Всеки жив организъм се храни с органична храна, която се разрушава в храносмилателната система и участва в клетъчния метаболизъм. А за вещество като протеин, храносмилането означава пълно разграждане до съставните му мономери. Това означава, че основната задача на храносмилателната система е разрушаването на вторичната, третичната или доменната структура на молекулата и след това елиминирането на аминокиселините. По-късно протеиновите мономери ще бъдат пренесени от кръвоносната система до клетките на тялото, където ще се синтезират нови протеинови молекули, необходими за живота.
Ензимно разграждане на протеини
Протеинът е сложна макромолекула, пример за биополимер, състоящ се от много аминокиселини. А някои протеинови молекули се състоят не само от аминокиселинни остатъци, но и от въглехидратни или липидни структури. Ензимните или транспортните протеини могат дори да съдържат метален йон. По-често от други протеинът присъства в хранатамолекули, открити в животинското месо. Те също са сложни фибриларни молекули с дълга аминокиселинна верига.
За разграждането на протеините в храносмилателната система има набор от протеолизни ензими. Това са пепсин, трипсин, хемотрипсин, еластаза, гастриксин, химозин. Окончателното смилане на протеините се извършва в тънките черва под действието на пептидни хидролази и дипептидази. Това е група от ензими, които разрушават пептидната връзка в строго специфични аминокиселини. Това означава, че един ензим е необходим, за да разкъса пептидната връзка между остатъците на аминокиселината серин, а друг е необходим за разцепването на връзката, образувана от треонин.
Ензимите за смилане на протеини са разделени на типове в зависимост от структурата на техния активен център. Това са серин, треонин, аспартил, глутамин и цистеинови протеази. В структурата на активния си център те съдържат специфична аминокиселина, която им е дала името.
Какво се случва с протеина в стомаха?
Много хора погрешно казват, че стомахът е основният орган на храносмилането. Това е често срещано погрешно схващане, тъй като храносмилането на храната частично се наблюдава вече в устната кухина, където се унищожава малка част от въглехидратите. Тук се извършва частична абсорбция. Но основните процеси на храносмилане се извършват в тънките черва. В същото време, въпреки наличието на пепсин, химозин, гастриксин и солна киселина, храносмилането на протеини в стомаха не се случва. Тези вещества под действието на протеолитичния ензим пепсин и солна киселинаденатурират, тоест губят специалната си пространствена структура. Chymosin също подсирва млечния протеин.
Ако изразим процеса на смилане на протеин като процент, тогава приблизително 10% от разрушаването на всяка протеинова молекула се случва в стомаха. Това означава, че в стомаха нито една аминокиселина не се отделя от макромолекулата и не се абсорбира в кръвта. Протеинът само набъбва и денатурира, за да увеличи броя на наличните места за работа на протеолитичните ензими в дванадесетопръстника. Това означава, че под действието на пепсина, протеиновата молекула се увеличава по обем, разкривайки повече пептидни връзки, които след това се свързват от протеолитични ензими на панкреатичния сок.
Храносмилане на протеини в дванадесетопръстника
След стомаха преработената и внимателно смляна храна, смесена със стомашен сок и подготвена за следващи етапи на храносмилане, навлиза в дванадесетопръстника. Това е отделът на храносмилателния тракт, разположен в самото начало на тънките черва. Тук под действието на ензими на панкреаса става по-нататъшно разделяне на молекулите. Това са по-агресивни и по-активни вещества, способни да раздробят дълга полипептидна верига.
Под действието на трипсин, еластаза, химотрипсин, карбоксипептидази А и В, протеиновата молекула се разделя на много по-малки вериги. Всъщност, след преминаване през дванадесетопръстника, храносмилането на белтъчините в червата тепърва започва. И акоизразено в проценти, то след обработка на хранителния болус с панкреатичен сок, протеините се усвояват с около 30-35%. Пълното им „разглобяване“на съставните им мономери ще се извърши в тънките черва.
Резултати от смилането на протеини на панкреаса
Смилането на протеини в стомаха и дванадесетопръстника е подготвителна стъпка, която е необходима за разграждането на макромолекулите. Ако протеин с дължина на веригата от 1000 аминокиселини влезе в стомаха, тогава изходът от дванадесетопръстника ще бъде например 100 молекули с по 10 аминокиселини всяка. Това е хипотетична цифра, тъй като споменатите по-горе ендопептидази не разделят молекулата на равни части. Получената маса ще съдържа молекули с дължина на веригата от 20 аминокиселини и 10, и 5. Това означава, че процесът на раздробяване е хаотичен. Целта му е максимално да опрости работата на екзопептидазите в тънките черва.
Храносмилане в тънките черва
За всеки протеин с високо молекулно тегло, храносмилането е пълното му унищожаване до мономерите, които съставляват първичната структура. А в тънките черва под действието на екзопептидазите се постига разграждане на олигопептидите до отделни аминокиселини. Олигопептидите са гореспоменатите остатъци от голяма протеинова молекула, състояща се от малък брой аминокиселини. Тяхното разделяне е сравнимо по отношение на енергийните разходи със синтеза. Следователно смилането на протеини и въглехидрати е енергоемък процес, както и самото усвояване на получените аминокиселини от епителните клетки.
Стенахраносмилане
Храносмилането в тънките черва се нарича париетално, тъй като се извършва върху ворсинките - гънките на чревния епител, където са концентрирани екзопептидазните ензими. Те се прикрепят към олигопептидната молекула и хидролизират пептидната връзка. Всеки вид аминокиселина има свой собствен ензим. Тоест, за да разрушите връзката, образувана от аланин, имате нужда от ензима аланин-аминопептидаза, глицин - глицин-аминопептидаза, левцин - левцин-аминопетидаза.
Поради това смилането на протеини отнема много време и изисква голям брой различни видове храносмилателни ензими. Панкреасът е отговорен за техния синтез. Функцията му е засегната при пациенти, злоупотребяващи с алкохол. Но е почти невъзможно да се нормализира липсата на ензими чрез приемане на фармакологични препарати.
