Biochemia ogólna i żywności

Wykład VIII, 26.04.2012

ENZYMY

Wydzielanie śliny, funkcje śliny

• Ślina jest wydzieliną trawienną. Spełnia dwie zasadnicze funkcje: ochronną i trawienną

• Działanie ochronne śliny wiąże się z wypłukiwaniem pozostałych w jamie ustnej resztek pokarmowych, buforowaniem przez mucynę, i HCO₃^- kwaśnych i drażniących substancji pokarmowych, działaniem bakteriobójczym oraz stałym nawilżeniem jamy ustnej.

• Funkcja trawienna śliny polega na zlepianiu cząstek pokarmowych w możliwą do połknięcia masę pokarmową i wypłukiwaniu cząstek pokarmowych z powierzchni języka co ułatwia kontakt pokarmy z receptorami smakowymi języka i dzięki temu umożliwia powstawanie wrażeń smakowych oraz odruchowe pobudzenie wydzielania śliny, soku żołądkowego i trzustkowego.

• Ślina uczestniczy w trawieniu skrobi i lipidów, z udziałem alfa-amylazy ślinowej – ptialina (trawienie skrobi), wytwarzana głównie przez ślinianki przyuszne oraz lipazy językowej (trawienie lipidów) wydzielanej przez gruczoły ślinowe (Ebnera)

Skład śliny

• Woda około 98%

• Związki nieorganiczne: sole potasu, sole wapnia

• Związku organiczne: mucyna – ułatwia połykanie pokarmu; ptialina – trawi skrobię na maltozę; maltaza – rozkłada maltozę na glukozę

Objętość i skład śliny

• Wydzielanie śliny zachodzi cały czas nawet podczas snu i jest wynikiem pobudzenia nerwów przywspółczulnych

• Wydzielanie podstawowe śliny wynosi średnio 0,5 ml/min, przy silnym pobudzeniu wydzielniczym może wzrosnąć do 5,0 ml/min

• Wydzielanie dobowe śliny wynosi przeciętnie 1,5l, ale może wzrosnąć nawet do kilku litrów

• W warunkach podstawowych ok. 70% śliny dostarcza ślinianka podżuchwowa, 20% - przyuszna, a 5% podjęzykowa. Reszta pochodzi z gruczołów rozrzuconych w błonie śluzowej jamy ustnej i języka.

• Głównym składnikiem śliny jest woda ok. 99,5% jej objętości

• Reszta składniki nieorganiczne (jony Na⁺, K⁺, Ca²⁺, Cl^-, HCO₃^-) oraz substancje organiczne (mucyna i białko)

• Objętość śliny, zawartość w niej substancji nieorganicznych oraz jej osmolarność (termin określający liczbę moli substancji osmotycznie czynnych w 1 litrze roztworu; ciśnienie osmotyczne roztworu zależy od stężenia substancji rozpuszczonej. Ciśnienie osmotyczne – różnica ciśnień wywieranych na półprzepuszczalną membranę przez dwie ciecze, która ta membrana rozdziela)

• Głównymi kationami śliny są jony Na⁺, K⁺, ich stężenie zmienia się zależnie od objętości śliny; gdy objętość rośnie, stężenie jonów Na zwiększa się, stężenie jonów K maleje. Stężenie jonów Ca²⁺, Mg²⁺ w ślinie nie podlega większym zmianom.

• Największe znaczenie dla utrzymania osmolarności i ich zdolności buforującej śliny mają odpowiednio jony Na⁺ i HCO₃^-. Stężenie jonów HCO₃^- podnosi się wraz ze wzrostem objętości śliny. Wzrost zawartości jonów HCO₃^- wiąże się ze wzrostem pH śliny z 5 do 8

• Gruczoły ślinowe mają zdolność do wychwytu, magazynowania i wydzielania jodków.

• Ślina zawiera również ślady fluorków.

