15.Пищеварительные ферменты

П'ищеварительные ферменты — это энзимы, катализирующие процессы гидролиза пищевых веществ. К ним относятся протеолити-ческие ферменты.

Пищеварительные протеолитические ферменты

Протеолиз — это гидролиз белков. Протеолитические пищева­рительные ферменты {протеазы) — ферменты, катализирующие гид­ролиз белков. Протеолитические ферменты относятся к классу гидро-лаз. Протеазы подразделяются на протеиназы (полипептидазы) и пептидазы.

Протеиназами (полипептидазами) называются ферменты, ка­тализирующие гидролиз белков и полипептидов, пептидазами — фер­менты, катализирующие гидролиз олигопептидов.

Кроме того, протеазы подразделяются на эндопептидазы и эк-зопептидазы. Эндопептидазы — это протеазы, катализирующие раз­рыв внутри пептидной цепочки, экзопептидазы — ферменты, катали­зирующие отщепление концевых аминокислот. К эндопептидазам относятся пепсин, трипсин и др., к экзопептидазам — карбоксипепти-даза, аминопептидаза.

К протеолитическим ферментам относятся ферменты желудка (пепсин, парапепсин, гастриксин, химозин) и ферменты кишечника (трипсин, химотрипсин, аминопептидаза, ди-, три-, тетра- и карбокси-пептидаза, эластаза).

Коллаген в организме человека не гидролизуется, так как фер­мент коллагеназа отсутствует.

Ферменты желудка

Толщина слизистой оболочки желудка от 1,5 до 2,5 мм, она по­крыта слоем специальных железистых клеток, которые выделяют сли-зеподобный секрет. В более глубоких слоях слизистой оболочки рас­положены железы, состоящие из главных и обкладочных клеток. Эти железы вырабатывают желудочный сок, содержащий ферменты и соляную кислоту.

В слизистой желудка образуются биологически активные веще­ства (гормон гастрин, олигопептиды), оказывающие возбуждающее

действ.ие на нейроны продолговгого мозга, что усиливает актив­ность желудочных желез.

П епсин (от греч. pepsls — пш№арение) — протеиназа, входящая в соста_в желудочного сока, — выкатывается обкладочными клетка­ми ели зистой оболочки желудка,вносится к гидролазам. Молекула пепсин а представляет собой однуголипептидную цепь, содержащую 327 ам инокислотных остатков. Р?псин получают в виде белковых криста ллов. Молекулярная масса!епсина — 34 644. Кристаллический ¹ пепсин обладает высокой каталимческой активностью, 1 г пепсина за 2 ч створаживает 100 000 л молка или растворяет 50 кг сваренно­го яичн ого белка. Активатором пеяина являются ионы водорода (HCI) и сам ггепсин. Профермент пепеш — пепсиноген.

И, пепсин Пепсиноген-------->Пепсин

Пепсин гидролизует не толыо белки, но поли- и олигопептиды (основной субстрат - белок), а танке пептидные связи, образованные аминными группами ароматических аминокислот. Оптимум рН для пепсину 1,5-2,5.

Для определения активности пепсина используется метод Пят­ницкого (экспресс-метод). В основ(иетода лежит способность пепсина створа>кивать белок молока — ка*иноген. Створаживание молочно-ацетат1 юй смеси пепсином при рН4,9 и температуре 25 °С происхо­дит пропорционально его способнети переваривать белок. За едини­цу акти вности пепсина принимаюжоличество пепсина (в мг), которое при рЩ 4,9—5,0 и температуре 2S °С створаживает 5 см³ молочно-ацетатчой смеси (данная единица сютветствует 0,010 мг кристалличес­кого пепсина). Желудочный сок в ирме содержит в 1 см^:! 40—60 единиц^ пепсину, т. е. в 1 см³ желудочного сока должно быть 0,4-0,6 мг пепсина.-i

Гастриксин (от греч. gastros- желудок) — фермент, входящий в состав желудочного сока, вырайтывается слизистой желудка. От­носится к гидролазам, является яротеиназой. Оптимум рН 3,5—4,0. Профермент гастриксина - гастриксиноген. Активатором гастрикси-на являются ионы Н⁺ (НС1), субстратом — белки, продуктами гидро­лиза — полипептиды.

Псжрапепсин — фермент, входящий в состав желудочного сока, вырабатывается обкладочными клетками слизистой оболочки желуд­ка. Пар апепсин относится к гидройзам, является протеиназой. Акти­вируется ионами Н⁺(НС1). Субаратом для парапепсина является белок гемоглобин, продуктами гидролиза — полипептиды.

Желатиназа — гидролаза, присутствующая в желудочном соке, гидролизует полипептид желатину. Является протеиназой.

Химозин (от греч. chymos — сок) - протеиназа, вырабатывае­мая слизистой желудка. Другие названия фермента — реннин, сы­чужный фермент, лабфермент. Характерен для детского организма. Активатором являются ионы Н^т, зимогеном — химозиноген, субстра­том - белки молока. В промышленности химозин получают из сычу­га (четвертый отдел желудка теленка), в котором содержится сычуж­ный фермент, створаживающий молоко. Его также применяют в качестве створаживающего средства при изготовлении сыров. Сычуж­ный фермент превращает белок молока казеиноген в сгусток казеината кальция. Очищенный сычужный фермент получают в виде кристаллев, он обладает высокой каталитической активностью: одна часть фермента при рН 6,2 и температуре 37 °С свертывает 4 550 000 частей молока. ■

Ферменты кишечника

Кишечный сок — пищеварительный сок, выделяемый либеркю-новыми железами слизистой оболочки кишечника. За сутки выделя­ется 2 л кишечного сока.

