Saturs: Gremošanas trakta enzīmi Enzimoloģija 11.lekcija Saturs: Gremošanas trakta enzīmi Molekulārās bioloģijas (bioķīmijas) katedra, 2007/8.g.

Hidrolāžu klasifikācija I 3.1. Esterāzes 3.1.1.1. Karboksilesterāzes 3.1.1.7. Acetīlholīnesterāze 3.2. Glikozidāzes 3.2.1.1. α-1,4-glukān - 4- glukān hidrolāze (amilāze) 3.2.1.20. α -glikozidāze (maltāze) 3.2.1.26. β -fruktofuranozidāze (saharāze) 3.3. Hidrolizē ēteru saites 3.4. Peptidāzes 3.4.11.Aminopeptidāzes 3.4.13.Dipeptidāzes 3.4.17.Metallokarboksipeptidāzes 3.4.17.1. Karboksipeptidāze A 3.4.21.Serīna endopeptidāzes (proteināzes) 3.4.21.1. Himotripsīns 3.4.21.4. Tripsīns 3.4.21.5. Trombīns 3.4.21.84(85) Limulus recēšanas faktori 3.4.22.Cisteīna endopeptidāzes 3.4.22.2. Papaīns

Hidrolāžu klasifikācija II 3.4.23. Aspartāta endopeptidāzes 3.4.23.1. Pepsīns 3.4.24. Metalloendopeptidāzes 3.4.24.3. Kollagenāze (mikrobu) 3.4.24.69. Bontoksilizīns 3.4.99.30. Endoproteināze Lys-C 3.5. Hidrolāzes,kuras hidrolizē C-N saites, izņemot peptīdsaiti 3.5.1.2. Glutamināze 3.6. Hidrolizē skābju andidrīdu saites 3.6.4.1 Miozīna adenozīntrifosfatāze, tad seko vairāk nekā 60 dažādas adenozīntrifosfatāzes t.sk. 3.6.3.14 Protontransportējošā ATF sintāze 3.6.3.9 Na/K apmaiņas ATF-āze (kālija/nātrija sūknis) 3.6.3.8 Kalciju transportējošā ATF-āze 3.7. C-C hidrolāzes 3.8. Halidāzes (hidrolizē halogēnsavienojumu saites) . 3.12.

Gremošanas procesa bioķīmisks raksturojums Gremošanas procesa nozīme: energoplastiskā materiāla specifiskuma eliminācija energoplastiskā materiāla unifikācija Cilvēka organismā gremošanas sulas ir: siekalas kunģa sula aizkuņģa dziedzera sula zarnu sula žults

Siekalas: diennakts daudzums 500- 1500 ml blīvums 1,002 – 1,008 pH 6,0- 7,0 -7,9 Pieauss siekalu dziedzeris 5,45 - 6,06 Zemmēles siekalu dziedzeris 6,02 - 7,14 ūdens 98,5 - 99,5% sausne 0,5 - 1,5% Organiskās vielas 0,2-0,4% proteīni tai skaitā a) enzīmi – amilāze, maltāze, lipzāze b) mucīns Neorganiskās vielas 0,1% (bez sālsskābes) a) hlorīdi 0,03-0,06% b) bikarbonāti 0,02 -0,04%

Kunģa sula: diennakts daudzums 100 -2000 -3000 ml blīvums 1,006 – 1,009 pH 0,9-1,6 (tīrai kuņģa sulai) 1,3-2,5 (gremošanas laikā ūdens 99,2-99,5% sausne 0,5-0,8% Organiskās vielas 0,4-0,5% (proteīni ~0,4%) tai skaitā a) enzīmi – pepsīns un tā izoenzīmi, lipāze, rennīns b) mucīns c) organiskās skābes Neorganiskās vielas 0,1% a) fosfāti hlorīdi b) sālsskābe: kopējā 0,45-0,60% brīvā 0,4 - 0,5 %

