ما هو الانزيم الذي يهضم البروتين ؟ ” ومدة هضمها

الإنزيمات الهاضمة للبروتين

يتم الهضم البروتيني من خلال تحلل الروابط الببتيدية التي تربط الأحماض الأمينية الفردية في سلسلة الببتيد، ويتم تنشيط هذه التفاعلات من خلال إنزيمات البروتياز، ومن بينها البروتياز المعوي الخاص بسلسلة الأحماض الأمينية الجانبية، وهي إنزيمات مائية يمكن تقسيمها إلى فئتين

• الإندوبيبتيداز هي إنزيمات تحلل روابط الببتيد داخل سلاسل polypeptide، وتنتج من قبل المعدة والبنكرياس الخارجي
• exopeptidases ، والتي يمكن تقسيمها إلى مجموعتين هم:

1. يزيل الكاربوكسي ببتيداز الأحماض الأمينية من الطرف الكربوكسيلي، ويتم إنتاجه بواسطة البنكرياس الخارجي.
2. الآمينوببتيداز هو إنزيم يعمل على الطرف الأميني ويتم إفرازه من خلايا الأمعاء.

يتم تصنيع هذه الإنزيمات وإفرازها في شكل غير نشط يُعرف باسم `zymogens` أو `proenzymes` .

يحتوي داخل الخلية حبيبات زيموجين، وهي حبيبات محاطة بغشاء يحتوي على المواد الإنزيمية، وعندما يتم تحفيز الخلية بإشارة محددة، يتم اندماج الغشاء الحبيبي مع غشاء البلازما ويتم إفراز الزيموجينات داخل الخلية.

تتم تصنيع هذه البروتياز في شكل غير نشط لتجنب ذلك. قبل أن تفرز، تقوم البروتياز بتفكيك نفسها و/أو بروتينات الأنسجة. يحدث ذلك لأن الموقع النشط للإنزيم غير متاح إلا بعد التفعيل. يمكن للبروتين أن يعمل على الركيزة فقط بعد التفعيل الذي يتم عن طريق انقسام الإنزيم بفعل إنزيم محدد، مما يؤدي إلى قطع واحدة أو أكثر من سلاسل الببتيد البوليمرية. يتيح ذلك للجزيء تشكيل هندسة ثلاثية الأبعاد حيث يكون الموقع النشط حرا وجاهزا بشكل سليم.

تراكم الحبيبات داخل الخلية هو نظام حماية يعزلها عن الجزيئات الأخرى الموجودة في الخلية.

تقاوم معظم البروتينات في شكلها الأصلي عمل البروتياز، وذلك بسبب بنيتها الثانوية والثالثية أو الأصلية التي تحجب الروابط العديدة التي تستخدمها الإنزيمات. يتم تثبيت هذه الهياكل بواسطة الروابط التساهمية، مثل جسور الكبريتيد الثانوي بين بقايا السيستين، والقوى غير التساهمية مثل التفاعلات الأيونية والروابط الهيدروجينية وقوى فان دير فالز.

يجب أن تكون روابط الببتيد متاحة لعمل البروتياز المعوي بشكل مناسب لهضم البروتين، ويتم ذلك خارج الجسم عن طريق طهي الطعام وداخل الجسم عن طريق البيئة الحمضية في المعدة

ونستنتج من ذلك أن الإنزيم البيبسين والإنزيم البروتياز هما المسؤولان عن هضم البروتينات.

مدة هضم البروتين

يستغرق هضم البروتين وقتًا بسبب العملية الكيميائية المطلوبة في المعدة والأمعاء الدقيقة، ويختلف معدل هضم البروتين باختلاف نوع البروتين المستهلك، فقد يتم هضم أقل من 10 جرام من البروتين في الساعة.

مراحل هضم البروتين

تحدث مرحلتان في هضم البروتينات: هناك تغيران في مراحل هضم البروتين، الأول يحدث في المعدة والآخر في الاثني عشر وهو الجزء الأول من الأمعاء الدقيقة، وفيما يلي شرح مفصل لهذه المراحل

هضم البروتين في المعدة

يتم هضم البروتين في المعدة، ويمكن اعتبار هذه المرحلة مرحلة تحضيرية مقارنة بالأحداث التي تحدث في الإثني عشر.

يتم إنتاج وإطلاق هرمون الجاسترين في مجرى الدم عند وجود الطعام في المعدة، حيث يحفز الهرمون الخلايا الجدارية للغدد المعدية في الجزء السفلي من العضو لإنتاج وإفراز حمض الهيدروكلوريك في المعدة. وتنتج الخلايا الجدارية أيضا العامل الداخلي، وهو بروتين يربط فيتامين ب 12، ويمنع تدميره ويسمح له بالامتصاص، ويتم العثور على هذا البروتين في الغدد المعدية الصحية

• خلايا العنق المخاطية التي تنتج المخاط.
• الخلايا الرئيسية التي تطلق الببسينوجين .

تحتوي جميع هذه المواد، بالإضافة إلى مواد أخرى مثل أيونات البوتاسيوم وليباز المعدة، على العصارة المعدية التي يتراوح درجة حموضتها بين 1 و2.5.

