mercoledì 3 settembre 2014

Focus On! Gli enzimi digestivi

Una proteina assume una proprietà enzimatica quando è in grado di agire come catalizzatore di una reazione; gli enzimi sono alla base dei processi metabolici dell'intero organismo e agiscono su molecole particolari dette substrati. Gli enzimi digestivi solitamente accelerano la scomposizione per idrolisi dei polimeri più complessi nei monomeri costituenti, in modo da facilitarne l'assorbimento: parliamo in questo caso di idrolasi.

L'enzima aumenta la velocità di una reazione perchè ne abbassa l'energia di attivazione, aumentando così la probabilità di urti efficaci
  • Innanzitutto bisogna capire cosa l'organismo, nel nostro caso l'uomo, deve digerire: essendo organismi eterotrofi, dobbiamo necessariamente nutrirci di altre forme di vita per ricavare gli elementi necessari a rifornire energia e sostituire i tessuti usurati. Ebbene, la nostra dieta consiste nell'assunzione di altre cellule. Di conseguenza, la nostra nutrizione prevede:
  1. Pareti cellulari di chitina (funghi) o di cellulosa (piante)
  2. Membrane cellulari formate da fosfolipidi
  3. Polipeptidi e proteine dalle varie funzioni (tra cui quelle componenti gli organuli) 
  4. Carboidrati in forme di amidi e zuccheri di variabile complessità (da monosaccaridi a polisaccaridi)
  5. Lipidi principalmente in forma di trigliceridi
  6. Acidi nucleici tra cui DNA e RNA
  7. Acqua e sali minerali (non vengono digeriti!)
  8. Vitamine
  • Gli enzimi digestivi sono contenuti in certi organi dell'apparato digerente e vengono secreti in soluzione acquosa; si trovano:
  1. Nella saliva, una soluzione contenente anche un'enzima dall'azione antisettica (la lisozima) prodotta dalle ghiandole salivari
  2. Nel succo gastrico, liquido a basso Ph (per la presenza di acido cloridrico) prodotto nello stomaco
  3. Nel succo pancreatico, liquido a Ph alto (per la presenza di bicarbonato di sodio) prodotto dal pancreas (ghiandola annessa)
  4. Nella bile, liquido anch'esso basico (poichè ricco di bicarbonati) prodotto dal fegato (ghiandola annessa)
  5. Nel succo enterico, secreto dagli enterociti, cellule componenti le mucose del intestino tenue
Apparato digerente
  • In particolare, possiamo identificare certe categorie di enzimi:
  1. Le lipasi, che scindono i lipidi trigliceridi in glicerolo e acidi grassi
  2. Le fosfolipasi, che scompongono i fosfolipidi
  3. Le amilasi, che scindono oligosaccaridi e polisaccaridi (amido, glicogeno...)
  4. Le nucleasi, che scompongono gli acidi nucleici
  5. Le disaccaridasi, che scindono il legame glicosidico tra i due monosaccaridi componenti
  6. Le proteasi, che spezzano i legami peptidici tra gli amminoacidi di proteine e polipeptidi
L'enzima agisce su specifici substrati
  • La presenza di liquidi a Ph fortemente acido o basico aiuta sia a favorire la digestione sia ad attivare alcuni enzimi. Inoltre, la secrezione di ormoni gioca un ruolo altrettanto importante: lo stomaco, ad esempio, produce gastrina ed istanina, responsabili della secrezione acida
  • In particolare, il succo gastrico è talmente acido che il chimo, la sostanza uscente, rischierebbe di corrodere il duodeno se questo non producesse due ormoni: la secretina, che induce le ghiandole annesse a produrre i loro liquidi alcalini e la colecistochinina che stimola queste sostanze a riversarsi nell'intestino duodeno attraverso il coledoco (bile) e il dotto pancreatico (succo pancreatico). Lo stomaco ha Ph oscillante tra 1,5 e 3 mentre nella bocca e nell'intestino il Ph si aggira intorno alla neutralità con valore medio pari a 6,5
  • Nel pancreas sono prodotti molti tipi diversi di enzimi altamente potenti: questi sono infatti secreti inattivi (proenzimi) per evitare l'autodigestione dell'organo
  • La bile ha come compito principale l'emulsione degli aggregati lipidici in goccioline di grasso, in modo da facilitare l'azione delle altre lipasi; esercita anche un'azione batteriostatica, ossia di limitazione della proliferazione dei batteri della flora intestinale quali Escherichia Coli
  • Il succo enterico ha la peculiarità di contenere parecchi enzimi specializzati nella scomposizione terminale poichè coinvolgono polimeri semplici (disaccaridi, dipeptidi, monogliceridi, nucleosidi...)
  • Tra gli enzimi contenuti nella saliva abbiamo:
  1. L'amilasi salivare, o ptialina, è una alfa-amilasi che agisce sugli amidi in modo piuttosto casuale liberando carboidrati più semplici come maltosio e destrine; è annullata nello stomaco per l'elevata acidità
