Minden élő szervezet szerves táplálékkal táplálkozik, amely az emésztőrendszerben elpusztul, és részt vesz a sejtek anyagcseréjében. Egy olyan anyag esetében, mint a fehérje, az emésztés azt jelenti, hogy az alkotó monomerek teljesen lebomlanak. Ez azt jelenti, hogy az emésztőrendszer fő feladata a molekula másodlagos, harmadlagos vagy doménszerkezetének elpusztítása, majd az aminosavak eltávolítása. Később a fehérje monomereket a keringési rendszer eljuttatja a szervezet sejtjeibe, ahol az élethez szükséges új fehérjemolekulák szintetizálódnak.
Enzimes fehérjeemésztés
A fehérje egy összetett makromolekula, egy példa a sok aminosavból álló biopolimerre. Egyes fehérjemolekulák pedig nemcsak aminosav-maradékokból, hanem szénhidrát- vagy lipidszerkezetekből is állnak. Az enzimatikus vagy transzportfehérjék még fémiont is tartalmazhatnak. A fehérje gyakrabban van jelen az élelmiszerekben, mint másokaz állati húsban található molekulák. Ezek is összetett fibrilláris molekulák, hosszú aminosavlánccal.
A fehérjék emésztőrendszerben történő lebontásához egy sor proteolízis enzim áll rendelkezésre. Ezek a pepszin, tripszin, kemotripszin, elasztáz, gastrixin, kimozin. A fehérjék végső emésztése a vékonybélben történik peptid-hidrolázok és dipeptidázok hatására. Ez egy olyan enzimcsoport, amely megszakítja a peptidkötést szigorúan specifikus aminosavakban. Ez azt jelenti, hogy egy enzimre van szükség a szerin aminosavmaradékai közötti peptidkötés megszakításához, egy másik enzimre pedig a treonin által alkotott kötés elszakításához.
A fehérjeemésztés enzimjeit az aktív központjuk szerkezetétől függően típusokra osztják. Ezek a szerin, treonin, aszpartil, glutamin és cisztein proteázok. Aktív központjuk szerkezetében egy specifikus aminosavat tartalmaznak, amely a nevüket adta.
Mi történik a fehérjével a gyomorban?
Sokan tévesen azt mondják, hogy a gyomor az emésztés fő szerve. Ez egy általános tévhit, mivel a táplálék emésztése részben már a szájüregben megfigyelhető, ahol a szénhidrátok egy kis része elpusztul. Itt megy végbe a részleges felszívódás. De az emésztés fő folyamatai a vékonybélben zajlanak. Ugyanakkor a pepszin, kimozin, gastrixin és sósav jelenléte ellenére a fehérjék emésztése a gyomorban nem történik meg. Ezek az anyagok a pepszin proteolitikus enzim és a sósav hatásáradenaturálódnak, vagyis elvesztik sajátos térszerkezetüket. A kimozin a tejfehérjét is alvasztotta.
Ha a fehérje emésztési folyamatát százalékban fejezzük ki, akkor az egyes fehérjemolekulák pusztulásának körülbelül 10%-a a gyomorban megy végbe. Ez azt jelenti, hogy a gyomorban egyetlen aminosav sem válik le a makromolekuláról, és nem szívódik fel a vérbe. A fehérje csak megduzzad és denaturálódik, hogy növelje a proteolitikus enzimek működéséhez rendelkezésre álló helyek számát a duodenumban. Ez azt jelenti, hogy a pepszin hatására a fehérjemolekula térfogata megnövekszik, így több peptidkötés szabadul fel, amelyeket aztán a hasnyálmirigynedv proteolitikus enzimei kapcsolnak össze.
Fehérjeemésztés a nyombélben
A gyomor után a feldolgozott és gondosan őrölt táplálék, gyomornedvvel keverve és az emésztés további szakaszaira előkészítve kerül a nyombélbe. Ez az emésztőrendszer azon része, amely a vékonybél legelején található. Itt a molekulák további hasadása megy végbe a hasnyálmirigy enzimek hatására. Ezek agresszívebb és aktívabb anyagok, amelyek képesek egy hosszú polipeptid lánc szétzúzására.
A tripszin, elasztáz, kimotripszin, karboxipeptidáz A és B hatására a fehérjemolekula sok kisebb láncra hasad. Valójában a nyombélen való áthaladás után a fehérjék emésztése a bélben még csak most kezdődik. És haszázalékban kifejezve, majd a táplálékbolus hasnyálmirigylével történő feldolgozása után a fehérjék kb. 30-35%-ban megemésztődnek. A monomereket alkotó monomerekre való teljes „szétszerelésüket” a vékonybélben hajtják végre.
A hasnyálmirigy fehérjeemésztésének eredményei
A fehérjeemésztés a gyomorban és a nyombélben egy előkészítő lépés, amely a makromolekulák lebontásához szükséges. Ha egy 1000 aminosav lánchosszúságú fehérje belép a gyomorba, akkor a duodenumból például 100 molekula lesz, amelyek mindegyike 10 aminosavból áll. Ez egy hipotetikus adat, mivel a fent említett endopeptidázok nem osztják egyenlő részekre a molekulát. A kapott massza 20 aminosavból, 10 és 5 aminosavból álló lánchosszúságú molekulákat tartalmaz majd. Ez azt jelenti, hogy az aprítási folyamat kaotikus. Célja az exopeptidázok munkájának maximális leegyszerűsítése a vékonybélben.
Emésztés a vékonybélben
Minden nagy molekulatömegű fehérje esetében az emésztés az elsődleges szerkezetet alkotó monomerek teljes megsemmisülését jelenti. A vékonybélben pedig az exopeptidázok hatására az oligopeptidek egyedi aminosavakra bomlanak. Az oligopeptidek egy nagy fehérjemolekula fent említett maradékai, amelyek kis számú aminosavból állnak. Felosztásuk az energiaköltségek tekintetében összehasonlítható a szintézissel. Ezért a fehérjék és szénhidrátok emésztése energiaigényes folyamat, akárcsak a keletkező aminosavak hámsejtek általi felszívódása.
Falemésztés
A vékonybélben zajló emésztést parietálisnak nevezik, mivel az a bolyhokon – a bélhám redőin – megy végbe, ahol az exopeptidáz enzimek koncentrálódnak. Az oligopeptid molekulához kapcsolódnak és hidrolizálják a peptidkötést. Minden aminosavtípusnak megvan a maga enzimje. Vagyis az alanin által létrehozott kötés megszakításához az alanin-aminopeptidáz, glicin - glicin-aminopeptidáz, leucin - leucin-aminopetidáz enzimre van szükség.
Emiatt a fehérje emésztése hosszú időt vesz igénybe, és számos különböző típusú emésztőenzimre van szükség. Szintézisükért a hasnyálmirigy felelős. Működése befolyásolja az alkohollal visszaélő betegeket. De szinte lehetetlen az enzimhiányt farmakológiai készítmények szedésével normalizálni.
