجة كمنكه أو محسن للنكهة. بالنسبة لمستخلص الخميرة ، عندما يتم تحفيز هذه العملية بإضافة الملح ، تُعرف باسم التحلل البلازمي. ^{[ 5 ]}

في صناعة الخبز ، يُشير مصطلح "التخمير الذاتي" (أو ما يُعرف بنظيره الفرنسي " autolyse ") إلى فترة راحة تلي الخلط الأولي للدقيق والماء، قبل إضافة المكونات الأخرى (مثل الملح والخميرة) إلى العجين. تُسهّل هذه العملية تشكيل العجين وتُحسّن بنيته. ^{[ 6 ] [ 7 ]} وقد صاغ هذا المصطلح أستاذ الخبز الفرنسي ريموند كالفيل ، الذي أوصى بهذه الطريقة كوسيلة لتقليل وقت العجن، وبالتالي تحسين نكهة ولون الخبز. ^{[ 6 ]} ويُجادل كالفيل بأن فترات العجن الطويلة تُعرّض العجين لأكسجين الهواء، مما يُؤدي إلى تبييض الكاروتينات الموجودة بشكل طبيعي في دقيق الخبز، وبالتالي يُفقد الدقيق لونه ونكهته الكريمية الطبيعية. ^{[ 6 ]}

في صناعة المشروبات المخمرة ، قد تحدث عملية التحلل الذاتي عندما يُترك العصير أو نقيع الشعير على رواسبه لفترة طويلة . في صناعة البيرة ، يُسبب التحلل الذاتي نكهات غير مرغوب فيها. أما في صناعة النبيذ، فغالباً ما يكون التحلل الذاتي غير مرغوب فيه، ولكنه في حالة أفضل أنواع الشمبانيا يُعدّ عنصراً أساسياً في تكوين النكهة والملمس. ^{[ 8 ]}

• موت الخلايا المبرمج
• الفترة الزمنية بعد الوفاة
• أضرار دون مميتة
• فيجيميت