Пептидазы поджелудочной железы биохимия
1.При переваривании происходит гидролиз пищевых белков до свободных аминокислот. Процесс переваривания начинается в желудке и продолжается в тонком кишечнике под действием ферментов пептидгидролаз (пептидаз).Основные пептидазы синтезируются в клетках желудка, поджелудочной железы и кишечника (рис. 9.1). В желудкебелки пищи денатурируются и гидролизуются с образованием олигопептидов. Вкишечникепанкреатические пептидазы продолжают гидролиз олигопептидов до ди- и трипептидов и свободных аминокислот. Короткие пептиды расщепляются до свободных аминокислот в пристеночном слоеили в клетках кишечного эпителия. Затем происходит их всасывание.
Все пептидазы,в зависимости от места расположения в пептиде гидролизуемой связи, делятся на эндопептидазыи экзопептидазы:
• эндопептидазы– расщепляют пептидные связи, удаленные от концов пептидной цепи (пепсин, трипсин, химотрипсин, эластаза);
• экзопептидазы –гидролизуют пептидные связи, образованные N- и С-концевыми аминокислотами (аминопептидаза, карбоксипептидазы А и В), а также расщепляют ди- и трипептиды.
Рис. 9.1. Переваривание белков в желудочно-кишечном тракте
Ферменты, участвующие в переваривании белков, обладают относительной субстратной специфичностью и гидролизуют пептидные связи; при этом каждая пептидаза преимущественно расщепляет связи, образованные определенными аминокислотами (табл. 9.1).
2.Желудочные и панкреатические пептидазы вырабатываются в неактивной форме (проферменты),секретируются к месту действия, где активируются путем частичного протеолиза(отщепление пептида различной длины, чаще с N-конца молекулы профермента). Место синтеза проферментов(клетки слизистой оболочки желудка, поджелудочная железа) и место их активации(полость желудка, тонкого кишечника)пространственно разделены.Такой механизм образования активных ферментов необходим для защиты секреторных клеток желудка и поджелудочной железы от самопереваривания.
Таблица 9.1. Характеристика протеолитических ферментов желудочно-кишечного тракта
Примечание:X – любая аминокислота
Преждевременная активация проферментов в секреторных клетках происходит при:
• язвенной болезни желудка – пепсиноген превращается в пепсин в клетках слизистой желудка;
• остром панкреатите – трипсиноген превращается в трипсин в клетках поджелудочной железы и активирует остальные панкреатические пептидазы.
3.Слизистая оболочка желудка вырабатывает следующие факторы, необходимые для переваривания белков:
• пепсиноген– синтезируется в главных клетках;
• соляную кислоту– вырабатывается обкладочными клетками. Гидролиз белков в желудкепроисходит под действием пепсина.
Профермент пепсиноген при поступлении пищи секретируется в полость желудка, где в два этапа происходит его активация:
• с помощью НС! – медленно;
• аутокаталитически – быстро, уже имеющимся пепсином. Соляная кислотажелудочного сока выполняет следующие функции:
• .участвует в активации пепсиногена;
• создает оптимум рН для пепсина;
• оказывает бактерицидное действие;
• денатурирует белки пищи.
Значение рН желудочного сока в норме составляет 1,5-2,0.Определение кислотности желудочного сока используется для диагностики различных заболеваний желудка (табл. 9.2).
Таблица 9.2. Компоненты желудочного сока в норме и при патологических состояниях
• Общая кислотность желудочного сока– это совокупность всех кислотореагирующих веществ желудочного сока, представляющая собой секрет желудка, собираемый в течение 1 часа (предварительно отбирают секрет, ранее содержащийся в желудке).
• Связанная соляная кислота– это соляная кислота, связанная с белками и продуктами их переваривания.
• Свободная соляная кислота– это соляная кислота, не связанная с другими молекулами.
• Общая кислотность желудочного сока выражается в титрационных единицах (ТЕ)и измеряется количеством 0,1 М NaOH в миллилитрах, затраченным на титрование 100 мл желудочного сока в присутствии определенных индикаторов.
• Кислотность желудочного сокав норме составляет:
общая 40-60 ТЕ;
связанная HCl 20-30 ТЕ;
свободная HCl 20-40 ТЕ.
При диагностике заболеваний желудка помимо биохимических анализов обязательно проводят рентгенологические и эндоскопические исследования, иногда биопсию.
В слизистой оболочке желудка вырабатывается также внутренний фактор (фактор Касла),который представляет собой белок, способствующий всасыванию витамина В12 в тонкой кишке. Отсутствие этого витамина часто приводит к развитию анемии.
