Vsak živi organizem se prehranjuje z organsko hrano, ki se uniči v prebavnem sistemu in je vključena v celično presnovo. Za snov, kot je beljakovina, prebava pomeni popolno razgradnjo na njene sestavne monomere. To pomeni, da je glavna naloga prebavnega sistema uničenje sekundarne, terciarne ali domenske strukture molekule, nato pa izločanje aminokislin. Kasneje se bodo proteinski monomeri po cirkulacijskem sistemu prenašali v celice telesa, kjer se bodo sintetizirale nove beljakovinske molekule, potrebne za življenje.
encimska prebava beljakovin
Protein je kompleksna makromolekula, primer biopolimera, sestavljenega iz številnih aminokislin. In nekatere beljakovinske molekule niso sestavljene samo iz aminokislinskih ostankov, ampak tudi iz ogljikovih hidratov ali lipidov. Encimski ali transportni proteini lahko vsebujejo celo kovinski ion. Pogosteje kot drugi so beljakovine prisotne v hranimolekule, ki jih najdemo v živalskem mesu. So tudi kompleksne fibrilarne molekule z dolgo verigo aminokislin.
Za razgradnjo beljakovin v prebavnem sistemu obstaja nabor proteoliznih encimov. To so pepsin, tripsin, kemotripsin, elastaza, gastriksin, kimozin. Končna prebava beljakovin poteka v tankem črevesu pod delovanjem peptidnih hidrolaz in dipeptidaz. To je skupina encimov, ki prekinejo peptidno vez v strogo specifičnih aminokislinah. To pomeni, da je en encim potreben za prekinitev peptidne vezi med ostanki aminokisline serina, drugi pa za razcepitev vezi, ki jo tvori treonin.
Encimi za prebavo beljakovin so razdeljeni na vrste glede na strukturo njihovega aktivnega centra. To so serinske, treoninske, aspartilne, glutaminske in cisteinske proteaze. V strukturi njihovega aktivnega centra vsebujejo specifično aminokislino, po kateri so dobili ime.
Kaj se zgodi z beljakovinami v želodcu?
Mnogi ljudje zmotno pravijo, da je želodec glavni prebavni organ. To je pogosta napačna predstava, saj se prebava hrane delno opazi že v ustni votlini, kjer se uniči majhen del ogljikovih hidratov. Tu pride do delne absorpcije. Toda glavni procesi prebave potekajo v tankem črevesu. Hkrati pa kljub prisotnosti pepsina, kimozina, gastriksina in klorovodikove kisline ne pride do prebave beljakovin v želodcu. Te snovi pod delovanjem proteolitičnega encima pepsina in klorovodikove kislinedenaturirajo, torej izgubijo posebno prostorsko strukturo. Chymosin tudi strdi mlečne beljakovine.
Če izrazimo proces prebave beljakovin v odstotkih, se približno 10% uničenja vsake beljakovinske molekule zgodi v želodcu. To pomeni, da se v želodcu niti ena aminokislina ne odcepi od makromolekule in se ne absorbira v kri. Beljakovina samo nabrekne in denaturira, da se poveča število razpoložljivih mest za delovanje proteolitičnih encimov v dvanajstniku. To pomeni, da se pod delovanjem pepsina beljakovinska molekula poveča v volumnu in izpostavi več peptidnih vezi, ki se jim nato pridružijo proteolitični encimi soka trebušne slinavke.
Prebava beljakovin v dvanajstniku
Po želodcu pride predelana in skrbno zmleta hrana, pomešana z želodčnim sokom in pripravljena za nadaljnje faze prebave, v dvanajstnik. To je del prebavnega trakta, ki se nahaja na samem začetku tankega črevesa. Tu pride do nadaljnjega cepljenja molekul pod delovanjem encimov trebušne slinavke. To so bolj agresivne in bolj aktivne snovi, ki lahko zdrobijo dolgo polipeptidno verigo.
Pod delovanjem tripsina, elastaze, kimotripsina, karboksipeptidaz A in B se proteinska molekula razdeli na številne manjše verige. Pravzaprav se po prehodu skozi dvanajstnik prebava beljakovin v črevesju šele začne. In čeizraženo v odstotkih, potem se po predelavi bolusa hrane s sokom trebušne slinavke beljakovine prebavijo za približno 30-35%. Njihova popolna "demontaža" na njihove sestavne monomere bo izvedena v tankem črevesu.
Rezultati prebave beljakovin trebušne slinavke
Prebava beljakovin v želodcu in dvanajstniku je pripravljalni korak, ki je potreben za razgradnjo makromolekul. Če beljakovina z dolžino verige 1000 aminokislin vstopi v želodec, bo iz dvanajstnika na primer 100 molekul z 10 aminokislinami. To je hipotetična številka, saj zgoraj omenjene endopeptidaze ne delijo molekule na enake dele. Nastala masa bo vsebovala molekule z dolžino verige 20 aminokislin ter 10 in 5. To pomeni, da je proces drobljenja kaotičen. Njegov cilj je maksimalno poenostaviti delo eksopeptidaz v tankem črevesu.
Prebava v tankem črevesu
Za vsako beljakovino z visoko molekulsko maso je prebava popolno uničenje monomerov, ki sestavljajo primarno strukturo. In v tankem črevesu se pod delovanjem eksopeptidaz doseže razgradnja oligopeptidov na posamezne aminokisline. Oligopeptidi so zgoraj omenjeni ostanki velike beljakovinske molekule, sestavljene iz majhnega števila aminokislin. Njihova cepitev je po stroških energije primerljiva s sintezo. Zato je prebava beljakovin in ogljikovih hidratov energetsko intenziven proces, prav tako tudi sama absorpcija nastalih aminokislin v epitelijskih celicah.
Zidprebava
Prebava v tankem črevesu se imenuje parietalna, saj poteka na resicah – gubah črevesnega epitelija, kjer so koncentrirani encimi eksopeptidaze. Vežejo se na molekulo oligopeptida in hidrolizirajo peptidno vez. Vsaka vrsta aminokisline ima svoj encim. To pomeni, da za prekinitev vezi, ki jo tvori alanin, potrebujete encim alanin-aminopeptidaza, glicin - glicin-aminopeptidaza, levcin - levcin-aminopetidaza.
Zaradi tega prebava beljakovin traja dolgo in zahteva veliko število različnih vrst prebavnih encimov. Za njihovo sintezo je odgovorna trebušna slinavka. Njegova funkcija je prizadeta pri bolnikih, ki zlorabljajo alkohol. Toda skoraj nemogoče je normalizirati pomanjkanje encimov z jemanjem farmakoloških pripravkov.
