В организме человека расщепление полученных с пищей белков на аминокислоты происходит в желудочно-кишечном тракте. Белки разрушаются при помощи ферментов пептидаз (существует еще синоним “протеаза”), которые разделяют на эндопептидазы, расщепляющие пептидные связи внутри молекулы белка, и экзопептидазы, удаляющие аминокислоты от N- или C-концов пептида.
Пептидазы вовлечены во множество физиологических процессов, могут катализировать реакции внутри и вне клеток. Реакции подразделяются на:
• ограниченный протеолиз, при котором протеаза расщепляет одну или несколько определенных пептидных связей в белке, что приводит к изменению его функционального состояния. Таким образом активируются ферменты, прогормоны превращаются в гормоны.
• неограниченные протеолиз, при котором белки распадаются до аминокислот. Этот процесс происходит в лизосомах и ЖКТ.
В ЖКТ поступают экзогенные белки пищи и эндогенные белки различных секретов и слущенного эпителия. Эти белки начинают перевариваться в желудке под действием желудочного сока — жидкости c pH 1,5-2,5. Такую кислотность поддерживает выделяемая париетальными клетками соляная кислота. Её секреция стимулируется гистамином через H2-рецепторы, ацетилхолином через M3-рецепторы и гастрином. HCl денатурирует белки, создает оптимальный pH для действия пепсина и активирует ограниченный протеолиз пепсиногена. Пепсин является эндопептидазой и гидролизует пептидные связи перед ароматическими аминокислотами (фенилаланином, триптофаном, тирозином), образуя более короткие полипептидные цепочки.
Кислое содержимое желудка проходит в двенадцатиперстную кишку, слизистая которой запускает выделение в кровь гормона секретина, который стимулирует выделение поджелудочной железой гидрокарбоната для нейтрализации соляной кислоты, повышая pH примерно до 7. Выделяемые желчь и кишечные соки еще сильнее повышают pH.
Пептиды в двенадцатиперстной кишке высвобождают в кровь гормон холецистокинин, который стимулирует секрецию трипсиногена, химотрипсиногена, проэластазы, прокарбоксипептидаз А и B. Чтобы не происходило самопереваривания в поджелудочной железе, секретируются неактивные формы (зимогены), а также вместе с панкреатическим соком поступает ингибитор трипсина Под действием кишечной энтеропептидазы трипсиноген переводится в активный трипсин, который в свою очередь активирует другие ферменты панкреатического сока. Каждая из пептидаз обладает специфичностью к определенным пептидным связям. Продукт действия одного фермента может использоваться как субстрат для другого. Таким образом ферменты дополняют друг друга, образуя смесь аминокислот и олигопептидов.
Олигопептиды в дальнейшем гидролизуются в просвете кишечника экзопептидазами и дипептидазами, локализованными в мембране щеточной каемки энтероцитов. Конечными продуктами пристеночного пищеварения являются аминокислоты, ди- и трипептиды. В мембране микроворсинок расположены специфические транспортные системы (для переноса отдельно нейтральных, алифатических гидрофобных, кислых, основных аминокислот, иминокислот), участвующие в активном транспорте аминокислот в цитоплазму энтероцитов. Работа некоторых этих переносчиков зависит от ионов натрия, хлора, но у двух систем не зависит от них. Ди- и трипептиды транспортируются системой, которая требует ионы водорода. Большие пептиды почти не всасываются.
В энтероцитах олигопептиды распадаются до аминокислот внутриклеточным гидролизом, и вместе с аминокислотами, поступившими из кишечника, покидают клетки через базолатеральную мембрану при помощи как минимум пяти транспортных систем, три из которых зависимы и две независимы от Na+. Из межклеточного пространства аминокислоты попадают в кровеносные капилляры ворсинок и переносятся в печень.
Нельзя не упомянуть внутриклеточное переваривание белков, которое по сути относится к аутофагии. Аутофагия — это процесс переноса в лизосомы и разрушения внутренних частей клетки. Выделяют микроаутофагию, макроаутофагию и шапероновую аутофагию. Микроаутофагия — это захват белковых молекул и обломков клеточной мембраны лизосомой процессом инвагинации. При макроаутофагии лизосомы сливаются с аутофагосомами — участками цитоплазмы, которые отделены от остальной клетки двойной мембраной (как эндоплазматическая сеть) и могут содержать органеллы. При шапероновой аутофагии белки-шапероны (семейства hsc70) связываются с определенными денатурировавшими белками, образуют комплекс шаперон-белок, который связывается с рецепторным белком мембраны лизосомы. С помощью лизосомального белка-шаперона разворачивается структура белка и он транспортируется через мембрану в полость лизосомы. В отличии от предыдущих двух типов аутофагии, шапероновая крайне специфична по отношению к перевариваемому белку.
Подробнее об аутофагии - https://vk.com/wall-60511457_181619.
Источники:
В.К. Кухта, Т.С. Морозкина, Э.И. Олецкий, А.Д. Таганович, “Биологическая химия”, 2008.
David L. Nelson, Michael M. Cox – Lehninger Principles of Biochemistry, 6th edition, 2013.
Комментариев нет:
Отправить комментарий