10.2. Переварювання білків у травному тракті

Перетравлення поживних речовин (білків, вуглеводів, ліпідів) – це процес гідролізу відповідних сполук, що входять до складу продуктів харчування, відбувається в травному каналі і призводить до утворення простих біомолекул, які за рахунок дії спеціальних механізмів мембранного транспорту всмоктуються в кров або лімфу.

Переварювання білків починається в шлунку під дією шлункового соку. У його склад входить хлоридна кислота, що виробляється обкладовими клітками слизової оболонки шлунка. Вона денатурує білок, що полегшує його наступне розщеплення. До складу шлункового соку входять кислі фосфати та деякі органічні кислоти. Хлорна кислота сприяє перетворенню проферменту пепсиногену, який секретується головними клітками слизової оболонки шлунка, в активний протеолітичний фермент пепсин.

Оптимальна концентрація водневих іонів для пепсину складає 1,5-2,5, що відповідає кислотності шлункового соку в процесі травлення. При збільшенні рН середовища до 6,0 (у кишечнику) пепсин втрачає свою активність. Пепсин відноситься до однокомпонентних ферментів, тобто до ферментів-протеїнів. За добу в шлунку виробляється близько 2 г пепсину. Каталітична активність пепсину шлунка дуже висока. Він каталізує розщеплення пептидних зв'язків у молекулі білка, утворених аміногрупами ароматичних і дикарбонових амінокислот. У результаті дії пепсину утворюються поліпептиди різної величини й окремі вільні амінокислоти.

Крім пепсину, у шлунковому соку міститься протеолітичний фермент гастріксин, оптимальні значення рН якого знаходяться в межах 3,5-4,5. Гастріксин вступає в дію на останніх етапах переварювання їжі в шлунку.

У шлунку грудних дітей виявлений сичуговий фермент - хімозин. Оптимум дії цього ферменту відповідає рН 3,5-4,0. Під впливом хімозину в присутності солей кальцію казеїноген молока в ході гідролізу перетворюється в казеїн і молоко згортаються.

Легше інших у шлунку переварюються альбуміни і глобуліни тваринного і рослинного походження; погано розщеплюються білки сполучної тканини (колаген і еластин) і зовсім не розщеплюються кератин і протаміни.

Частково перетравлена напіврідка маса поживних сполук, що утворюється в шлунку (хімус) періодично надходить через пілоричний клапан у дванадцятипалу кишку. В цю ж частину травного каналу надходять із підшлункової залози протеолітичні ферменти та пептидази, які діють на пептиди, що надходять із шлунка. Каталітична дія цих ферментів відбувається в слабколужному середовищі (рН 7,5-8,0), яке утворюється наявними в кишковому соку бікарбонатами. Більшість ферментів протеолітичної дії, що функціонують у тонкій кишці, синтезуються в екзокринних клітинах підшлункової залози у вигляді проферментів, які активуються після їх надходження в дванадцятипалу кишку (трипсиноген, хімотрипсиноген, проеластаза, прокарбоксипептидази А і Б). Гідроліз білків та пептидів, що надходять із шлунка, відбувається як у порожнині тонкої кишки, так і на поверхні ентероцитів. Гідроліз білків та пептидів, що надходить із шлунка, відбувається як у порожнині тонкої кишки, так і на поверхні ентероцитів – пристінкове або мембранне травлення.

Сік підшлункової залози надходить у дванадцятипалу кишку і змішується з кишковим соком. Ця суміш містить протеолітичні ферменти, що розщеплюють білки, альбумози і пептони до невеликих пептидів, а потім до амінокислот. До протеолітичних ферментів відносяться трипсин, хімотрипсин, карбоксипептидази, амінопептидази і велика група три- і дипептидаз.

Трипсин знаходиться в соку підшлункової залози в неактивній формі, у виді проферменту трипсиногену. Його активація відбувається під дією ферменту кишкового соку - ентерокінази. Для процесу активування необхідні іони Са₂⁺. Процес перетворення трипсиногену в трипсин здійснюється шляхом відщіплення невеликого пептиду з N-кінця пептидного ланцюга ферменту.

Трипсин гідролізує як нерозщеплені в шлунку білки, так і високомолекулярні пептиди, діючи головним чином на пептидні зв'язки між аргініном і лізином. Оптимум рН для трипсину складає 7,0-8,0. Трипсин робить порівняно неглибокий гідроліз білка, утворює поліпептиди і невелику кількість вільних амінокислот.

Активність трипсину може знижатися під впливом ряду інгібіторів. До них відносяться основні пептиди з молекулярною масою 9000 Да. Вони виявлені в підшлунковій залозі, крові, легенях, у бобах сої. Знижує активність трипсину і мукопротеїн, що міститься в сирих яйцях - авідин.

Хімотрипсин - другий протеолітичний фермент підшлункової залози. Він також секретується в неактивній формі, у виді хімотрипсиногену. Під дією трипсину хімотрипсиноген переходить в активний фермент - хімотрипсин. Дія хімотрипсину подібна дії трипсину. Оптимум рН для обох ферментів приблизно однаковий, хімотрипсин діє на білки і поліпептиди, що містять ароматичні амінокислоти (тирозин, фенілаланін, триптофан), а також на пептидні зв'язки, що не піддаються впливові трипсину (метіонін, лейцин).

Пептиди, що утворилися в результаті дії на білки пепсину, трипсину і хімотрипсину в нижніх відділах тонкої кишки, піддаються подальшому розщепленню. Цей процес здійснюють карбоксипептидази, амінопептидази. Ці ферменти відносяться до металоферментів. Вони активуються двовалентними іонами Mg₂⁺, Mn₂⁺, Со₂⁺, що відіграють важливу роль у формуванні фермент-субстратного комплексу.

Механізм дії аміно- і карбоксипептидаз полягає у відщіпленні від пептидів кінцевих амінокислот, що мають вільну амінну або карбоксильну групу. Невеликі пептиди, що залишилися нерозщепленими і складаються з трьох-чотирьох амінокислотних залишків, піддаються гідролізу специфічними ди- і триамінопептидазами.

Еластаза – ендопептидаза, що також має широку субстратну специфічність, розщеплюючи пептидні звязки, що утворюються залишками амінокислот малого розміру – гліцину, аланіну, серину.

Таким чином, у результаті послідовної дії на білки протеолітичних ферментів у кишечнику утворюються вільні амінокислоти, що всмоктуються в кров через стінку кишечнику.