Пищеварительные ферменты - это группа ферментов, которые расщепляют полимерные макромолекулы в их более мелкие строительные блоки, чтобы облегчить их усвоение организмом. Пищеварительные ферменты обнаружены в пищеварительном тракте животных (включая человека) и в трактах хищных растений, где они помогают в пищеварении из food, а также внутри клеток, особенно в их лизосомах, где они функционируют для поддержания выживания клеток. Пищеварительные ферменты различной специфичности обнаружены в слюне, секретируемой слюнными железами, в секретах клеток, выстилающих желудок, в панкреатическом соке, секретируемом панкреатическими железами. экзокринные клетки и секреты клеток, выстилающих тонкий и толстый кишечник.
Пищеварительные ферменты классифицируются на основе их целевых субстратов :
В пищеварительной системе человека основными участками пищеварения являются полость рта, желудок и тонкий кишечник. Пищеварительные ферменты секретируются различными экзокринными железами, включая:
- слюнные железы
- желудочные железы в желудке
- секреторные клетки (островки) в поджелудочной железе
- Секреторные железы в тонкой кишке
Содержимое
- 1 Рот
- 2 Желудок
- 3 Поджелудочная железа
- 4 Тонкая кишка
- 5 Растения
- 6 Ссылки
Рот
Сложные пищевые вещества, принимаемые животными и людьми, должны быть разбиты на простые, растворимые и диффундирующие вещества, прежде чем они могут быть поглощены. В ротовой полости слюнные железы выделяют множество ферментов и веществ, которые способствуют пищеварению, а также дезинфекции. Они включают следующее:
- 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 птиалин.
- лизоцим : учитывая, что пища содержит больше, чем просто необходимые питательные вещества, например бактерий или вирусов, 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 клетки, так и слизистые клетки, и включают подъязычные и подчелюстные железы. Их секреция является муциновой и имеет высокую вязкость.
Желудок
Ферменты, которые секретируются в желудке, являются желудочными ферментами. 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 пепсиноген, 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. Поэтому переваривание белков в первую очередь начинается в желудке, в отличие от углеводов и липидов, которые начинают свое переваривание во рту (однако, следовые количества фермента калликреин, который катаболизирует определенные белки, обнаруживается в слюне в
- Желудочная липаза : Желудочная липаза представляет собой кислую липазу, секретируемую главными клетками желудка в фундальной слизистой оболочке 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, причем желудочная липаза вносит наибольший вклад из двух кислых липаз. У новорожденных кислые липазы имеют гораздо большее значение, обеспечивая до 50% общей липолитической активности.
Гормоны или соединения, вырабатываемые желудком, и их соответствующие функции:
- соляная кислота (HCl): это сущность, положительно заряженная атомами водорода (H +), или, проще говоря, желудочная кислота, вырабатывается клетками желудка, называемыми париетальными клетками. HCl в основном функционирует для денатурации проглоченных белков, уничтожения любых бактерий или вирусов, оставшихся в пище, а также для активации пепсиногена в пепсин.
- Внутренний фактор (IF): Внутренний фактор вырабатывается париетальными клетками желудок. Витамин B12 (Vit. B12) - важный витамин, который требует помощи для абсорбции в терминальной 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 внутреннюю оболочку от его кислота. Желудок достигает этого путем выделения муцина и бикарбоната через слизистые клетки, а также за счет быстрого обмена клеток.
- Гастрин : это важный гормон, вырабатываемый «G. клетки "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 функционируют между клетками, покрывающими желудок. В желудке есть четыре типа клеток:
- Париетальные клетки : продуцируют соляную кислоту и внутренний фактор.
- Главные клетки желудка : вырабатывают 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 для создания «нейтрального зона »для защиты слизистой оболочки желудка от кислоты или раздражителей в желудке химус.
- G-клетки : продуцируют гормон гастрин в ответ на растяжение слизистой оболочки желудка или белка и стимулируют выработку париетальными клетками их секреция. G-клетки расположены в антральном отделе желудка, который является самым нижним отделом желудка.
Секреция предшествующими клетками контролируется кишечной нервной системой. Расширение желудка или иннервация блуждающим нервом (через парасимпатический отдел вегетативной нервной системы ) активирует ENS, в свою очередь, приводя к высвобождению ацетилхолин. Присутствуя, ацетилхолин активирует G-клетки и париетальные клетки.
Поджелудочная железа
Поджелудочная железа является как эндокринной, так и экзокринной железой, поскольку она вырабатывает эндокринные гормоны, попадающие в систему кровообращения (например, инсулин и глюкагон ), чтобы контролировать метаболизм глюкозы, а также выделять пищеварительный / экзокринический панкреатический сок, который в конечном итоге секретируется 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:
- Протоковые клетки : в основном отвечают за производство бикарбоната (HCO3), который действует на нейтрализует кислотность желудочного химуса, 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 производства 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 производство неактивных ферментов поджелудочной железы (зимогены ), которые, попав в тонкую кишку, активируются и выполняют свои основные пищеварительные функции, расщепляя белки, жир и ДНК / РНК. Ацинарные клетки стимулируются холецистокинином (CCK), который представляет собой гормон / нейротрансмиттер, продуцируемый клетками кишечника (I-клетки) в двенадцатиперстной кишке. ХЦК стимулирует выработку зимогенов поджелудочной железы.
