Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Эта статья о ферментах, производимых естественным путем. Чтобы узнать о лекарствах, см. Ферменты поджелудочной железы (лекарства) .

Пищеварительные ферменты - это группа ферментов, которые расщепляют полимерные макромолекулы на более мелкие строительные блоки, чтобы облегчить их усвоение организмом. Пищеварительные ферменты находятся в пищеварительном тракте животных (включая человека) и в трактах плотоядных растений, где они помогают переваривать пищу, а также внутри клеток , особенно в их лизосомах , где они действуют для поддержания клеточного выживания. Пищеварительные ферменты различной специфичности обнаружены в слюне, секретируемой слюнными железами , в секретах клеток, выстилающих желудок, в соке поджелудочной железы. секретируется экзокринными клетками поджелудочной железы и секретами клеток тонкого и толстого кишечника.

Пищеварительные ферменты классифицируются на основе их целевых субстратов :

В пищеварительной системе человека основными участками пищеварения являются рот, желудок и тонкий кишечник. Пищеварительные ферменты секретируются различными экзокринными железами, включая:

Рот [ править ]

Сложные пищевые вещества, принимаемые животными и людьми, должны быть разбиты на простые, растворимые и диффундирующие вещества, прежде чем они смогут абсорбироваться. В ротовой полости слюнные железы выделяют множество ферментов и веществ, которые способствуют пищеварению, а также дезинфекции. К ним относятся следующие: [1]

  • лингвальная липаза : переваривание липидов начинается во рту. Лингвальная липаза запускает переваривание липидов / жиров.
  • Амилаза слюны : переваривание углеводов также начинается во рту. Амилаза, вырабатываемая слюнными железами, расщепляет сложные углеводы, в основном вареный крахмал, на более мелкие цепочки или даже простые сахара. Иногда его называют птиалином .
  • лизоцим : учитывая, что пища содержит больше, чем просто необходимые питательные вещества, например, бактерии или вирусы, лизоцим обладает ограниченной и неспецифической, но полезной антисептической функцией при пищеварении.

Следует отметить разнообразие слюнных желез. Есть два типа слюнных желез:

  • серозные железы : эти железы производят секрет, богатый водой, электролитами и ферментами. Прекрасным примером серозной железы ротовой полости является околоушная железа.
  • Смешанные железы : эти железы содержат как серозные, так и слизистые клетки , и включают подъязычные и подчелюстные железы. Их секреция муцинозная и имеет высокую вязкость .

Желудок [ править ]

Ферменты, которые секретируются в желудке, - это желудочные ферменты . Желудок играет важную роль в пищеварении, как в механическом смысле, смешивая и измельчая пищу, так и в ферментативном смысле, переваривая ее. Ниже приведены ферменты, вырабатываемые желудком, и их соответствующие функции:

  • Пепсин - главный желудочный фермент. Он вырабатывается клетками желудка, называемыми «главными клетками», в неактивной форме пепсиногена , который является зимогеном . Затем пепсиноген активируется кислотой желудка в его активную форму, пепсин. Пепсин расщепляет белок в пище на более мелкие частицы, такие как пептидные фрагменты и аминокислоты . Таким образом, переваривание белков в первую очередь начинается в желудке, в отличие от углеводов и липидов, которые начинают свое переваривание во рту (однако следовые количества фермента калликреина , который катаболизирует определенный белок, содержится в слюне во рту).
  • Желудочная липаза : желудочная липаза - это кислая липаза, секретируемая главными клетками желудка в слизистой оболочке фундального отдела желудка. Оптимум pH составляет 3–6. Липаза желудка вместе с липазой языка составляют две кислые липазы. Эти липазы, в отличие от щелочных липаз (таких как липаза поджелудочной железы ), не требуют желчной кислоты или колипазы для оптимальной ферментативной активности. Кислые липазы составляют 30% гидролиза липидов, происходящего во время пищеварения у взрослого человека, при этом желудочная липаза вносит наибольший вклад из двух кислых липаз. У новорожденных кислотные липазы имеют гораздо большее значение, обеспечивая до 50% общей липолитической активности.

