БІОХІМІЯ - Підручник - Остапченко Л. І. - 2012

Розділ 6. ОБМІН І ФУНКЦІЇ АМІНОКИСЛОТ. БІОСИНТЕЗ БІЛКА

6.3. Перетравлення білків

6.3.1. Перетравлення білків у шлунку

Шлунковий сік - продукт декількох типів клітин. Обкладові (парієтальні) клітини стінок шлунка утворюють соляну кислоту, головні клітини секретують пепсиноген. Додаткові та інші клітини епітелію шлунка виділяють муциновмісний слиз. Парієтальні клітини секретують у порожнину шлунка також глікопротеїн, який називають "внутрішнім фактором” (фактором Касла). Цей білок зв'язує "зовнішній фактор" - вітамін В12, який запобігає його руйнуванню та сприяє всмоктуванню.

Утворення й роль соляної кислоти. Основна травна функція шлунка полягає в тому, що в ньому починається процес перетравлювання білка. Важливу роль у цьому процесі відіграє соляна кислота. Білки, що надходять у шлунок, стимулюють виділення гістаміну та групи білків-гормонів - гастринів, які, у свою чергу, регулюють секрецію HCl і проферменту - пепсиногену. HCl утворюється в обкладових клітинах шлункових залоз у результаті перебігу реакцій, схематично зображених на рис. 6.2.

image210

Рис. 6.2. Секреція соляної кислоти у шлунку:

1 - карбоангідраза; 2 - Н+/K+-АТФаза; 3 - білки-переносники аніонів; 4 - хлоридний канал

Джерелом Н+ є Н2СО3, яка утворюється в обкладових клітинах шлунка з Н2О і СО2, який дифундує з крові за дії ферменту карбоангідрази (карбонатдегідратази):

image209

Дисоціація Н2СО3 приводить до утворення бікарбонату, який за участю спеціальних білків виділяється у плазму в обмін на Cl-, та іонів Н+, які надходять у просвіт шлунка шляхом активного транспорту, що каталізується мембраною Н+/K+-АТФазою. Унаслідок цього концентрація протонів у просвіті шлунка збільшується в 106 разів. Іони Cl-надходять у просвіт шлунка через хлоридний канал.

Концентрація HCl у шлунковому соку може досягати 0,16 моль/л, унаслідок чого значення рН знижується до 1,0-2,0. Вживання білкової їжі часто супроводжується виділенням лужної сечі за рахунок секреції великої кількості бікарбонату в процесі утворення HCl.

Під впливом HCl відбувається денатурація білків харчових продуктів, що не піддавалися термічній обробці, яка збільшує доступність пептидних зв'язків для протеаз. HCl діє бактерицидно й запобігає потраплянню патогенних бактерій у кишечник. Крім того, соляна кислота активує пепсиноген і створює оптимум рН для дії пепсину.

Механізм активації пепсину. Під дією гастринів у головних клітинах шлункових залоз стимулюється синтез і секреція пепсиногену - неактивної форми пепсину. Пепсиноген - білок, який складається з одного поліпептидного ланцюга з молекулярною масою 40 кДа. Під дією HCl він перетворюється на активний пепсин (молекулярна маса 32,7 кДа) з оптимумом рН 1,0-2,5. У процесі активації в результаті часткового протеолізу від N-кінця молекули пепсиногену відщеплюється 42 амінокислотні залишки, котрі містять практично всі позитивно заряджені амінокислоти, що є в пепсиногені. Таким чином, в активному пепсиногені переважають негативно заряджені амінокислоти, які беруть участь у конформаційних перебудовах молекули й формуванні активного центру. Активні молекули пепсину утворюються під дією HCl, що активують інші молекули пепсину (аутокаталіз). Пепсин у першу чергу гідролізує в білках пептидні зв'язки, утворені ароматичними амінокислотами (фенілаланін, триптофан, тирозин) і повільніше - лейцином і дикарбоновими амінокислотами. Пепсин - ендопептидаза, тому в результаті його дії в шлунку утворюються коротші пептиди, а не вільні амінокислоти.