Svarīgākie peptīdi , kuri stimulē gremošanas orgānu darbību

Sālsskābes funkcijas un kunģa skābuma raksturojums: Sālsskābes nozīme ir: a)aktivēt pepsinogēnu b)izveidot optimalu pH pepsīna darbībai c)uzbriedināt olbaltumvielas d)baktericīdais efekts Raksturojot skābumu izšķir: 1)brīvā sālsskābe – brīvo ūdeņraža jonu koncentrācija, kuru avots ir sālsskābe 2)saistītā sālsskābe – sālsskābes ūdeņraža joni, kuri saistījušies ar proteīniem 3)kopējā sālsskābe – brīvo un saistīto ūdeņraža jonu koncentrācija , kuru avots ir sālsskābe 4)brīvā aciditāte – brīvo ūdeņraža jonu koncentrācija, ko normā veido sālsskābe, jo citu iespējamo ūdeņraža jonu disociācija ir nospiesta. Ja kuņģī sālsskābes nav , tad ūdeņraža jonus var dot citi savienojumi 5)saistītais skābums (aciditāte) – sālsskābes un citu ūdeņraža jonu avotu ūdeņraža joni, kuri saistījušies ar proteīniem , skābajiem fosfātiem 6)kopējā aciditāte (skābums) – brīvās un saistītās aciditātes summa

Praktiskas piezīmes: Ja kuņģī ir sālsskābe, tad tās pH ir zem 3-5 un to konstatē ar indikatoriem, jeb pehametru Kvantitatīvi skābumus nosaka titrējot 10 ml kunģa sulu ar 0,1N nātrija sārmu līdz pH 3,5-4 un talāk līdz pH 8,3-10 . Šos pH lielumus reģistrē: a) lietojot indikatorus – p-dimetilaminoazobenzolu un fenolftaleīnu b) potenciometriski normāli brīvās sālsskābes daudzums ir 20-40 klīniskās vienības kopējās aciditātes 40-60 Ja skābuma par maz – tad hipohlorhidrija vai hipoaciditāte daudz- hiperhlorhidrija, hiperaciditāte Ja nav ne skābuma, ne pepsīna, tad ahīlija

Aizkunģa dziedzera sula: diennakts daudzums 600 -1700 ml blīvums 1,007 pH 7,3-8,7 ūdens 98,7% sausne 1,3% Organiskās vielas proteīni 0,15-0,34% enzīmi – amilāze, maltāze, himotripsīns un tā izoenzīmi, lipāze, tripsīns, karboksipeptidāze A un B, pankreatopeptidāze, ribonukleāze A, dezoksiribonukleāze u.c. Neorganiskās vielas a) fosfāti 0,7% b) bikarbonāti 0,4%

Žults: diennakts daudzums 500- 1100 ml Sastāvdaļas Aknu žults Žultspūšļa žults blīvums 1,010 1,030 pH 7,5 6,8 ūdens 97,6% 86,0% sausne 2,4% 14,0 % Organiskās vielas žultsskābes 0,6% 7,0% žults pigmenti 0,5% 4,1% proteīni 0,2% 0,5% holesterīns Neorganiskās vielas 0,7% 0,8% a) hlorīdi 0,03-0,06% b) bikarbonāti 0,02 -0,04%

Zarnu sula: diennakts daudzums 700 -3000 ml pH 7,1- 7,6 ūdens 99% sausne 1% Organiskās vielas proteīni 0,15-0,34% enzīmi – aminopeptidāzes, enteropeptidāze, dipeptidāzes,  glikozidāze, fosfatāzes nukleāzes. Dažādi autori apraksta apmēram 30 dažādus enzīmus zarnu sulā Neorganiskās vielas bikarbonāti 0,2%