Кишечный сок — это бесцветная мутноватая жидкость, рН > 7. В состав сока входят следующие протеолитические ферменты: кар-бокси-, амино-, ди-, три-, тетрапептидаза.

Кишечный сок содержит энтерокиназу, которая является акти­ватором всех протеолитических ферментов панкреатического сока.

Панкреатический (поджелудочный) сок — пищеварительный сок поджелудочной железы. За сутки вырабатывается 0,8 л панкреати­ческого сока, который поступает в двенадцатиперстную кишку.

Секреция поджелудочного сока начинается через 2—3 мин после приема пищи и продолжается 6—14 ч, при приеме жирной пищи происходит более продолжительное сокоотделение.

Панкреатический сок является бесцветной прозрачной жидко­стью, имеет рН 7,8—8,7. Протеолитическими ферментами панкреати­ческого сока являются трипсин, химотрипсин, карбоксипептидаза.

Трипсин (от греч. thrypsis — разжижение) — протеиназа, кото­рая входит в состав панкреатического сока, выделяемого поджелу­дочной железой и поступающего по протокам в тонкий кишечник. Молекулярная масса трипсина 24 000. Изоэлектрическая точка соот­ветствует рН 10, оптимум рН 8—9 (физиологический диапазон рН тонкого кишечника 7,8—8,2).

Трипсин гидролизует преимущественно пептидные связи, в ко­торых участвует карбоксильная группа лизина или аргинина. Зимо­геном трипсина является трипсиноген. В 1899 г. Шеповальников, со­трудник лаборатории академика И.П. Павлова, установил, что в пищеварительном соке трипсин присутствует в виде профермента трипсиногена. Активация трипсина происходит в двенадцатиперстной кишке. Активаторами трипсина являются трипсин и энтерокиназа. Активированный трипсин в свою очередь является активатором всех протеолитических ферментов в полости двенадцатиперстной кишки. В процессе активации из одной молекулы трипсина отщепляется одна молекула гексапептида.

Химотрипсин (от греч. chymos — сок + thrypsis — разжижение) — пищеварительный протеолитический фермент, входит в состав панкреати­ческого сока. Проферментом химотрипсина является химотрипсиноген, активатором — энтерокиназа и трипсин. Химотрипсин относится к классу гидролаз, является протеиназой. Оптимум рН 7,8—8,2. Субстратами для химотрипсина являются полипептиды, продуктами гидролиза — олиго-пептиды. Химотрипсин расщепляет пептидные связи между ароматиче­скими аминокислотами, а также связи, которые не быди гидролизованы трипсином. Для активного центра химотрипсина характерно наличие ос­татков таких аминокислот, как серии, гистидин, аспарагиновая кислота. \

Карбоксипептидаза (карбоксиполипептидаза) — пищеварительная гидролаза — вырабатывается поджелудочной железой и входит в состав панкреатического сока. Субстратом для карбоксипептидазы являются олигопептиды, содержащие С-концевые аминокислоты (концев^-е. амино­кислоты, содержащие свободную группу -СООН).

Шифр карбоксипептидаз — 3.4.12.

Одним из представителей является карбоксипептидаза А (КФ 3.4.12.2), которая по классификации относится к металлофер-ментам. Молекулярная масса — 35 000, 1 моль содержит 1 моль Zn²⁺ на 1 моль белка. Содержится в кишечнике, выделена в виде кристал­лов. Используется в карбоксипептидазном методе определения ами­нокислотной последовательности в белковой молекуле.

Аминопептидаза — пищеварительный гидролитический фермент, вырабатываемый слизистой кишечника, входит в состав кишечного сока. Катализирует отщепление N-концевых аминокислот — амино­кислот, находящихся на конце полипептидной цепи и содержащих свободную аминогруппу —NH₂.

Аминопептидазы имеют шифр 3.4.11.

Одним из представителей является широко распространенная в природе лейцинаминопептидаза (КФ 3.4.11.1). Данный фермент содержит Zn, гидролизует соединения, имеющие N-концевую амино­кислоту лейцин (пептиды, амиды).

Тетра-, три- и дипептидазы — ферменты, которые расщепляют тетра-, три- и дипептиды до аминокислот, относятся к пептидазам.

Эрепсин — смесь аминопептидаз и тетра-, три-, дипептидаз — входит в состав кишечного сока.

Энтерокиназа — специфичный активатор трипсиногена и химот-рипсиногена. Синтезируются кишечными эпителиоцитами. С помо­щью желчных кислот энтерокиназа попадает в просвет кишечника, поэтому активация происходит и в полости и мембранно.

На участке между лизином и изолейцином энтерокиназа строго из­бирательно отщепляет пептид из шести молекул (гексапептид). Она "уз­нает" последовательность аминокислотных остатков изолейцин — валин — глицин.