Молочная кислотав норме в желудочном соке отсутствует. Образуется при уменьшении содержания или отсутствии свободной соляной кислоты в результате усиленного размножения молочнокислых бактерий или при злокачественных опухолях желудка.
НС1 и пепсин способны разрушать клетки эпителия желудка. В норме это не происходит благодаря наличию защитных факторов слизистой оболочки, таких, как:
• образование на поверхности слизи, содержащей гетерополисахариды, которые не являются субстратами пептидгидролаз;
• секреция эпителиальными клетками ионов НСО3-, создающих в пристеночном слое менее агрессивную среду с рН 5,0-6,0, в которой пепсин неактивен. Кроме того, клетки поврежденного эпителия обладают способностью к быстрой регенерации.
Пепсин гидролизуетпептидные связи, образованные аминогруппой или карбоксильной группой ароматических аминокислот (см. табл. 9.1):
4. Переваривание белков в кишечникепроисходит под действием:
• ферментов поджелудочной железы-трипсина, химотрипсина, эластазы, карбоксипептидаз А и Б;
• ферментов эпителия тонкой кишки – аминопептидазы, дипептидаз, трипептидаз.
Активная форма трипсинаобразуется в кишечнике при участии фермента энтеропептидазы, выделяемого клетками кишечника. Энтеропептидазаотщепляет от N-конца трипсиногена гексапептид (рис. 9.2), что приводит к изменению конформации молекулы и формированию активного центра трипсина.
Рис. 9.2. Механизм активации трипсиногена.
Пунктирная стрелка – место гидролиза. Буквами обозначены аминокислоты (А – асп, Г – глу, В – вал, Л – лиз, И – иле)
Остальные проферменты панкреатического сока(химотрипсиноген, прокарбоксипептидазы А и В, проэластаза) активируются трипсином.Активация панкреатических пептидаз в кишечнике происходит в виде каскада реакций.
Ферменты эпителия тонкой кишкисинтезируются в энтероцитах сразу в активной форме.
• Ферменты, участвующие в переваривании белков в кишечнике, обладают субстратной специфичностьюк определенным аминокислотам в белке: Трипсингидролизует преимущественно пептидные связи, образованные карбоксильными группами катионогенных аминокислот:
• Химотрипсин– пептидные связи, образованные карбоксильными группами ароматических аминокислот:
• Эластаза– связь между -Гли-Ала-
• Карбоксипептидазыотщепляют С-концевые аминокислоты:
карбоксипептидаза А– гидрофобные аминокислоты, карбоксипептидаза В – Лизи Арг;
• Аминопептидаза– отщепляет N-концевые аминокислоты;
• Дипептидаза– гидролизует дипептиды;
• Трипептидаза– расщепляет трипептиды на отдельные аминокислоты.
5.Конечным результатом переваривания белков является образование свободных аминокислот, поступающих в клетки слизистой оболочки кишечника, путем вторично-активного транспортаза счет градиента концентрации натрия (симпорт). Всасывание L-аминокислот является активным, требующим затраты энергии процессом. Транспорт их осуществляется двумя путями:
• через воротную систему печени;
• по лимфатическим сосудам, сообщающимся с кровью через грудной лимфатический проток.
Аминокислоты конкурируют друг с другом за специфические участки связывания белков-переносчиков. Так, всасывание лейцина в больших количествах уменьшает всасывание изолейцина и валина. В крови максимальная концентрация аминокислот достигается через 30-50 минут после приема белковой пищи. Свободные аминокислоты, в отличие от белков пищи, лишены видовой специфичности и не обладают антигенными свойствами.
Скорость проникновения аминокислот через мембраны клеток различается, что указывает на существование транспортных систем, обеспечивающих перенос аминокислот через мембраны. Известно пять специфических транспортных систем для переноса определенной группы близких по строению аминокислот:
• нейтральных с короткой боковой цепью (аланин, серин, треонин);
• нейтральных с длинной или разветвленной боковой цепью (валин, лейцин, изолейцин);
• с катионными радикалами (лизин, аргинин);
• с анионными радикалами (глутаминовая и аспарагиновая кислоты);
• иминокислот (пролин, оксипролин).
Переносчики аминокислот первой и пятой групп, а также переносчик метионина относятся к числу Na+-зависимых. Независимые от Na+ переносчики специфичны для некоторых нейтральных аминокислот (фенилаланин, лейцин) и аминокислот с катионными радикалами (лизин).