• W skład śliny również wchodzą różne związki wielkocząsteczkowe: enzymy, białka osocza, mucyna, substancje grupowe krwi, lizozym, laktoferyna, kalikreina, czynnik wzrostowy naskórka (EGF)

• Najważniejszym enzymem znajdującym się w ślinie jesy ptialina. Wykazuje ona optymalną aktywność przy pH 6,9 atakując wewnętrzne wiązania alfa-1,4-glikozydowe łańcucha glikozydowego skrobi i hydrolizuje go na odcinki 2-8 cukrowe, głównie na maltozę, maltotriozę i alfa-dekstryny. Ulega ona inaktywacji przy niskim pH w żołądku.

• Drugim enzymem śliny jest lipaza językowa, która rozkłada triacyloglicerole. Jej udział w procesie trawienia tłuszczów może dochodzić do 20%

• Do substancji białkowych śliny należą: lizozym o działaniu przeciwbakteryjnym atakujący błonę komórkową mikrobów; immunoglobulina (Ig) – substancje aktywne przeciw niektórym bakteriom.

• Laktoferyna ślinowa wiąże żelazo i zapobiega jego wykorzystaniu przez liczne mikroorganizmy.

• Ślina wytwarzana przez śliniankę podjęzykową i podżuchwową wykazuje dużą lepkość dzięki mucynie (składa się z mukopolisacharydów)

• Ślinianki wytwarzają również kalikreinę

• Białka bogate w prolinę ochraniają emalię zębową przed uszkodzeniem.

Trawienie pokarmów w żołądku

Sok żołądkowy jest wydzielany przez gruczoły błony śluzowej żołądka średnio 1,5 litra w ciągu doby o pH 1,0

Sok żołądkowy zawiera:

• Kwas solny

• Enzymy

• Śluz

• Sole mineralne

• Wodę

Kwas solny jako jeden ze składników soku żołądkowego

• Powstaje w kanalika wewnątrz komórek okładzinowych gruczołów błony śluzowej pod wpływem histaminy działające na receptoryH2

• Jony wodorowe powstające w czasie dysocjacji kwasu węglowego są aktywnie wydzielane do światła kanalików komórkowych, w tym procesie biorą udział cyklaza adenylanowa i cykliczny AMP

• Jednocześnie z jonami wodorowymi wydzielane są jony chlorkowe w świetle kanalików powstaje kwas solny

• Kwas solny uaktywnia enzymy trawienne i zabija drobnoustroje.

Pepsynogen

• W komórkach głównych gruczołów błony śluzowej żołądka znajduję się w cytoplazmie ziarnistości zawierające pepsynogen – nieczynny enzym proteolityczny (Są to grupy enzymów trawiennych posiadające zdolność rozpraszania białek).

• Pepsynogen wydzielony do światła gruczołów błony śluzowej zamienia się pod wpływem kwasu solnego w aktywny enzym – pepsynę.

Pepsyna

• Składnik soku żołądkowego rozkłada duże cząsteczki białek na mniejsze cząsteczki polipeptydów.

• Zrywa wiązania peptydowe w cząsteczkach białek, z których powstają cząsteczki mające zarówno krótkie jak i długie łańcuchy

• Największa aktywność pepsyna posiada przy pH 1,6-3,2

Śluz

• Komórki dodatkowe gruczołów błony śluzowej wydzielają śluz, który pokrywa ściany żołądka i zabezpiecza je przed działaniem kwasu solnego i enzymów.

Trawienie w jelicie cienkim

• W trawieniu treści pokarmowej w jelicie cienkim biorą udział

• Sok jelitowy

• Sok trzustkowy

• Żółć

Wydzielania soku jelitowego

• Gruczoły dwunastnicze podśluzówkowe wydzielają gęsty śluz, który zabezpiecza błonę śluzową dwunastnicy przed szkodliwym działaniem zakwaszonej żołądkowej treści pokarmowej

• W błonie śluzowej jelita cienkiego znajdują się gruczoły jelitowe, które wytwarzają sok jelitowy, zawierający enzymy trawienne

Sok jelitowy – występują w nim:

• Aminopeptydazy rozkładające peptydy do aminokwasów

• Enzymy rozkładające kwasy nukleinowe do pentoz, zasad purynowych i pirymidynowych oraz kwasu fosforowego

• Enzymy rozkładające wielocukry i dwucukry do jednocukrów

• Lipaza hydrolizująca tłuszcze obojętne do kwasów tłuszczowych i glicerolu.

