Amminoacidi

Amminoacidi e digestione delle proteine

L’organismo ricava gran parte degli amminoacidi di cui necessita dalle proteine alimentari. Per essere utilizzate, devono essere idrolizzate negli amminoacidi costituenti dalle proteasi e peptidasi digestive.

Tipi di proteasi e peptidasi

• Endopeptidasi: Pepsina, tripsina e chimotripsina – agiscono sui legami carboamidici interni, dividendo la molecola in grossi frammenti.
• Esopeptidasi: Agiscono sui legami carboamidici che interessano gli amminoacidi terminali.

Gli enzimi proteolitici digestivi si distinguono anche in endocellulari ed esocellulari a seconda che svolgano la loro azione idrolitica dentro o fuori la cellula che li produce. Ad eccezione delle peptidasi intestinali, gli esocellulari sono sintetizzati in forma di zimogeni e sono attivati nel lume dello stomaco o dell’intestino.

Proteasi gastriche

Pepsina (endopeptidasi)

• Inizia l’attacco enzimatico delle proteine nelle cavità dello stomaco.
• Ha un pH ottimale di attività intorno a 2.
• Secreta dalle cellule della mucosa gastrica in forma di pepsinogeno (zimogeno).
• La secrezione è indotta dalla gastrina, un ormone prodotto dalla porzione pilorica dello stomaco a seguito di stimolazione del gastrico.
• L’attivazione del pepsinogeno in pepsina avviene spontaneamente a pH intorno a 2 oppure per catalisi promossa dalla pepsina stessa.
• La conversione in pepsina implica il distacco dal pepsinogeno di 5 peptidi, uno dei quali (la pepstadina) ha azione inibitoria sulla pepsina stessa.
• La pepsina ha scarsa specificità: idrolizza i legami carboamidici di fenilalanina, tirosina e triptofano ma anche, seppur con minor affinità, leucina, acido glutammico e aspartico.
• Essendo una endopeptidasi, i legami carboamidici attaccati sono interni alle molecole proteiche, l’idrolisi peptica produce grossi frammenti polipeptidici. Non è essenziale la digestione peptica per l’utilizzazione delle proteine alimentari.

Meccanismo di produzione di HCl

• La secrezione di H⁺ da parte delle cellule parietali verso il lume dello stomaco è un processo di trasporto attivo.
• È operato da una ATPasi attraverso il quale l'H⁺ entra nel lume e il K⁺ è assunto dalla cellula.
• L'H⁺ deriva dalla dissociazione dell’acido carbonico formatosi ad opera dell’anidrasi carbonica.
• Il bicarbonato prodotto viene assorbito dal sangue con concomitante passaggio di Cl^- dal sangue al lume gastrico.
• Il succo gastrico si arricchisce così di HCl. Esso oltre ad attivare la pepsina svolge anche azione battericida e promuove la denaturazione delle proteine alimentari.

Proteasi pancreatiche

• Elaborate dal pancreas esocrino.
• L’attività delle proteasi è controllata mediante due meccanismi: conversione zimogeno e inibizione della tripsina da parte dell’inibitore pancreatico.
• Questi due meccanismi salvaguardano il pancreas dall’autolisi che si verifica nella pancreatite acuta.
• La secrezione è controllata dalla pancreozimina, un ormone prodotto dalle cellule mucose del primo tratto dell’intestino e che viene riversato in circolo quando nel duodeno sono presenti sostanze alimentari proteiche.

Tripsina, chimotripsina ed elastasi

• Hanno una notevole analogia nella sequenza degli amminoacidi costituenti.
• Inoltre, sono caratterizzate dalla presenza nel sito attivo di un residuo di serina, essenziale per l’attività catalitica; per questo sono chiamati enzimi serinici.

Tripsina (endopeptidasi)

• Idrolizza i legami carboammidici di arginina e lisina.
• Particolarmente attiva sui prodotti della digestione peptica ma idrolizza anche alcune proteine (istoni e protamine) che non sono attaccate dalla pepsina.
• Deriva dal precursore tripsinogeno per azione della enteropeptidasi, un enzima elaborato dalla mucosa duodenale che inizia il processo di attivazione che continua in autocatalisi dalla tripsina neoformata.
• Catalizza anche la conversione di altri zimogeni pancreatici, quindi innesca simultaneamente l’intero processo proteolitico dipendente dalle proteasi pancreatiche.
• Il pancreas elabora anche un inibitore della tripsina capace di legarsi specificamente al sito attivo dell’enzima prevenendone l’azione catalitica.

Chimotripsina (endopeptidasi)

• Agisce su ogni legame carboammidico degli amminoacidi aromatici (fenilalanina, tirosina e triptofano).
• Deriva dal chimotripsinogeno, per azione della tripsina.

Elastasi (endopeptidasi)

• Elaborata dal pancreas in forma di proelastasi che viene attivata ad elastasi sempre dalla tripsina.
• Agisce idrolizzando i legami carboammidici di un’ampia gamma di proteine (glicina, serina, valina, alanina).
• A differenza di tripsina e chimotripsina è capace di digerire l’elastina.

Carbossipeptidasi A e B (esopeptidasi)

• Distaccano idroliticamente l’amminoacido C-terminale dalle proteine e dai peptidi.
• Entrambe richiedono l’attivazione da parte della tripsina.
• Si differenziano per la diversa affinità per l’amminoacido C-terminale: la A ha massima affinità per i residui aromatici (peptidi chimotriptici), la B per quelli basici (peptidi triptici).
• Si formano per azione della tripsina sulle rispettive procarbossipeptidasi.

Peptidasi intestinali

Enzimi endocellulari presenti nelle cellule della mucosa intestinale.

• Amminopeptidasi: Agiscono sul legame carboammidico che interessa l’amminoacido N-terminale; sono attivate dagli ioni Mg²⁺ o Mn²⁺ (magnesio e manganese).
• Dipeptidasi: Agiscono su dipeptidi residuati dalla digestione.