آنزیم‌های گوارشی
آنزیم‌های گوارشی (به انگلیسی: Digestive enzymes) گروهی از آنزیم‌ها هستند که ماکرومولکول‌ها را برای تسهیل جذب آنها توسط بدن به عناصر سازنده کوچکتر تجزیه می‌کنند. آنزیم‌های گوارشی در دستگاه گوارش انسان و سایر حیوانات و در مجاری گوارشی گیاهان گوشتخوار یافت می‌شوند. این آنزیم‌ها همچنین در داخل سلول‌ها، به ویژه در لیزوزوم‌ها یافت می‌شوند. آنزیم‌های گوارشی با ویژگی‌های متنوع خود در ترشحات معده، لوزالمعده، روده باریک، روده بزرگ و بزاق یافت می‌شوند.
آنزیم‌های گوارشی بر اساس نوع مادهٔ هدف خود به انواع مختلفی تقسیم می‌شوند.
- لیپازها: چربی‌ها و روغن‌ها را به اسیدهای چرب تجزیه می‌کنند.
- پروتئازها و پپتیدازها: پروتئین‌ها را به پپتیدهای کوچک و اسیدهای آمینهو تجزیه می‌کنند.
- آمیلازها: کربوهیدرات‌ها مانند نشاسته و قندها را به قندهای ساده مانند گلوکز تبدیل می‌کنند.
- نوکلئازها: اسیدهای نوکلئیک را به نوکلئوتیدهای سازنده تجزیه می‌کنند.
در سیستم گوارش انسان، محل‌های اصلی هضم غذا دهان، معده و روده باریک است. آنزیم‌های گوارشی توسط غدد برون ریز مختلف ترشح می‌شوند از جمله:
دهان
مواد غذایی و ترکیبات پیچیده‌ای که توسط حیوانات و انسان خورده می‌شوند، باید قبل از جذب، به مواد سادهٔ محلول و قابل انتشار تبدیل شوند. در حفرهٔ دهان، غدد بزاقی مجموعه ای از آنزیم‌ها و موادی را ترشح می‌کنند که به هضم غذا و همچنین ضد عفونی کردن آن کمک می‌کنند که شامل موارد زیر هستند:[1]
- لیپاز بزاقی: هضم لیپید ها و چربی‌ها را در دهان آغاز می‌کند.
- آمیلاز بزاقی: هضم کربوهیدرات‌ها نیز در دهان شروع می‌شود. آمیلاز که توسط غدد بزاقی تولید می‌شود، کربوهیدرات‌های پیچیده (عمدتاً نشاسته) را به زنجیره‌های کوچکتر و قندهای ساده می‌شکند. گاهی از آن با عنوان پتیالین نام برده می‌شود.
- لیزوزیم: ضد عفونی کننده محدود و غیر اختصاصی علیه عوامل بیماریزای موجود در غذاها
غدد بزاقی بر اساس نوع ترشحات دو دسته هستند:
معده
آنزیم‌های معده نقش اصلی را در هضم غذا دارند. معده هم از نظر مکانیکی با مخلوط کردن و خرد کردن غذا و هم از نظر ترشحات آنزیمی به هضم غذا کمک می‌کند.
- پپسین آنزیم اصلی معده است و توسط سلول‌های معده به شکل غیرفعال پپسینوژن تولید می‌شود که یک مادهٔ زیموژن است. پپسینوژن سپس با تأثیر اسید معده به شکل فعال خود یعنی پپسین، فعال می‌شود. پپسین، پروتئین موجود در غذا را به ذرات کوچکتر مانند قطعات پپتید و اسیدهای آمینه تجزیه می‌کند؛ بنابراین هضم پروتئین‌ها برخلاف کربوهیدرات و لیپیدها، که هضم خود را در دهان آغاز می‌کنند از معده شروع می‌شود. (البته مقدار کمی از آنزیم کالیکرئین که پروتئین خاصی را کاتابولیزه می‌کند، در بزاق دهان یافت می‌شود).
- لیپاز معده: لیپاز معده اسیدی است و پی‌اچ بهینهٔ آن pH: 3–6 است. لیپاز معده، همراه با لیپاز لینگوال، دو لیپاز اسیدی هستند و این لیپازها برخلاف لیپازهای قلیایی (مانند لیپاز پانکراس) برای فعالیت بهینهٔ آنزیمی به اسید صفراوی یا کولیپاز احتیاج ندارند. لیپازهای اسیدی حدود ۳۰٪ از هیدرولیز چربی را در انسان‌های بالغ انجام می‌دهند. در نوزادان، لیپازهای اسیدی از اهمیت بیشتری برخوردار هستند و تا ۵۰٪ از فعالیت تجزیه چربی‌ها را بر عهده دارند.
هورمون‌ها و سایر ترکیبات ترشحی معده:
لوزالمعده
لوزالمعده، غده ای هم درون ریز و هم برون ریز است. هورمون‌های غدد درون ریز ترشح شده به دستگاه گردش خون مانند انسولین و گلوکاگون، کنترل متابولیسم گلوکز را انجام می‌دهند. ترشحات برون ریز لوزالمعده هم به دستگاه گوارش وارد می‌شوند.