Панкреатический сок, состоящий из секреции как протоковых, так и ацинарных клеток, содержит следующие пищеварительные ферменты:
- Трипсиноген, который является неактивной (зимогенной) протеазой который, будучи активированным в двенадцатиперстной кишке до трипсина, расщепляет белки по основным аминокислотам. Трипсиноген активируется дуоденальным ферментом энтерокиназой 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
- Несколько эластаз, которые разрушают белок эластин и некоторые другие белки.
- Липаза поджелудочной железы, которая расщепляет триглицериды на две жирные кислоты и моноглицерид.
- стеролэстераза
- Фосфолипаза
- Несколько нуклеаз, которые разлагают нуклеиновые кислоты, такие как ДНКаза и РНКаза
- панкреатическая амилаза, которая расщепляет крахмал, и гликоген, которые представляют собой альфа-связанные полимеры глюкозы. Людям не хватает целлюлаз для переваривания углевода целлюлозы, который представляет собой бета-связанный полимер глюкозы.
Некоторые из предшествующих эндогенных ферментов имеют фармацевтические аналоги (ферменты поджелудочной железы (лекарства) ), которые вводятся людям с экзокринной недостаточностью поджелудочной железы.
Экзокринная функция поджелудочной железы частично обязана своей значительной надежностью механизмам биологической обратной связи, контролирующим секрецию сока. Следующие важные механизмы биологической обратной связи поджелудочной железы имеют важное значение для поддержания баланса / выработки сока поджелудочной железы:
- 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 уменьшает опорожнение желудка, увеличивает секрецию протоковых клеток поджелудочной железы, а также стимулирует ацинарные клетки поджелудочной железы к высвобождению их зимогенного сока.
- Холецистокинин (CCK) - уникальный пептид, выделяемый «I клетки» двенадцатиперстной кишки в ответ на химус с высоким содержанием жира или белка. В отличие от секретина, который является эндокринным гормоном, CCK фактически работает за счет стимуляции нейронной цепи, конечным результатом которой является стимуляция ацинарных клеток для высвобождения своего содержимого. CCK также увеличивает сокращение желчного пузыря, в результате желчь сдавливается в пузырный проток, общий желчный проток и, в конечном итоге, в двенадцатиперстную кишку. Желчь, конечно, способствует абсорбции жира, эмульгируя его, увеличивая его абсорбирующую поверхность. Желчь вырабатывается печенью, но хранится в желчном пузыре.
- Пептид, ингибирующий желудочно-кишечный тракт (GIP), вырабатывается клетками слизистой оболочки двенадцатиперстной кишки в ответ на химус, содержащий большое количество углеводов, белков и жиров. кислоты. Основная функция GIP заключается в уменьшении опорожнения желудка.
- Соматостатин - 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.
Тонкий кишечник
В двенадцатиперстной кишке вырабатываются следующие ферменты / гормоны:
- секретин : это эндокринный гормон, вырабатываемый «S-клетки » двенадцатиперстной кишки в ответ на кислотность желудочного химуса.
- Холецистокинин (CCK) - уникальный пептид, высвобождаемый «I-клетками» двенадцатиперстной кишки в ответ на химус с высоким содержанием жира или содержание белка. В отличие от секретина, который является эндокринным гормоном, CCK фактически работает за счет стимуляции нейронной цепи, конечным результатом которой является стимуляция ацинарных клеток для высвобождения своего содержимого. 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, подавляющий желудочный кишечник (GIP): этот пептид снижает перистальтику желудка и вырабатывается двенадцатиперстной кишкой. клетки слизистой оболочки.
- мотилин : это вещество увеличивает перистальтику желудочно-кишечного тракта с помощью специализированных рецепторов, называемых «рецепторами мотилина».
- соматостатин: Этот гормон вырабатывается слизистой оболочкой двенадцатиперстной кишки, а также дельтой клетки поджелудочной железы. Его основная функция заключается в подавлении множества секреторных механизмов.
В слизистой оболочке тонкой кишки имеется множество ферментов 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:
- Эрепсин : превращает пептоны и полипептиды в аминокислоты.
- Мальтаза : превращает мальтозу в глюкозу.
- Лактаза : это важный фермент, преобразующий лактоза на 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 на брюшную полость среди населения Ближнего Востока, Азии и пожилых людей, проявляясь вздутием живота, болями в животе и.
- сахарозой : превращает сахарозу в глюкозу и фруктоза.
- Другие дисахаридазы
Растения
У хищных растений пищеварительные ферменты и кислоты расщепляются насекомыми, а в некоторых растениях - мелкими животными. У некоторых растений лист обрушивается на добычу, чтобы усилить контакт, у других есть небольшой сосуд с пищеварительной жидкостью. Затем жидкости для переваривания используют для переваривания добычи с целью получения необходимых нитратов и фосфора. Поглощение необходимых питательных веществ обычно более эффективно, чем у других растений. Пищеварительные ферменты независимо возникли у хищных растений и животных.
Некоторые плотоядные растения, такие как Heliamphora, не используют пищеварительные ферменты, но используют бактерии, чтобы расщепить пищу. Эти растения не имеют пищеварительного сока, но используют гниль добычи.
Некоторые пищеварительные ферменты хищных растений:
Ссылки