Gremošanas trakta enzīmu raksturojums: I. Saharolītiskie enzīmi: 1) K.F. 3.2.1.1. Amilāze (- 1,4 glikān - 4 glikānhidrolāze).Siekalās, pankreasa un zarnu sulā 2) K.F. 3.2.1. Maltāze (- glikozīdhidrolāze) 3) K.F. 3.2.1.20. - glikozidāze (maltāze). Sastopama zarnu sulā un atšķirībā no siekalu enzīma ir ar plašāku specifiskumu- šķeļ saharozi 4) K.F. 3.2.1.23. -galaktozidāze, laktāze. Zarnu sulā. 5) K.F. 3.2.1.48. Saharozes - glikohidrolāze , - glikozidāze (maltāze). Zarnu sulā. Bez šiem enzīmiem ir arī 1-6 glikozidāze, bet cilvēka organismā nav -fruktofuranozidāzes - tas ir rauga enzīms (K.F. 3.2.1.26)

Gremošanas trakta enzīmu raksturojums: II. Proteolītiskie enzīmi peptidāzes Saskaņā ar jaunāko klasifikāciju peptidāzes apakšklasēs iedala: K.F. 3.4.21. - serīna proteāzes K.F. 3.4.22. - tiola proteāzes K.F. 3.4.23. - skābās proteāzes K.F. 3.4.24. - metalloproteāzes Endopeptidāzes (Proteināzes) 1) K.F. 3.4.23.1. Pepsīns A (fundusa pepsīns, pepsīns).Veidojas kuņģī, kad no pepsinogēna HCl un autokatalītiski ar jau izveidojušos pepsīnu, no N-gala atšķeļas liels (20%) peptīds ar lielu bāzisko aminoskābju saturu.Tadēļ radies pepsīns ir ar ļoti skābu raksturu: i.e.punkts ir pie pH 1-2,5. pH optimums atkarājas no substrāta un atrodas robežās ap pH 1-2,5. Pepsīns ir endopeptidāze un tā darbības rezultātā rodas peptīdi. Šķeļ peptīdsaites , kurās ar savu aminogrupu piedalās Tir, Fen, Tri, kā arī Leu, Glu, Asp. Bez pepsīna A kuņģa sulā ir parapepsīns B (želatinoze, K.F.3.4.23.2.), var būt arī citi pepsīna izoenzīmi - pepsīns C (gastriksīns, kuņģa katepsīns, pilorusa pepsīns K.F.3.4.23.3.)

Eksperiments, kurš parāda, ka pepsīns aktivējas autokatalītiski

Endopeptidāzes (Proteināzes) 2) K.F. 3.4.23.4. Himāze (himozīns, labferments,rennīns).Veidojas kuņģī, Aktivē kalcija joni. Sarecina pienu (daļēji šķeļot kazeīnu), šo enzīmu lieto siera rūpniecībā, iegūstot no t.s.piena teļu kuņģiem. Pēdējos gados pasaules tirgos parādās rekombinantais himozīns. pH optimums 3-4,8 3) K.F. 3.4.21.4. Tripsīns. Pankreasa sulā. Veidojas no tripsinogena (249 ask.), kad zarnu sulas enteropeptidāzes iedarbības rezultāta no N gala atšķeļas heksapeptīds un veidojas aktīvs enzīms ar serīnu un histidīnu aktīvajā centrā. pH optimums 7-8 . Šķeļ peptīdsaites, kuru veidošanā piedalās Liz, Arg ar savu karboksīlgrupu. Produkti ir peptīdi. Tripsīns aktivē arī vairākas citas propeptidāzes. 4) K.F. 3.4.21.1. Himotripsīns A . Pankreasa sulā. Veidojas no himotripsinogena sarežģītas daudzpakāpju aktivācijas rezultāta, kad tripsīna ietekmē secīgi atšķeļoties dažādiem peptīdiem, veidojas aktīvs enzīms, kas sastāv no 3 atsevišķām polipeptīdu ķēdēm, kuras savstarpēji saista 5 disulīdu tiltiņi. Šķeļ peptīdsaites , kuru veidošanā piedalās Fen, Tir, Tri, Lei, Met ar savu karboksilgrupu. pH optimums 7-8. Produkti ir peptīdi.