Одной из основных транспортных систем для нейтральных аминокислот является γ-глутамильный цикл,который функционирует в почках, поджелудочной железе, печени и селезенке, в мозге и других тканях он содержится в очень небольших количествах (рис. 9.3).
Рис. 9.3. γ-Глутамильный цикл:
Е1 – γ-глутамилтранспептидаза (γ-ГТ); Е2 – γ-глутамилциклотрансфераза; Е3 – пептидаза; Е4 – оксопролиназа; Е5 – γ-глутамилцистеинсинтетаза; Е6 – глутатионсинтетаза.
Система состоит из одного мембранного и пяти цитоплазматических ферментов. Перенос аминокислоты внутрь клетки осуществляется в комплексе с глутамильным остатком глутатиона под действием фермента γ-ГТ. Затем аминокислота освобождается, а γ-глутамильный остаток в несколько стадий превращается в глутатион, который способен присоединять следующую молекулу аминокислоты
Ключевую роль в работе системы играет мембранный фермент γ-глутамилтранспептидаза (γ-ГТ).Этот гликопротеин катализирует перенос γ-глутамильной группы с глутатиона (γ-глутамилцистеинилглицин) или другого γ-глутамильного пептида на транспортируемую аминокислоту и последующий перенос комплекса в клетку. Глутатион содержится во всех тканях животных. Для транспорта в клетку одной молекулы аминокислоты с участием γ-глутамильного цикла затрачивается три молекулы АТР.
γ-ГТ в больших количествах содержится в почках, поджелудочной железе, печени и других тканях. Активность фермента в сыворотке крови в норме составляет 30-50 МЕ/л (мкмоль/мин-мг) для мужчин и 25-35 МЕ/л для женщин. Определение активности γ-ГТ в сыворотке крови используется для диагностики заболеваний печени и сердца. γ-ГТ-тест используется также в качестве маркера рака поджелудочной железы, печени, предстательной железы и для обнаружения людей из группы раннего риска алкоголизма, для контроля за лечением хронического алкоголизма.
Источник
Покинув желудок, пища подвергается действию панкреатического сока, кишечного сока и желчи.
Сок поджелудочной железы содержит проферменты – трипсиноген, химотрипсиноген, прокарбоксипептидазы, проэластазу. Проферменты в просвете кишечника активируются, соответственно, до трипсина, химотрипсина, карбоксипептидаз и эластазы способом ограниченного протеолиза. Указанные ферменты осуществляют основную работу по перевариванию белков.
В кишечном соке активны ферменты щеточной каймы – дипептидазы и аминопептидазы. Они заканчивают переваривание белков.
Трипсин, химотрипсин, эластаза являются эндопептидазами. Карбоксипептидазы и аминопептидазы – экзопептидазы.
Регуляция кишечного пищеварения
В кишечнике под влиянием соляной кислоты, поступающей из желудка в составе пищевого комка, начинается секреция гормона секретина, который с током крови достигает поджелудочной железы и стимулирует выделение жидкой части панкреатического сока, богатого карбонат-ионами (HCO3–). В результате рН химуса в тонкой кишке повышается до 7,2-7,5 или, при усиленной секреции, до 8,5.
Благодаря работе желудочных ферментов в химусе имеется некоторое количество аминокислот, вызывающих освобождение холецистокинина-панкреозимина. Он стимулирует секрецию другой, богатой проферментами, части поджелудочного сока, и секрецию желчи.
Нейтрализация кислого химуса в двенадцатиперстной кишке происходит также при участии желчи. Формирование желчи (холерез) идет непрерывно, не прекращаясь даже при голодании.
Трипсин
Синтезируемый поджелудочной железой трипсиноген в двенадцатиперстной кишке подвергается частичному протеолизу под действием фермента энтеропептидазы, секретируемой клетками кишечного эпителия. От профермента отделяется гексапептид (Вал-Асп-Асп-Асп-Асп-Лиз), что приводит к формированию активного центра трипсина.
Трипсин специфичен к пептидным связям, образованным с участием карбоксильных групп лизина и аргинина, может осуществлять аутокатализ, т.е. превращение последующих молекул трипсиногена в трипсин, также он активирует остальные протеолитические ферменты панкреатического сока – химотрипсиноген, проэластазу, прокарбоксипептидазу.
Параллельно трипсин участвует в переваривании пищевых липидов, активируя фермент переваривания фосфолипидов – фосфолипазу А2, и колипазу панкреатической липазы, отвечающей за гидролиз триацилглицеролов.
