Эндопептидазы желудочно-кишечного тракта

Профермент	Место синтеза	Место и механизм активации	Активатор
Пепсиноген	Главные клетки желудка	Полость желудка. Отщепление N-концевой части (42 остатка АМК)	HCl, пепсин, аутоактивация
Трипсиноген	Поджелудочная железа	Полость тонкого кишечника. Отщепление N-концевого гексапептида	Энтеропептидаза клеток кишечника
Химотрипсиноген	Поджелудочная железа	Полость тонкого кишечника. Расщепление 3 пептидных связей с образованием трех пептидных цепей, соединенных дисульфидными мостиками	Трипсин

 

Переваривание белков в желудке

В желудке пища подвергается воздействию желудочного сока, включающего соляную кислоту и ферменты. К ферментам желудка относятся две группы протеаз с разным оптимумом рН, которые упрощенно называют пепсин и гастриксин. У животных, питающихся молоком, основным ферментом является реннин.

Большинство нативных пищевых белков имеют структуру компактной глобулы и поэтому значительная часть пептидных связей недоступна для гидролитических ферментов. Отсюда возникает необходимость в предварительной денатурации белка, которая происходит в желудке, содержимое которого имеет pH ~ 2 благодаря секреции обкладочными клетками слизистой HCl. В кислой среде нарушаются многие слабые связи, стабилизирующие белковую глобулу, она разворачивается, и пептидные связи становятся доступными для протеолиза. Кроме того, под действием соляной кислоты белок переходит в нерастворимое состояние, что пролонгирует действие пепсина и достигается более детальное фрагментирование белковой молекулы.

Функции соляной кислоты:

· денатурирует белки в желудке;

· проявляет бактерицидное действие, подавляя микрофлору, в том числе патогенную;

· снижает рН желудочного сока до 1,0-1,2. При такой кислотности молекула неактивного пепсиногена изменяет конформацию и открывается активный центр, что способствует превращению неактивного пепсиногена в активный пепсин;

· создает оптимум рН для работы пепсина.

 

Пепсин

Пепсин является эндопептидазой, то есть он расщепляет внутренние пептидные связи в молекулах белков и пептидов. Синтезируется в главных клетках желудка в виде неактивного профермента пепсиногена, состоящий из одной полипептидной цепи с молекулярной массой 40 кД., в котором активный центр "прикрыт" N-концевым фрагментом. При наличии соляной кислоты конформация пепсиногена изменяется таким образом, что "раскрывается" активный центр фермента,

В процессе активации в результате частичного протеолиза от N-конца молекулы пепсиногена отщепляются 42 аминокислотных остатка, которые содержат почти все положительно заряженные аминокислоты, имеющиеся в пепсиногене. Таким образом, в активном пепсине преобладающими оказываются отрицательно заряженные аминокислоты, которые участвуют в конформационных перестройках молекулы и формировании активного центра. Образовавшиеся под действием НСl активные молекулы пепсина быстро активируют остальные молекулы пепсиногена (аутокатализ).

Пепсин в первую очередь гидролизует пептидные связи в белках, образованные ароматическими аминокислотами (Phe, Trp, Tyr) и несколько медленнее - образованные Leu и дикарбоновыми аминокислотами. Пепсин - эндопептидаза, поэтому в результате его действия в желудке образуются более короткие пептиды, но не свободные аминокислоты.

У детей грудного возраста в желудке, а также других животных питающихся молоком отсутствует соляная кислота. Поэтому, в такой период развития, в желудке находится фермент реннин (химозин), вызывающий свёртывание молока. Основной белок молока - казеин, представляющий смесь нескольких белков, различающихся по аминокислотному составу и электрофоретической подвижности. Реннин катализирует отщепление от казеина гликопептида, в результате чего образуется параказеин. Параказеин присоединяет ионы Са²⁺, образуя нерастворимый сгусток, чем предотвращает быстрый выход молока из желудка. Белки успевают расщепиться под действием пепсина. В желудке взрослых людей реннина нет, молоко у них створаживается под действием НСl и пепсина.

В слизистой оболочке желудка найдена ещё одна протеаза - гастриксин. Все 3 фермента (пепсин, реннин и гастриксин) сходны по первичной структуре, что указывает на их происхождение от общего гена-предшественника.

Соляная кислота, а также пепсин способны разрушать клетки эпителия желудка. В норме это не происходит благодаря наличию защитных факторов слизистой оболочки:

· наличие на поверхности слизи, состоящей из гетерополисахаридов, которые не являются субстратом ферментов;

· секреция эпителиальными клетками ионов НСО₃^-, которые создают в пристеночном слое среду с рН 5,0-6,0, при которой ферменты в желудке неактивны;

· поврежденные клетки эпителия способны к быстрой регенерации;

Образовавшиеся в процессе переваривания фрагменты белков в виде олигопептидов поступают в нижележащие отделы кишечника, где процесс переваривания продолжается дальше.