Вікові особливості перетравлення білків у шлунку. У дітей грудного віку у шлунку міститься фермент ренін (хімозин), що викликає зсідання молока. Основний білок молока - казеїн, являє собою суміш декількох білків, що розрізняються за амінокислотним складом і електрофоретичною рухливістю. Ренін каталізує відщеплення від казеїну глікопептиду, у результаті чого утворюється параказеїн. Параказеїн приєднує іони Са2+, утворюючи нерозчинний згусток, чим попереджає швидкий вихід молока зі шлунка. У шлунку дорослих людей реніну немає, молоко у них зсідається під дією HCl і пепсину.

У слизовій оболонці шлунка людини знайдено ще одну протеазугастриксин. Усі три ферменти (пепсин, ренін і гастриксин) гомологічні за первинною структурою, що вказує на їхнє походження від загального гена-попередника.

Порушення перетравлення білків у шлунку. При різних захворюваннях ШКТ у шлунку порушується виділення HCl і пепсиногену, через що перетравлення білків помітно знижується. Найчастіше зустрічаються патологічні зміни кислотності шлункового соку. Порушення утворення пепсину знаходять рідше і виявляють при значніших ураженнях шлунка.

Визначення кислотності шлункового соку використовують для діагностики різноманітних захворювань шлунка (табл. 6.2). Підвищена кислотність шлункового соку зазвичай супроводжується печією, діареєю і може бути симптомом виразки шлунка і дванадцятипалої кишки, а також гіперацидного гастриту. Знижена кислотність спостерігається при деяких видах гастриту. Повна відсутність HCl і пепсину (шлункова ахілія) спостерігається при атрофічних гастритах і часто супроводжується перніціозною анемією внаслідок недостатнього продукування фактора Касла й порушенням усмоктування вітаміну В12. Анацидність (рН шлункового соку > 6,0) свідчить про значну втрату слизовою оболонкою шлунка обкладових клітин, які секретують соляну кислоту, що часто викликає рак шлунка.

Таблиця 6.2

Компоненти шлункового соку в нормі та за патологічних станів

Кислотність (ТО)

Стан

рН

загальна

зв'язана

НС1

вільна

НС1

П

ФК

МK

K

Норма

1,5-2,0

40-60

20-30

20-40

+

+

-

-

Гіперацидний

гастрит

1,0

80

40

+

±

-

-

Гіпоацидний

гастрит

2,5

40

20

±

±

±

-

Ахілія

7,0

20

-

-

-

+

-

Виразка шлунка

1,5

60

40

+

+

-

+

Рак шлунка

6,0 і >

40-60

20

+

+

+

+

Примітка: П - пепсин, ФК - фактор Касла, МK - молочна кислота; K - кров.

Кислотність шлункового соку виражають у титраційних одиницях (ТО) - вона визначається кількістю 0,1 моль розчину NaOH в 1 мл, яка витрачена на титрування 100 мл шлункового соку за певним індикатором. Під час визначення кислотності шлункового соку розрізняють загальну кислотність, зв'язану HCl і вільну HCl.

Загальна кислотність шлункового соку - сукупність усіх кислотореагуючих речовин шлункового соку, являє собою секрет шлунка, зібраний протягом 1 год. Значення загальної кислотності в нормі становить 40-60 ТО.

Зв'язана соляна кислота - HCl, зв'язана з білками і продуктами їхнього перетравлення. Значення зв'язаної HCl у здорових людей - 20-30 ТО.

Вільна HCl - соляна кислота, не зв'язана з компонентами шлункового соку. Значення вільної HCl у нормі - 20-40 ТО.

рН шлункового соку в нормі - 1,5-2,0.

Молочна кислота в нормі у шлунковому соку відсутня. Вона утворюється при зменшенні вмісту чи за відсутності вільної соляної кислоти унаслідок розмноження молочнокислих бактерій або при злоякісних пухлинах шлунка, у клітинах яких глюкоза окиснюється анаеробним шляхом.

Під час діагностики захворювань шлунка, крім біохімічних аналізів, обов'язково проводять рентгенологічні та ендоскопічні дослідження, а також біопсію.