Гормоны или соединения, вырабатываемые желудком, и их соответствующие функции:

  • Соляная кислота (HCl): по сути, это положительно заряженные атомы водорода (H +), или, проще говоря, желудочная кислота , вырабатываемая клетками желудка, называемыми париетальными клетками. HCl в основном действует для денатурирования проглоченных белков, уничтожения любых бактерий или вирусов, оставшихся в пище, а также активации пепсиногена в пепсин.
  • Внутренний фактор (IF): внутренний фактор вырабатывается париетальными клетками желудка. Витамин B12 (Vit. B12) - важный витамин, который требует помощи для абсорбции в подвздошной кишке . Первоначально в слюне гаптокоррин, секретируемый слюнными железами, связывает Vit. B, создав вит. B12-Гаптокорриновый комплекс. Цель этого комплекса - защитить витамин B12 от соляной кислоты, вырабатываемой в желудке. Как только содержимое желудка выходит из желудка в двенадцатиперстную кишку, гаптокоррин расщепляется ферментами поджелудочной железы, высвобождая интактный витамин B12. Внутренний фактор (IF), продуцируемый париетальными клетками, затем связывает витамин B12, создавая Vit. Комплекс B12-IF. Затем этот комплекс абсорбируется в терминальной части подвздошной кишки..
  • Муцин : Желудок имеет приоритет в уничтожении бактерий и вирусов, используя свою высококислотную среду, но также обязан защищать свою слизистую оболочку от этой кислоты. В желудке это достигается за счет выделения муцина и бикарбоната через слизистые клетки, а также за счет быстрого обмена клеток.
  • Гастрин : это важный гормон, вырабатываемый « G-клетками » желудка. G-клетки производят гастрин в ответ на растяжение желудка, возникающее после попадания в него пищи, а также после контакта желудка с белком. Гастрин является эндокринным гормоном и поэтому попадает в кровоток и в конечном итоге возвращается в желудок, где он стимулирует париетальные клетки производить соляную кислоту (HCl) и внутренний фактор (IF).

Следует отметить разделение функций между клетками, покрывающими желудок. В желудке есть четыре типа клеток:

  • Париетальные клетки : продуцируют соляную кислоту и внутренний фактор.
  • Главные клетки желудка : продуцируют пепсиноген. Главные клетки в основном находятся в теле желудка , который является средней или верхней анатомической частью желудка.
  • Слизистые клетки шеи и ямки : продуцируют муцин и бикарбонат, чтобы создать «нейтральную зону» для защиты слизистой оболочки желудка от кислоты или раздражителей в химусе желудка .
  • G-клетки : продуцируют гормон гастрин в ответ на растяжение слизистой оболочки желудка или белка и стимулируют выработку их секреции париетальными клетками. G-клетки расположены в антральном отделе желудка, самом нижнем отделе желудка.

Секреция предыдущими клетками контролируется кишечной нервной системой . Расширение желудка или иннервация блуждающим нервом (через парасимпатический отдел вегетативной нервной системы ) активирует ENS, что, в свою очередь, приводит к высвобождению ацетилхолина . Присутствуя, ацетилхолин активирует G-клетки и париетальные клетки.

Поджелудочная железа [ править ]

«Панкреатический фермент» и «поджелудочная железа» перенаправляют на обсуждение эндогенных форм. Для экзогенных форм см. Ферменты поджелудочной железы (лекарства) .

Поджелудочная железа является как эндокринной, так и экзокринной железой, поскольку она функционирует для выработки эндокринных гормонов, высвобождаемых в систему кровообращения (таких как инсулин и глюкагон ), для контроля метаболизма глюкозы, а также для выделения пищеварительного / экзокринного панкреатического сока, который секретируется в конечном итоге через проток поджелудочной железы в двенадцатиперстную кишку. Пищеварительная или экзокринная функция поджелудочной железы так же важна для поддержания здоровья, как и ее эндокринная функция.

Две популяции клеток паренхимы поджелудочной железы составляют ее пищеварительные ферменты:

  • Клетки протоков : в основном отвечают за выработку бикарбоната (HCO3), который нейтрализует кислотность химуса желудка, попадающего в двенадцатиперстную кишку через привратник. Проточные клетки поджелудочной железы стимулируются гормоном секретином для производства их богатых бикарбонатом секреций, что, по сути, является механизмом биологической обратной связи; высококислый желудочный химус, попадающий в двенадцатиперстную кишку, стимулирует клетки двенадцатиперстной кишки, называемые «S-клетками», для выработки гормона секретина и его выброса в кровоток. Попав в кровь, секретин в конечном итоге вступает в контакт с клетками протоков поджелудочной железы, стимулируя их вырабатывать богатый бикарбонатом сок. Секретин также подавляет выработку гастрина. «G-клетками», а также стимулирует ацинарные клетки поджелудочной железы к выработке их ферментов поджелудочной железы.
  • Ацинарные клетки : в основном отвечают за выработку неактивных ферментов поджелудочной железы ( зимогенов ), которые, когда они присутствуют в тонкой кишке, активируются и выполняют свои основные пищеварительные функции, расщепляя белки, жир и ДНК / РНК. Ацинарные клетки стимулируются холецистокинином (CCK), который представляет собой гормон / нейромедиатор, вырабатываемый клетками кишечника (I-клетки) двенадцатиперстной кишки. ХЦК стимулирует выработку зимогенов поджелудочной железы.

