Akýkoľvek živý organizmus sa živí biopotravou, ktorá sa ničí v tráviacom systéme a podieľa sa na bunkovom metabolizme. A pre látku, akou je bielkovina, trávenie znamená úplné rozloženie na monoméry, z ktorých pozostáva. To znamená, že hlavnou úlohou tráviaceho systému je deštrukcia sekundárnej, terciárnej alebo doménovej štruktúry molekuly a následne eliminácia aminokyselín. Neskôr budú proteínové monoméry prenášané obehovým systémom do buniek tela, kde budú syntetizované nové proteínové molekuly potrebné pre život.
Enzymatické trávenie bielkovín
Proteín je komplexná makromolekula, príklad biopolyméru pozostávajúceho z mnohých aminokyselín. A niektoré proteínové molekuly pozostávajú nielen zo zvyškov aminokyselín, ale aj zo sacharidových alebo lipidových štruktúr. Enzymatické alebo transportné proteíny môžu dokonca obsahovať kovový ión. Častejšie ako iné sú bielkoviny prítomné v potravináchmolekuly nachádzajúce sa v mäse zvierat. Sú to tiež zložité fibrilárne molekuly s dlhým reťazcom aminokyselín.
Na rozklad bielkovín v tráviacom systéme existuje súbor enzýmov proteolýzy. Ide o pepsín, trypsín, chemotrypsín, elastázu, gastrixín, chymozín. Konečné trávenie bielkovín prebieha v tenkom čreve pôsobením peptidových hydroláz a dipeptidáz. Ide o skupinu enzýmov, ktoré štiepia peptidovú väzbu v striktne špecifických aminokyselinách. To znamená, že jeden enzým je potrebný na prerušenie peptidovej väzby medzi zvyškami aminokyseliny serínu a ďalší je potrebný na rozštiepenie väzby tvorenej treonínom.
Enzýmy trávenia bielkovín sa delia na typy v závislosti od štruktúry ich aktívneho centra. Ide o serín, treonín, aspartyl, glutamín a cysteínové proteázy. V štruktúre svojho aktívneho centra obsahujú špecifickú aminokyselinu, ktorá im dala meno.
Čo sa stane s bielkovinami v žalúdku?
Mnoho ľudí mylne hovorí, že žalúdok je hlavným orgánom trávenia. Ide o bežnú mylnú predstavu, pretože trávenie potravy je čiastočne pozorované už v ústnej dutine, kde je zničená malá časť uhľohydrátov. Tu dochádza k čiastočnej absorpcii. Ale hlavné procesy trávenia prebiehajú v tenkom čreve. Zároveň, napriek prítomnosti pepsínu, chymozínu, gastrixínu a kyseliny chlorovodíkovej, nedochádza k tráveniu bielkovín v žalúdku. Tieto látky pod pôsobením proteolytického enzýmu pepsínu a kyseliny chlorovodíkovejdenaturácia, to znamená, že strácajú svoju špeciálnu priestorovú štruktúru. Chymozín tiež zráža mliečnu bielkovinu.
Ak vyjadríme proces trávenia bielkovín v percentách, potom približne 10 % deštrukcie každej molekuly bielkovín prebieha v žalúdku. To znamená, že v žalúdku sa z makromolekuly neodtrhne ani jedna aminokyselina a nevstrebáva sa do krvi. Proteín iba napučiava a denaturuje, aby sa zvýšil počet dostupných miest pre pôsobenie proteolytických enzýmov v dvanástniku. To znamená, že pôsobením pepsínu molekula proteínu zväčší svoj objem, čím sa odkryje viac peptidových väzieb, ktoré sú potom spojené proteolytickými enzýmami pankreatickej šťavy.
Trávenie bielkovín v dvanástniku
Po žalúdku sa do dvanástnika dostáva spracovaná a starostlivo pomletá potrava, zmiešaná so žalúdočnou šťavou a pripravená na ďalšie fázy trávenia. Toto je časť tráviaceho traktu, ktorá sa nachádza na samom začiatku tenkého čreva. Tu dochádza k ďalšiemu štiepeniu molekúl pôsobením pankreatických enzýmov. Ide o agresívnejšie a aktívnejšie látky schopné rozdrviť dlhý polypeptidový reťazec.
Pôsobením trypsínu, elastázy, chymotrypsínu, karboxypeptidáz A a B sa molekula proteínu rozdelí na mnoho menších reťazcov. V skutočnosti po prechode dvanástnikom trávenie bielkovín v čreve ešte len začína. A keďvyjadrené v percentách, potom po spracovaní bolusu potravy pankreatickou šťavou sú bielkoviny strávené asi na 30-35%. Ich úplná „demontáž“na ich základné monoméry sa uskutoční v tenkom čreve.
Výsledky trávenia bielkovín pankreasu
Trávenie bielkovín v žalúdku a dvanástniku je prípravný krok, ktorý je potrebný na rozklad makromolekúl. Ak sa do žalúdka dostane proteín s dĺžkou reťazca 1000 aminokyselín, potom výstup z dvanástnika bude napríklad 100 molekúl s 10 aminokyselinami. Toto je hypotetický údaj, pretože endopeptidázy uvedené vyššie nerozdeľujú molekulu na rovnaké časti. Výsledná hmota bude obsahovať molekuly s dĺžkou reťazca 20 aminokyselín a 10 a 5. To znamená, že proces drvenia je chaotický. Jeho cieľom je maximálne zjednodušiť prácu exopeptidáz v tenkom čreve.
Trávenie v tenkom čreve
Pre každý proteín s vysokou molekulovou hmotnosťou je trávenie jeho úplným zničením na monoméry, ktoré tvoria primárnu štruktúru. A v tenkom čreve sa pôsobením exopeptidáz dosahuje rozklad oligopeptidov na jednotlivé aminokyseliny. Oligopeptidy sú vyššie uvedené zvyšky veľkej proteínovej molekuly, pozostávajúcej z malého počtu aminokyselín. Ich štiepenie je z hľadiska nákladov na energiu porovnateľné so syntézou. Preto je trávenie bielkovín a uhľohydrátov energeticky náročný proces, rovnako ako samotná absorpcia výsledných aminokyselín epitelovými bunkami.
Stenatrávenie
Trávenie v tenkom čreve sa nazýva parietálne, keďže prebieha na klkoch – záhyboch črevného epitelu, kde sa koncentrujú enzýmy exopeptidázy. Naviažu sa na molekulu oligopeptidu a hydrolyzujú peptidovú väzbu. Každý typ aminokyseliny má svoj vlastný enzým. To znamená, že na prerušenie väzby tvorenej alanínom potrebujete enzým alanín-aminopeptidáza, glycín - glycín-aminopeptidáza, leucín - leucín-aminopetidáza.
Z tohto dôvodu trvá trávenie bielkovín dlho a vyžaduje si veľké množstvo rôznych typov tráviacich enzýmov. Za ich syntézu je zodpovedný pankreas. Jeho funkcia je ovplyvnená u pacientov, ktorí zneužívajú alkohol. Ale normalizovať nedostatok enzýmov užívaním farmakologických prípravkov je takmer nemožné.