- لوزالمعده مجموعه ای از ترکیبات مختلف را تحت عنوان شیرهٔ لوزالمعده تولید و ترشح می‌کند که حاوی آنزیم‌های گوارشی زیر است:[2]
- تریپسینوژن: یک پروتئاز غیرفعال (زیموژنیک) است و پس از فعال شدن در دوازدهه به تریپسین، پروتئین‌های موجود در غذا را به اسیدهای آمینه تجزیه می‌کند. تریپسینوژن از طریق آنزیم دوازدهه (انتروکیناز) به شکل فعال آن یعنی تریپسین فعال می‌شود.
- کیموتریپسینوژن: که یک پروتئاز غیرفعال (زیموژنیک) است و پس از فعال شدن توسط انتروکیناز، به کیموتریپسین تبدیل شده و پروتئین‌ها را تجزیه می‌کند. کیموتریپسینوژن همچنین می‌تواند توسط تریپسین فعال شود.
- کربوکسی پپتیداز: یک پروتئاز است که اسید آمینه انتهایی را از یک پروتئین جدا می‌کند.
- چندین الاستاز که پروتئین الاستین و برخی پروتئین‌های دیگر را تجزیه می‌کنند.
- لیپاز لوزالمعده: که تری گلیسیرید را به دو اسید چرب و یک مونوگلیسیرید تجزیه می‌کند.[3]
- استرول استراز
- فسفولیپاز
- چندین آنزیم نوکلئاز که تجزیهٔ اسیدهای نوکلئیک را انجام می‌دهند مانند DNAaseها و RNAaseها
- آمیلاز لوزالمعده: باعث تجزیه نشاسته و گلیکوژن به اجزای ساده‌تر می‌شود. انسان و بسیاری از جانوران دیگر فاقد آنزیم‌های تجزیه کنندهٔ سلولز هستند.
رودهٔ باریک
در رودهٔ باریک، عملکرد اصلی آنزیم‌ها هضم و تجزیهٔ هرچه بیشتر کیموس (مواد ورودی از معده) است. برخی از این آنزیم‌ها عبارتند از:
- اگزوپپتیدازها و اندوپپتیدازهای مختلف از جمله دی پپتیداز و آمینوپپتیدازها که پپتون‌ها و پلی پپتیدها را به اسیدهای آمینه تبدیل می‌کنند.[4]
- مالتاز: مالتوز را به گلوکز تبدیل می‌کند.
- لاکتاز: آنزیمی که لاکتوز را به گلوکز و گالاکتوز تبدیل می‌کند. اکثر جمعیت خاورمیانه و آسیا فاقد این آنزیم هستند. ترشح این آنزیم نیز با افزایش سن کاهش می‌یابد.
- ساکاراز: ساکارز را به گلوکز و فروکتوز تبدیل می‌کند.
- سایر دی ساکاریدازها
گیاهان
در گیاهان گوشتخوار، آنزیم‌ها و اسیدهای گوارشی، حشرات یا حیوانات کوچک را تجزیه می‌کنند. در بعضی از این گیاهان برگ برای افزایش تماس روی طعمه فرو می‌آید، برخی از این گیاهان هم دارای یک ظرف کوچک مایع گوارشی هستند. این مایع برای هضم طعمه استفاده می‌شود تا به اجزاء کوچکتر تبدیل شده و در نهایت نیترات و فسفر مورد نیاز گیاه مهیا شود.[5][6][7]
بعضی از گیاهان گوشتخوار مانند هلیامفورا از آنزیم‌های گوارشی استفاده نمی‌کنند، بلکه برای تجزیهٔ غذا از باکتری‌ها استفاده می‌کنند.[8]
برخی از آنزیم‌های گوارشی در گیاهان گوشتخوار:[9]
- فرایند آبکافت
- استراز یک آنزیم هیدرولاز
- پروتئازها
- نوکلئازها
- فسفاتازها
- گلوکانازها
- پراکسیدازها
- کیتینازها
جستارهای وابسته
- ارپسین
منابع
- Brown, Thomas A. "Rapid Review Physiology." Mosby Elsevier, 1st Ed. p. 235
- Bowen, R. "Exocrine Secretion of the Pancreas"
- Pandol SJ. The Exocrine Pancreas. San Rafael (CA): Morgan & Claypool Life Sciences; 2010
- "Small Intestinal Brush Border Enzymes".
- carnivorousplants.org, digestion
- The Uptake of Digestion Products by Drosera, by Chandler, Graeme, 1978
- Carnivory of Byblis revisited - A simple method for enzyme testing on carnivorous plants, by Hartmeyer, Siegfried 1997
- McPherson, S. , A. Wistuba, A. Fleischmann & J. Nerz 2011. Sarraceniaceae of South America. Redfern Natural History Productions, Poole.
- Ravee, R.; Goh, H. H.; Goh, Hoe-Han (2018). "Discovery of digestive enzymes in carnivorous plants with focus on proteases". PeerJ. 6: e4914. doi:10.7717/peerj.4914. PMC 5993016. PMID 29888132.