Панкреатический сок , состоящий из секретов протоковых и ацинарных клеток, содержит следующие пищеварительные ферменты: [2]

  • Трипсиноген , который представляет собой неактивную (зимогенную) протеазу, которая после активации в двенадцатиперстной кишке в трипсин расщепляет белки основных аминокислот. Трипсиноген активируется энтерокиназой двенадцатиперстной кишки в активную форму трипсина.
  • Химотрипсиноген , неактивная (зимогенная) протеаза, которая после активации двенадцатиперстной энтерокиназой превращается в химотрипсин и расщепляет белки по их ароматическим аминокислотам . Химотрипсиноген также может активироваться трипсином.
  • Карбоксипептидаза , которая представляет собой протеазу, которая снимает концевую аминокислотную группу с белка.
  • Некоторые эластазы , разрушающие белок эластин и некоторые другие белки.
  • Липаза поджелудочной железы, которая расщепляет триглицериды на две жирные кислоты и моноглицерид . [3]
  • Стеролэстераза
  • Фосфолипаза
  • Несколько нуклеазы , которые разлагаются нуклеиновых кислот, такие как ДНКазы и РНКазы
  • Амилаза поджелудочной железы, которая расщепляет крахмал и гликоген, которые представляют собой альфа-связанные полимеры глюкозы. Людям не хватает целлюлаз для переваривания углеводной целлюлозы, которая представляет собой бета-связанный полимер глюкозы.

Некоторые из предшествующих эндогенных ферментов имеют фармацевтические аналоги ( ферменты поджелудочной железы (лекарства) ), которые вводят людям с внешнесекреторной недостаточностью поджелудочной железы .

Экзокринная функция поджелудочной железы частично обязана своей заметной надежностью механизмам биологической обратной связи, контролирующим секрецию сока. Следующие важные механизмы биологической обратной связи поджелудочной железы важны для поддержания баланса / производства сока поджелудочной железы: [4]

  • Секретин , гормон, вырабатываемый «S-клетками» двенадцатиперстной кишки в ответ на химус желудка, содержащий высокую концентрацию атомов водорода (высокая кислотность), попадает в кровоток; по возвращении в пищеварительный тракт секреция снижает опорожнение желудка, увеличивает секрецию протоковых клеток поджелудочной железы, а также стимулирует ацинарные клетки поджелудочной железы к высвобождению их зимогенного сока.
  • Холецистокинин (ХЦК) представляет собой уникальный пептид, выделяемый «I-клетками» двенадцатиперстной кишки в ответ на химус, содержащий большое количество жира или белка. В отличие от секретина, который является эндокринным гормоном, CCK на самом деле работает за счет стимуляции нейронной цепи, конечным результатом которой является стимуляция ацинарных клеток к высвобождению их содержимого. CCK также увеличивает сокращение желчного пузыря, в результате чего желчь выдавливается в пузырный проток , общий желчный проток и, в конечном итоге, в двенадцатиперстную кишку. Желчь, конечно, способствует усвоению жира, превращая его в эмульсию, увеличивая его абсорбирующую поверхность. Желчь вырабатывается печенью, но хранится в желчном пузыре.
  • Пептид, подавляющий желудочный кишечник (GIP), продуцируется клетками слизистой оболочки двенадцатиперстной кишки в ответ на химус, содержащий большое количество углеводов, белков и жирных кислот . Основная функция GIP - уменьшить опорожнение желудка.
  • Соматостатин - это гормон, вырабатываемый клетками слизистой оболочки двенадцатиперстной кишки, а также «дельта-клетками» поджелудочной железы. Соматостатин оказывает сильное ингибирующее действие, в том числе на продукцию поджелудочной железы.

Тонкая кишка [ править ]

В двенадцатиперстной кишке вырабатываются следующие ферменты / гормоны:

  • секретин : это эндокринный гормон, вырабатываемый « S-клетками » двенадцатиперстной кишки в ответ на кислотность желудочного химуса.
  • Холецистокинин (ХЦК) представляет собой уникальный пептид, выделяемый «I-клетками» двенадцатиперстной кишки в ответ на химус, содержащий большое количество жира или белка. В отличие от секретина, который является эндокринным гормоном, CCK на самом деле работает за счет стимуляции нейронной цепи, конечным результатом которой является стимуляция ацинарных клеток к высвобождению их содержимого. [5] CCK также увеличивает сокращение желчного пузыря, вызывая выброс предварительно накопленной желчи в пузырный проток и, в конечном итоге, в общий желчный проток и через ампулу Фатера во второе анатомическое положение двенадцатиперстной кишки. CCK также снижает тонус сфинктера Одди., который является сфинктером, регулирующим поток через ампулу Фатера. CCK также снижает активность желудка и уменьшает его опорожнение, тем самым давая поджелудочным сокам больше времени для нейтрализации кислотности желудочного химуса.
  • Пептид, ингибирующий желудочный (GIP): этот пептид снижает перистальтику желудка и вырабатывается клетками слизистой оболочки двенадцатиперстной кишки.
  • мотилин : это вещество увеличивает моторику желудочно-кишечного тракта с помощью специализированных рецепторов, называемых «рецепторами мотилина».
  • соматостатин: этот гормон вырабатывается слизистой оболочкой двенадцатиперстной кишки, а также дельта-клетками поджелудочной железы. Его основная функция - подавлять различные секреторные механизмы.