نظرا لانخفاض درجة الحموضة، فإن عصير المعدة يتميز بتأثير مطهر، مما يؤدي إلى قتل معظم البكتيريا والخلايا الغريبة الأخرى، كما يؤدي إلى تغيير الطبيعة الكيميائية للطعام، حيث يكسر الروابط الكيميائية التي تحافظ على البنية الأصلية للبروتينات. يساعد هذا التأثير على سهولة وصول البروتياز المعوي إلى روابط الببتيد، تماما كما يحدث عند تسخين الطعام أثناء الطهي

تتمتع بعض البروتينات الغنية بروابط ثانوية كبريتية، مثل الكيراتين، بمقاومة التحلل عن طريق خفض درجة الحموضة، وبالتالي يصعب هضمها. وعلى العكس من ذلك، تتحلل معظم البروتينات الكروية بالكامل إلى أحماض أمينية مكونة.

يؤدي انخفاض الرقم الهيدروجيني في عصير المعدة إلى تنشيط إنزيم الببسين وهو أول إنزيم يشارك في هضم البروتين.

هضم البروتين بواسطة أنزيم البيبسين

هناك أنواع مختلفة من الإنزيمات المتشابهة لإنتاج الببسين، مثل النوع الأول الذي يتم تصنيعه بواسطة خلايا الجسم وقاع المعدة، والنوع الثاني الذي يتم إنتاجه في جميع مناطق العضو.

يتم تحويل جميع الإنزيمات المتساوية إلى الإنزيم النشط بطريقة الذاتية التحفيز، وذلك عندما ينخفض الرقم الهيدروجيني إلى أقل من 5، وذلك من خلال عملية جزيئية تحدث داخل الإنزيم حيث يتم تحلل الرابطات الببتيدية المعينة ويتم إطلاق ببتيد صغير من الطرف N للإنزيم، ويبقى هذا الببتيد مرتبطا بالإنزيم كمثبط حتى ينخفض الرقم الهيدروجيني إلى أقل من 2، أو حتى يتحلل بواسطة البيبسين نفسه. لذلك، بمجرد تكوين بعض البيبتيدات، يتم تنشيط جزيئات البيبسين الأخرى بسرعة

الببسين، وهو إندوببتيداز ذو درجة حموضة مثالية تبلغ 1.6، يتحلل مائيا بنسبة 10-20٪ من البروتينات في الوجبة، والعديد من إنزيمات الجهاز الهضمي قادرة على تحلل مجموعة واسعة من الركائز، والببسين ليس استثناء، حيث يعمل على تفكيك روابط الببتيد المجاورة لبقايا الأحماض الأمينية مثل الليوسين والفينيل ألانين والتيروزين والتربتوفان (الأحماض الأمينية العطرية)، ويتم إنتاج مزيج من الببتيدات ذات الحجم الكبير وعدد قليل من الأحماض الأمينية الحرة.

يعتبر عمل البيبسين مهمًا للغاية لأنه يساعد على إفراز الببتيدات والأحماض الأمينية التي تحفز إفراز الكوليسيستوكينين على مستوى الاثني عشر، مما يدعم مرحلة هضم البروتين في الاثني عشر/البنكرياس، على الرغم من أن دوره المباشر في هضم البروتين هو متواضع.

يجب الإشارة إلى أن البيبسين يؤثر على الكولاجين، وهو نوع من البروتينات التي تلتف حول خلايا العضلات وتجمعها معا، مما يساعد على وصول بروتياز البنكرياس إلى بروتينات الوجبة

هضم البروتين في الأثني عشر

عند نقل محتوى المعدة إلى الاثني عشر، يتم تحفيز الخلايا S في الغشاء المخاطي للعفج والجزء القريب من الصائم لإنتاج وإطلاق هرمون السيكريتن في الدورة الدموية، ويؤدي هذا الهرمون إلى إفراز عصارة بنكرياسية قلوية غنية بأيونات البيكربونات ولكنها فقيرة بالإنزيمات، وتمر هذه العصارة عبر القناة البنكرياسية إلى الاثني عشر

في الجزء الثاني عشر من الأمعاء، يحيد حمض الهيدروكلوريك الذي ينتجه المعدة، ويزيد من مستوى الرقم الهيدروجيني إلى حوالي 7 (مستويات محايدة)، كما يحفز السيكريتين إفراز الصفراء ويقلل من إطلاق الجاسترين.

تحفز الأحماض الأمينية الموجودة في الاثني عشر، كما ذكرنا سابقًا، خلايا الغدة الصماء في الاثني عشر والأمعاء الدقيقة لإنتاج وإطلاق الكوليسيستوكينين CKK في الدم، ويحفز ذلك بصورة أخرى البنكرياس لإفراز عصارة غنية بالإنزيمات الموجودة في شكل الزيموجين

تتمتع التربسينوجين والكيموتريبسينوجين والبرويلاستاز والإندوببتيدازات بخصوصية ركيزة مختلفة عن البيبسين ولكن أيضًا بينها ،

بروكاربوكسيبتيداز A و B هما إنزيمات خارجية تزيل الأحماض الأمينية من الطرف C للببتيدات.

لذلك ، يوجد في الاثني عشر بيئة محايدة غنية بالأنزيمات القادرة على مواصلة هضم البروتين بمجرد تنشيطه ، علاوة على ذلك ، نظرًا لأن البروتياز لها خصائص ركيزة مختلفة ، يمكن أن يكون كل ببتيد ينتج عن إنزيم ركيزة من إنزيم آخر ، وفي عصير البنكرياس ، يوجد أيضًا الأميليز والليباز والنوكلياز.