В таких продуктах, как бобовые (соя, горох, фасоль) содержится пептид – ингибитор трипсина, снижающий переваривание белков этих продуктов в сыром, термически необработанном, виде.
Химотрипсин
Образуется из химотрипсиногена при участии трипсина, который расщепляет пептидную связь между аргинином-15 и изолейцином-16 с образованием уже активных промежуточных форм π-химотрипсина и δ-химотрипсина, которые аутолизисом удаляют два дипептида из собственных цепей. Три образованных фрагмента удерживаются друг с другом посредством дисульфидных связей, формируя стабильный α-химотрипсин.
Фермент специфичен к пептидным связям, образованных с участием карбоксильных групп ароматических аминокислот – фенилаланина, тирозина и триптофана.
Эластаза
Активируется в просвете кишечника трипсином из проэластазы. Гидролизует связи, образованные карбоксильными группами малых аминокислот – аланина, пролина, глицина.
Карбоксипептидазы
Карбоксипептидазы являются экзопептидазами, они гидролизуют пептидные связи с С-конца пептидной цепи. Различают два типа карбоксипептидаз – карбоксипептидазы А и карбоксипептидазы В. Карбоксипептидазы А отщепляют с С-конца остатки алифатических и ароматических аминокислот, карбоксипептидазы В – остатки основных аминокислот – лизина и аргинина.
Аминопептидазы
Являясь экзопептидазами, аминопептидазы отщепляют N-концевые аминокислоты. Представителями аминопептидаз являются аланин-аминопептидаза и лейцин-аминопептидаза, обладающие широкой специфичностью. Например, лейцин-аминопептидаза отщепляет с N-конца белка не только лейцин, но и ароматические аминокислоты и гистидин.
Дипептидазы
Дипептидазы гидролизуют дипептиды, в изобилии образующиеся в кишечнике при работе других ферментов.
Лизосомы энтероцитов
Малое количество дипептидов и пептидов пиноцитозом попадают в энтероциты и здесь гидролизуются лизосомальными протеазами.
При заболеваниях ЖКТ и нарушении переваривания, при недостаточности соляной кислоты, при желудочном или кишечном кровотечении, при высокобелковой диете часть пептидов, не успевая расщепиться, достигает толстого кишечника и потребляется живущими там микроорганизмами – развивается гниение белков в кишечнике.
Источник
В тонком кишечнике продолжаются процессы переваривания и дело протеиназ живет.
Под действием ТРЕХ эндопептидаз – пепсина, трипсина, химотрипсина происходит гидролиз внутренних связей белков на более мелкие участки и свободные ак.
Затем в ход вступают пептидазы, они доводят дело до конца. Это панкреатическая карбоксипептидазы, кишечная аминопептидаза и дипептидазы.
Аминопептидазы с N-конца.
Карбоксипептидазы с С-конца.
Затем всё всасывается через эпителий кишечника в кровь.
Соляная кислота, механизм секреции, роль в пищеварении.
ТЫ, да, ТЫ, потребитель, что нужно для соляной кислоты? ПРАВИЛЬНО СОЛЬ и КИСЛОТА, МУАХАХАХА.
А если точнее, ион водорода и ион хлора.
Ион водорода получается в результат диссоциации угольной кислоты, потом бикарбонат меняется на хлор из крови. Компоненты есть, теперь их надо выделить в просвет желудка.
Водород – через мембранную Н/К-АТФ-азой.
Хлор через ХЛОРИДНЫЙ канал.
Роль в пищеварении – обеспечивает денатурацию белков и рабочую рН для работы пепсина.
Роль соляной кислоты: 1) денатурирование белков 2) активация проферментов 3) создание оптимума рН для пепсина 4) регулирует работу привратника 5) способствует выработке секретина 6) бектерицидные свойства.
Кислотность желудочного сока, виды, определение по методу Михаэлиса, клиническое значение.
Кислотность желудочного сока выражается в титрационных единицах (ТЕ) – количество 0.1 М NaOH в 1 мл, затраченное на титрование 100 мл по определённому индикатору. При определении кислотности сока различают: общую кислотность, связанную НСl и свободную НСl.
Виды кислотности:
– Общая кислотность желудочного сока – совокупность всех кислотореагирующих веществ желудочного сока, собираемый в течение 1 ч. Значение в норме 40-60 ТЕ.
– Связанная соляная кислота – связанная с белками и продуктами их переваривания. 20-30 ТЕ.
– Свободная соляная кислота – не связанная с компонентами желудочного сока. 20-40 ТЕ.
В норме рН 1,5-2,0.
Метод Михаэлиса.