Повсюду в слизистой оболочке тонкой кишки расположены многочисленные ферменты щеточной каймы , функция которых заключается в дальнейшем расщеплении химуса, выделяемого из желудка, на абсорбируемые частицы. Эти ферменты абсорбируются во время перистальтики. Некоторые из этих ферментов включают:

  • Различные экзопептидазы и эндопептидазы, включая дипептидазы и аминопептидазы, которые превращают пептоны и полипептиды в аминокислоты. [6]
  • Мальтаза : превращает мальтозу в глюкозу.
  • Лактаза : это важный фермент, который превращает лактозу в глюкозу и галактозу. У большинства жителей Ближнего Востока и Азии этот фермент отсутствует. Этот фермент также уменьшается с возрастом. Таким образом, непереносимость лактозы часто является распространенной жалобой со стороны брюшной полости среди населения Ближнего Востока, Азии и пожилого возраста, проявляясь вздутием живота, болями в животе и осмотической диареей .
  • Сахараза : превращает сахарозу в глюкозу и фруктозу.
  • Другие дисахаридазы

Растения [ править ]

У хищных растений пищеварительные ферменты и кислоты разрушают насекомых, а у некоторых растений - мелких животных. У одних растений лист обрушивается на добычу, чтобы усилить контакт, у других есть небольшой сосуд с пищеварительной жидкостью . Затем жидкости пищеварения используются для переваривания добычи, чтобы получить необходимые нитраты и фосфор . Поглощение необходимых питательных веществ обычно более эффективно, чем у других растений. Пищеварительные ферменты независимо возникли у хищных растений и животных. [7] [8] [9]

Некоторые плотоядные растения, такие как гелиамфора , не используют пищеварительные ферменты, но используют бактерии для расщепления пищи. Эти растения не имеют пищеварительных соков, но используют гниль добычи. [10]

Некоторые пищеварительные ферменты хищных растений: [11]

  • Гидролитический процесс
  • Эстеразам гидролазы фермента
  • Фермент протеазы
  • Фермент нуклеазы
  • Фермент фосфатазы
  • Фермент глюканаза
  • Фермент пероксидаза
  • Мочевина и органические соединения
  • Фермент хитиназа

См. Также [ править ]

  • Эрепсин

Ссылки [ править ]

  1. ^ Браун, Томас А. "Физиология быстрого обзора". Мосби Эльзевьер, 1-е изд. п. 235
  2. ^ Боуэн, Р. [1] "Экзокринная секреция поджелудочной железы"
  3. ^ Pandol SJ. Экзокринная поджелудочная железа . Сан-Рафаэль (Калифорния): Morgan & Claypool Life Sciences; 2010 г.
  4. ^ Браун, Томас А. "Физиология быстрого обзора". Мосби Эльзевьер, 1-е изд. п. 244
  5. ^ Морино, P; Mascagni, F; Макдональд, А; Хёкфельт, Т. (1994). «Кортикостриатальный путь холецистокинина у крыс: данные о двустороннем происхождении из медиальных префронтальных областей коры головного мозга». Неврология . 59 (4): 939–52. DOI : 10.1016 / 0306-4522 (94) 90297-6 . PMID  7520138 . S2CID  32097183 .
  6. ^ "Ферменты границы тонкой кишки" .
  7. ^ carnivorousplants.org, пищеварение
  8. ^ Поглощение продуктов пищеварения Drosera, Chandler, Graeme, 1978
  9. ^ Хищничеству из Byblis вновь - Метод простой для фермента тестирования на плотоядных растений, по Hartmeyer, Зигфрид 1997
  10. ^ Макферсон, С., А. Вистуба, А. Флейшманн и Дж. Нерц 2011. Sarraceniaceae Южной Америки . Redfern Natural History Productions, Пул.
  11. ^ Ravee, R .; Goh, HH; Го, Хо-Хан (2018). «Открытие пищеварительных ферментов у хищных растений с акцентом на протеазы» . PeerJ . 6 : e4914. DOI : 10,7717 / peerj.4914 . PMC 5993016 . PMID 29888132 .