  2. La lipasi linguale che agisce sui trigliceridi anche a Ph gastrico
  3. La lisozima, che svolge una funzione antisettica grazie al fatto che ha come substrato il peptidoglicano, principale componente delle pareti cellulari batteriche
  • Tra gli enzimi presenti nel succo gastrico abbiamo:
  1. Il pepsinogeno: si tratta di un proenzima che, grazie alla presenza di HCl, viene attivato in pepsina, una proteasi che scinde legami peptidici in corrispondenza di isoleucina, leucina, triptofano, valina, fenilalanina e metionina; agisce a Ph gastrico
  2. La lipasi gastrica: è prodotta nei tratti terminali dello stomaco e agisce a Ph compreso tra 3 e 6
Il legame peptidico avviene per condensazione: due amminoacidi si uniscono con la perdita di una molecola d'acqua. La digestione consiste nell'attuare il processo inverso, l'idrolisi enzimatica.
  • Tra gli enzimi prodotti dal pancreas troviamo:
  1. La prolipasi pancreatica, attivata dalla bile e dalle colipasi, completa la digestione di trigliceridi e digliceridi in monogliceridi
  2. Le procolipasi sono proenzimi attivati dalla tripsina che li rende degli coenzimi coadiuvanti con le lipasi a tutti gli effetti, le colipasi
  3. Le RNasi, o ribonucleasi: si tratta di una serie di nucleasi che agisce sulle molecole di RNA e le scompone in molecole più piccole
  4. La DNasi, o desossiribonucleasi: è la famiglia di nucleasi con DNA come substrato che separa il gruppo di acido ortofosforico da un nucleotide, rendendolo un nucleoside
  5. Le fosfolipasi pancreatiche: hanno come substrato i fosfolipidi, in particolare le abbondanti lecitine, e li smontano per idrolisi
  6. Le amilasi pancreatiche: sono gruppi di alfa-amilasi (generiche) e beta-amilasi (specifiche) che agiscono su amidi e glicogeno, liberando destrine
  7. Il tripsinogeno: è un proenzima che viene attivato nel duodeno in tripsina, una proteasi altamente efficace per il taglio proteolitico su arginina e lisina ma anche molto importante poichè funge da attivatore per altri proenzimi
  8. Il chimotripsinogeno è un altro proenzima; è attivato dalla tripsina, quindi nel duodeno, e diventa chimotripsina, una proteasi adatta al taglio proteolitico in corrispondenza di triptofano, leucina, fenilalanina e tirosina
  9. Le carbossipeptidasi: sono una serie di proteasi anch'esse prodotte sottoforma di proenzima (procarbossipeptidasi) attivate dalla tripsina e operano alle estremità C-terminali
  10. La proelastasi pancreatica, proenzima che, se attivato dalla tripsina, diventa elastasi, l'unica proteasi specifica per l'elastina, proteina molto abbondante nei tessuti connettivi
Composizione di un trigliceride: tra i gruppo ossidrili di glicerolo e acido grasso avviene una reazione di condensazione
  • Nel succo enterico troviamo principalmente questi enzimi:
  1. La lipasi intestinale, che scinde i monogliceridi in glicerolo e acidi grassi
  2. Le nucleasi intestinali: sono enzimi con substrato i nucleosidi e scindono i legami tra zucchero e basi azotate
  3. Le destrinasi: si tratta di particolari amilasi che attaccano le destrine, derivati della digestione degli amidi composti da molte unità di glucosio
  4. Le dipeptidasi: sono proteasi che scindono il legame peptidico tra due singoli amminoacidi componenti un dipeptide
  5. Le aminopeptidasi: sono una serie di proteasi che agiscono alle estremità N-terminali delle catene polipeptidiche
  6. L'enterochinasi è un'enzima che ha pura funzione di attivatore: ha come substrato il tripsinogeno e lo attiva in tripsina
  7. La maltasi: è una disaccaridasi con substrato il maltosio e che idrolizza il legame glicosidico tra le due molecole di glucosio componenti il disaccaride
  8. La saccarasi: anch'essa è una disaccaridasi e agisce sul saccarosio che viene scisso in fruttosio e glucosio, suoi componenti
  9. La lattasi è un'altra disaccaridasi, agisce sul lattosio e spezza il legame glicosidico tra glucosio e galattosio; viene prodotta di più nei bambini che negli adulti.
Anche il legame glicosidico, che tiene uniti i monosaccaridi, avviene per condensazione
  • Infine, tutto ciò di organico che non è stato intaccato dall'attività enzimatica nella digestione é fibre alimentari e finisce nelle feci: le pareti cellulari di piante composte da cellulosa, per esempio, necessitano di enzimi come la cellulasi che non è prodotta nel tubo digerente umano; perciò sono considerate fibre.

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