Титрируем желудочный сок по всем видам кислотности. И определяем их значение.
В желудочном соке присутствуют органические кислоты и кислые фосфаты – это кислореагирующие продукты. Они вместе с общей соляной кислотой дают общую кислотность желудочного сока, которая определя-ется методом титрования 0,1н гидроксидом натрия. При титровании всех видов кислотности желудочного сока в одной пробе используется два ин-дикатора: фенолфталеин (одноцветный индикатор с зоной перехода 8,0-10,2), и парадиметиламидоазобензол (двухцветный с зоной перехода 2,9-4,0).
Диагностическое значение:Общая кислотность желудочного сока может как повышаться (гипера-цидное состояние), так и снижаться (гипоацидное), вплоть до исчезнове-ния (анацидное состояние). Гиперацидное состояние вызывается в основ-ном избытком свободной соляной кислоты, т.е. возникает гиперхлоргид-рия. Снижение HCI в желудочном соке — это гипохлоргидрия, отсутствие – ахлоргидрия. Изменение кислотности желудочного сока имеет место при язвенной болезни, гастритах, при раке, злокачественном малокровии.
Диагностическое значение биохимического анализа желудочного и
Дуоденального соков.
Желудочный сок сложный по составу пищеварительный сок, вырабатываемый различными клетками слизистой оболочки желудка. Желудочный сок содержит соляную кислоту и ряд минеральных солей, а также различные ферменты, главнейшими из которых являются пепсин, расщепляющий белки, химозин (сычужный фермент), створаживающий молоко, липаза, расщепляющая жиры. Составной частью желудочного сока является также слизь, играющая важную роль в защите слизистой оболочки желудка от раздражающих веществ, попавших в него; при высокой кислотности желудочного сока слизь нейтрализует ее.Кроме соляной кислоты, ферментов, солей и слизи, в желудочном соке содержится также особое вещество – внутренний фактор Касла. Это вещество необходимо для всасывания витамина В12 в тонких кишках, что обеспечивает нормальное созревание красных кровяных телец в костном мозге. При отсутствии фактора Касла в желудочном соке, что обычно связано с заболеванием желудка, а иногда с его оперативным удалением, развивается тяжелая форма малокровия. Анализ желудочного сока является очень важным методом исследования больных с заболеваниями желудка, кишечника, печени, желчного пузыря, крови и пр
Низкая кислотность – симптом гастрита. Повышенная кислотность – изжога, диарея, симптом язвы.
В соке нет пепсина и соляной кислоты ( желудочная ахилия) при атрофических гастритах, часто сопровождается пернициозной анемией, так как недостаток фактора Касла.
Анацидозность ( рН меньше 6) вероятно рак, повреждение слизистой.
Всасывание аминокислот, поступление аминокислот в клетки тканей.
Аминокислоты, образовавшиеся при переваривании белков, быстро всасываются в кишечнике. Транспорт их осуществляется двумя путями: через воротную систему печени, ведущую прямо в печень, и по лимфатическим сосудам, сообщающимся с кровью через грудной лимфатический проток. Максимальная концентрация аминокислот в крови достигается через 30- 50 мин после приёма белковой пищи (углеводы и жиры замедляют всасывание аминокислот). Всасывание L-аминокислот (но не D-изомеров) – активный процесс, требующий затраты энергии. Аминокислоты переносятся через кишечную стенку от слизистой её поверхности в кровь. Перенос через щёточную кайму осуществляется целым рядом переносчиков, многие из которых действуют при участии Na+-зависимых механизмов симпорта, подобно переносу глюкозы.
В настоящее время известно по крайней мере пять специфических транспортных систем, каждая из которых функционирует для переноса определённой группы близких по строению аминокислот:
• нейтральных, с короткой боковой цепью (аланин, серин, треонин);
• нейтральных, с длинной или разветвлённой боковой цепью (валин, лейцин, изолей-цин);
• с катионными радикалами (лизин, аргинин);
• с анионными радикалами (глутаминовая и аспарагиновая кислоты);
• иминокислот (пролин, оксипролин). Причём к числу Na+-зависимых относятся
переносчики аминокислот, входящих в первую и пятую группы, а также переносчик метионина. Независимые от Na+ переносчики специфичны для некоторых нейтральных аминокислот (фенилаланин, лейцин) и аминокислот с катион-ными радикалами (лизин).
Биохимические механизмы регуляции пищеварения, гормоны
Желудочно-кишечного тракта.
Выбирайте тот тип гормонов, который вам нравится больше всего и поведайте о нем на итоговой!
Источник