Endopeptidāzes (Proteināzes) 5) K.F. 3.4.21.2. Himotripsīns B.Veidojas pankreasā. Šis un citi iespējamie himotripsīni C,P un iespējams citi ir līdzīgi himotripsīnam un iespējams ir himotripsinogēna aktivācijas starpprodukti. 6) K.F. 3.4.21.36. Pankreatopeptidāze E (elastāze, pankreasa elastāze).Pankreasa sulā. Veidojas no propankreatopeptidāzes tripsīna ietekmē. pH optimums 7-8 . Šķeļ peptīdsaites, kuru veidošanā piedalās neitrālās aminoskābes. Produkti ir peptīdi. 7) K.F. 3.4.21.9. Enteropeptidāze (enterokināze) - atrodas zarnu sulā. Šķeļ peptīdsaites ar lizīna klātbūtni. pH optimums 7-8 . Produkti ir peptīdi. Svarīga nozīme tripsīna aktivācijā. 8) K.F. 3.4.23.5. Katepsīns D, sastopams audos, kā iekššūnu proteāze. Var no zarnu epitēlija nokļūt zarnu sulā. Šķeļ peptīdsaites, kuru veidošanā piedalās aromātiskās aminoskābes. Produkti ir peptīdi. Eksistē vēl vesela rinda intracellulāru katepsīnu - A,B,C

Eksopeptidāzes 1) K.F. 3.4.17.1. Karboksipeptidāze A. Pankreasa enzīms. Veidojas no prokarboksipeptidāzes A tripsīna ietekmē, darbību aktivē cinka joni. pH optimums 8,0. Atšķeļ pa vienai aminoskābei no C gala, ja šī aminoskābe nav Liz, Arg. 2) K.F. 3.4.17.2. Karboksipeptidāze B. Pankreasa enzīms. Veidojas no prokarboksipeptidāzes B tripsīna ietekmē. pH optimums 8,0. Atšķeļ pa vienai aminoskābei no C gala, ja šī aminoskābe ir Liz, Arg. 3) K.F. 3.4.11. Aminopeptidāzes. Grupa vēl pilnīgi neidentificētu enzīmu zarnu sulā .Pārstāvis: 4) K.F. 3.4.11.1. Leicīnaminopeptidāze (citosola aminopeptidāze). no N gala, ja šī aminoskābe pārsvarā ir leicīns. 5) K.F. 3.4.13. Dipeptidāzes. Atrodas zarnu sulā. Klasificēti ap 70 pārstāvji, bet vēl nepilnīgi. Pārstāvis: 6) K.F. 3.4.13.8. Iminodipeptidāze (prolināze). Noārda dipeptīdus, kuru sastāvā piedalās prolīns a savu karboksilgrupu. pH optimums 8,0

IV. Lipīdu gremošana Lipīdu gremošanā nozīme ir diviem momentiem: a) tauku emuļģēšanai b) hidrolīzei, ko nodrošina enzīmi Žults loma ir: 1) emuļģēt taukus 2) aktivēt lipāzi 3) neitralizēt himusu, jo kuņģa pH ir ~2, bet tripsīna darbības optimums >7 4) veidot holeīnskābes 5) sekmēt zarnu peristaltiku žultsskābes ir virsmas aktīvas (difīlas) vielas, kuras veidojas noārdoties holesterīnam. Pēc ķīmiskās uzbūves tās ir 24 oglekļa atomus saturošas holānskābes atvasinājumi: 1)holskābe - 3,7,12 - trioksiholānskābe 2)dezoksiholskābe - 3,12 - dioksiholānskābe 3)kenodezoksiholskābe - 3,7 - dioksiholānskābe 4)litoholskābe - 3 -oksiholānskābe Žultsskābes konjugējas ar glicīnu vai taurīnu , veidojot attiecīgi gliko- vai tauro holskābes. Konjugātu attiecība glicīns/taurīns= 3,2/1

