כל אורגניזם חי ניזון ממזון אורגני, שנהרס במערכת העיכול ומעורב בחילוף החומרים התאי. ועבור חומר כמו חלבון, עיכול פירושו פירוק מוחלט למונומרים המרכיבים אותו. המשמעות היא שהמשימה העיקרית של מערכת העיכול היא הרס המבנה המשני, השלישוני או התחום של המולקולה, ולאחר מכן סילוק חומצות אמינו. מאוחר יותר, מונומרים חלבוניים יינשאו על ידי מערכת הדם לתאי הגוף, שם יסונתזו מולקולות חלבון חדשות הנחוצות לחיים.
עיכול חלבון אנזימטי
חלבון הוא מקרומולקולה מורכבת, דוגמה לביופולימר המורכב מחומצות אמינו רבות. וכמה מולקולות חלבון מורכבות לא רק משאריות חומצות אמינו, אלא גם ממבני פחמימות או שומנים. חלבונים אנזימטיים או תחבורה עשויים להכיל אפילו יון מתכת. לעתים קרובות יותר מאחרים, חלבון קיים במזוןמולקולות שנמצאות בבשר בעלי חיים. הן גם מולקולות פיברילריות מורכבות עם שרשרת חומצות אמינו ארוכה.
לפירוק חלבונים במערכת העיכול, קיים קבוצה של אנזימי פרוטאוליזה. אלה הם פפסין, טריפסין, כימוטריפסין, אלסטאז, גזטריקסין, כימוזין. העיכול הסופי של חלבונים מתרחש במעי הדק תחת פעולתם של פפטיד הידרולאזות ודיפפטידאזות. זוהי קבוצה של אנזימים המפרקים את הקשר הפפטיד בחומצות אמינו ספציפיות למהדרין. משמעות הדבר היא שנדרש אנזים אחד כדי לשבור את הקשר הפפטידי בין השאריות של חומצת האמינו סרין, ויש צורך באנזים אחד כדי לשבור את הקשר שנוצר על ידי תריאונין.
אנזימים של עיכול חלבון מחולקים לסוגים בהתאם למבנה המרכז הפעיל שלהם. אלה הם סרין, ת'רונין, אספארטיל, גלוטמין וציסטאין פרוטאזות. במבנה המרכז הפעיל שלהם, הם מכילים חומצת אמינו ספציפית, שהעניקה להם את שמם.
מה קורה לחלבון בקיבה?
אנשים רבים אומרים בטעות שהקיבה היא איבר העיכול העיקרי. זוהי טעות נפוצה, שכן עיכול המזון נצפה חלקית כבר בחלל הפה, שם חלק קטן מהפחמימות נהרס. כאן מתרחשת ספיגה חלקית. אבל תהליכי העיכול העיקריים אכן מתרחשים במעי הדק. יחד עם זאת, למרות נוכחותם של פפסין, כימוסין, גסטריצין וחומצה הידרוכלורית, עיכול חלבונים בקיבה אינו מתרחש. חומרים אלו תחת פעולת האנזים הפרוטאוליטי פפסין וחומצה הידרוכלוריתדנטורה, כלומר, מאבדים את המבנה המרחבי המיוחד שלהם. Chymosin גם מקלקל חלבון חלב.
אם אנו מבטאים את תהליך עיכול החלבון באחוזים, אז כ-10% מההרס של כל מולקולת חלבון מתרחש בקיבה. המשמעות היא שבקיבה אף חומצת אמינו אחת לא מתנתקת מהמקרומולקולה ואינה נספגת בדם. החלבון רק מתנפח ומעצבן כדי להגדיל את מספר האתרים הזמינים לאנזימים פרוטאוליטיים לעבודה בתריסריון. משמעות הדבר היא שתחת פעולתו של פפסין, מולקולת החלבון מגדילה את נפחה, וחושפת יותר קשרים פפטידים, אשר לאחר מכן מצטרפים אליהם אנזימים פרוטאוליטיים של מיץ הלבלב.