Sok jelitowy

• Ma odczyn słabo zasadowy bądź zasadowy

• Wydzielany jest w objętości ok. 3-6 litrów

• Hydrolizuje składniki pokarmowe

• Alkalizuje treść jelitową

• Doprowadza ciśnienie osmotyczne treści jelitowej do ciśnienia izotonicznego (ciśnienie osmotyczne równe ciśnieniu płynu tkankowego)

• Wydziela się pod wpływem bezpośredniego mechanicznego podrażnienia błony śluzowej przez przesuwającą się treść jelitową i pośrednio po wpływem pobudzającego działania hormonów żołądkowo-jelitowych

Wydzielanie soku trzustkowego

• Sok trzustkowy jest wydzieliną zewnętrza trzustki., która przez przewód trzustkowy i bańkę wątrobowo-trzustkową dostaje się do dwunastnicy. W ciągu doby wydziela się ok. 2 litró soku trzustkowego o odczynie zasadowym i pH w granicach 7,1-8,4

• Sok trzustkowy jest bogaty w węglowodany to pod jego wpływem kwaśna treść żołądka dostająca się do dwunastnicy zostaje zobojętniona.

Sok trzustkowy zawiera:

• Trypsynogen i chymotrypsynogen – nieaktywne enzymy proteolityczne

• Rybonukleazę i deoksyrybonukleazę – enzymy trawiące kwasy rybonukleinowe i deoksyrybonukleinowe

• Alfa-amylazę – enzym rozkładający wielocukry do dwucukrów

• Lipazę – enzym hydrolizujący tłuszcze roślinne i zwierzęce (o punkcie topnienia niższym od 46 stopni C) do kwasów tłuszczowych i glicerolu.

• Tryspynogen znajdujący się w soku trzustkowym po dostaniu się do dwunastnicy zostaje zamieniany pod wpływem enzymu enteropeptydazy (enterokinazy) na enzym aktywny

• Enterokinaza wydzielana przez błonę śluzową dwunastnicy aktywuje nieaktywny trypsynogen na aktywną trypsynę, która aktywuję następne porcje trypsynogenu dostające się do dwunastnicy oraz zamienia nieaktywny chymotrypsynogen na aktywną chymotrypsynę.

Wydzielanie żółci

• Jest wytwarzana w wątrobie przez hepatocyty zawiera liczne katabolity, które przez drogi żółciowe i przewód pokarmowy wydalane są z organizmu. Katabolity te mają ogromne znaczenie dla procesu trawienia i wchłaniania w jelicie cienkim.

• W czasie trawienia pokarmów w jelicie cienkim żółć wytwarzana przez komórki wątrobowe odpływa do dwunastnicy przez przewodziki żółciowe, przewód wątrobowy prawy i lewy, przewód wątrobowy wspólny, przewód żółciowy wspólny, bańkę wątrobowo-trzustkową

• W okresach gdy trawienie nie zachodzi mięsień zwieracz bańki wątrobowo-trzustkowej jest skurczony i żółć gromadzi się w pęcherzyku żółciowym.

Udział żółci w trawieniu

• Ok 0,5 litra żółci wydzielane jest na dobę

• Głównymi składnikami są: sole kwasów żółciowych, barwniki żółciowe, cholesterol, sole mineralne

• W trawieniu w jelicie cienkim współdziałają sole kwasów żółciowych: sodowe i potasowe kwasu cholowego i deoksycholowego i chenodeoksycholowego

• Komórki wątrobowe wydzielają kwasy żółciowe w postaci związanej z tauryną i glicyną. W przewodach żółciowych następuje tworzenie się odpowiednich soli po związaniu się tych kwasów z sodem lub potasem.

• Sole kwasów żółciowych wydzielone do światła jelita:

• Zmniejszają napięcie powierzchniowe

• Łączą się z produktami lipolizy: kwasami tłuszczowymi o długich łańcuchach i monoglicerydami

• Aktywują lipazę – enzym hydrolizujące tłuszcze.