Cholecistokinīna nozīme

Cholecistokinīna nozīmes apstiprinājums

IV. Lipīdu gremošana Enzīmi 1) K.F. 3.1.1.3. Lipāze (glicerīna ēsteru hidrolāze).Vispār klasificēti ap 90 līdzīgi enzīmi.Cilvēka organismā ir arī kuņģī - bet tās pH optimums ir ~5, tādēļ tā ir neaktīva, jo kuņģī pH ir 1,5-2. Pieaugušam cilvēkam galvenā nozīme ir pankreātiskajai lipāzei - pH optimums 7,5-8,0. Šķeļ emuļģētus taukus, atšķeļot taukskābes no malējiem glicerīna molekulas oglekļiem. Lipāze ir arī zarnu sulā un atšķeļ taukskābi no vidējā oglekļa atoma.Tādēļ to dažkārt sauc par monoglicerīnlipāzi, proteīnlipāzi. Lipāzi aktivē specifisks proteīns aktivātors- kolipāze. 2) Saliktos lipīdus sašķeļ fosfolipāzes, fosfatāzes , holesterīnesterāzes. Pārstāvis: 3) K.F.3.1.3.4. Fosfolipāze A. Zarnu sulā. 4) Lizofosfolipāzes

III. Nukleīnskābes šķeļošie enzīmi 1) K.F. 3.1.27.5. Ribonukleāze A (ribonukleināt-3-pirimidinoligonukleotidhidrolāze. Pankreasa sulā. Šķeļ RNS, saraujot starpnukleotīdu 5’ fosfodiēsteru saiti, veidojoties nukleotīdiem, kas ciklizējas , veidojot 2’,3’ cikliskus pirimidīnnukleotīdus. pH optimums 7-7,5. Ļoti stabils enzīms. Vispār klasificētas ir apmēram 150 ribonukleāzes. 2) K.F. 3.1.21.1. Pankreātiskā dezoksiribonukleāze (dezoksiribonukleāze I, arī A) 3) Nukleīnskābju šķelšanā piedalās arī fosfatāzes, nukleozidāzes. Pārstāvis: 4) K.F.3.1.3.1. Alkālā fosfatāze. Zarnu sulā. Izturīgs, nespecifisks enzīms. pH optimums ~8. Lieto imunoenzimātiskajās reakcijās. 5) K.F.3.1.3.2. Skābā fosfatāze. Audu enzīms. Raksturīgs prostatai.

Kuņģa grelīns un holecistokinīns regulē ēstgribu. Kuņģī ir arī gastrīns, gastriksīns un varbūt vēl citi reguletāj- peptīdi

Vairumu enerģijas bilanci regulējošo molekulu(neiropeptīdi) atklāja nesen, daži no tiem veidojas gremošanas traktā Molekula Gads Pilns nosaukums, sinonīmi Leptīns 1994 Leptīns, OB GLP-1 1996 Glukagonam līdzīgais peptīds 1 MCH 1996 Melanīnu koncentrējošais hormons M-4-R 1997 Melanokortīna – 4 receptors MSH,Agouti 1992 Melanocītstimulējošais hormons PPAR 1994 Peroksisomu proliferaciju- akt.R. CRF,Urokortīns 1990 Kortikoliberīns UCP-1-3 1997 Atjūdzējproteīni 1-3 Agrp 1997 Agouti-līdzīgais peptīds Cart42-89 Neiropeptīds (kokaīna amfetamīna regulējamais transkripts) Hipokretīns 1 un 2 Oreksīns 1 un 2 Neiropeptīds Y TRF Tirotropīna relīzinga faktors Cholecistokinīns Grelīns (Ghrelin) 1999 Growth hormone relizing factor Insulīns Adiponektīns 2001 Resistīns 2002 Peptīds YY3-36 2002