עיכול חלבונים בתריסריון
לאחר שהקיבה, מזון מעובד וטחון בקפידה, מעורבב במיץ קיבה ומוכן לשלבים נוספים של עיכול, נכנס לתריסריון. זהו הקטע של מערכת העיכול שנמצא ממש בתחילת המעי הדק. כאן, פיצול נוסף של מולקולות מתרחש תחת פעולתם של אנזימי הלבלב. אלו חומרים אגרסיביים ופעילים יותר המסוגלים לרסק שרשרת פוליפפטידית ארוכה.
תחת הפעולה של טריפסין, אלסטאז, כימוטריפסין, קרבוקסיפפטידאזות A ו-B, מולקולת החלבון מפוצלת לשרשרות קטנות רבות יותר. למעשה, לאחר מעבר בתריסריון, עיכול החלבונים במעי רק מתחיל. ואםמבוטא באחוזים, ואז לאחר עיבוד בולוס המזון עם מיץ לבלב, החלבונים מתעכלים בכ-30-35%. "הפירוק" המלא שלהם למונומרים המרכיבים אותם יתבצע במעי הדק.
תוצאות של עיכול חלבון בלבלב
עיכול חלבונים בקיבה ובתריסריון הוא שלב הכנה הדרוש לפירוק מקרומולקולות. אם חלבון באורך שרשרת של 1000 חומצות אמינו נכנס לקיבה, אז הפלט מהתריסריון יהיה, למשל, 100 מולקולות עם 10 חומצות אמינו כל אחת. זהו נתון היפותטי, שכן האנדופפטיזות שהוזכרו לעיל אינן מחלקות את המולקולה למקטעים שווים. המסה שתתקבל תכיל מולקולות באורך שרשרת של 20 חומצות אמינו, ו-10 ו-5. המשמעות היא שתהליך הריסוק הוא כאוטי. מטרתו היא לפשט בצורה מקסימלית את העבודה של אקסופפטאזות במעי הדק.
עיכול במעי הדק
עבור כל חלבון בעל משקל מולקולרי גבוה, העיכול הוא הרס מוחלט שלו למונומרים המרכיבים את המבנה הראשוני. ובמעי הדק, תחת פעולת אקסופפטאזות, מושג הפירוק של אוליגופפטידים לחומצות אמינו בודדות. אוליגופפטידים הם השאריות שהוזכרו לעיל של מולקולת חלבון גדולה, המורכבת ממספר קטן של חומצות אמינו. הפיצול שלהם ניתן להשוואה מבחינת עלויות האנרגיה עם סינתזה. לכן, עיכול חלבונים ופחמימות הוא תהליך עתיר אנרגיה, וכך גם עצם הספיגה של חומצות האמינו שנוצרות על ידי תאי אפיתל.
קירעיכול
העיכול במעי הדק נקרא פריאטלי, מכיוון שהוא מתרחש על ה-villi - קפלי אפיתל המעי, שבהם מרוכזים אנזימי אקסופפטידאז. הם מתחברים למולקולת האוליגופפטיד ומעבירים הידרוליזה של הקשר הפפטיד. לכל סוג של חומצת אמינו יש אנזים משלו. כלומר, כדי לשבור את הקשר שנוצר על ידי אלנין, אתה צריך את האנזים אלנין-aminopeptidase, גליצין - גליצין-aminopeptidase, leucine - leucine-aminopetidase.
בגלל זה, עיכול חלבון לוקח זמן רב ודורש מספר רב של סוגים שונים של אנזימי עיכול. הלבלב אחראי לסינתזה שלהם. תפקודו מושפע בחולים שמתעללים באלכוהול. אבל זה כמעט בלתי אפשרי לנרמל את המחסור באנזימים על ידי נטילת תכשירים תרופתיים.
