İnsanda Enzimatik Sindirim
Tükrükle Sindirim İnsan sindirim sisteminde, ağızdan makata kadar yiyecek karışık boru sistemi süresince ilerledikçe alana gelen kimyevi başkalaşımlar çok ehemmiyetlidir. Enzimatik sindirim ağızda başlar. Tükrükte, nişastanın glukoza hidrolizini başlatan; fakat bitirmeyen, amilaz aynı zamanda pityalin olarak da öğrenilir isimli bir enzim bulunur. Nişastanın birleşimi, su sarihe çıkaran yoğunlaştırma tepkimeleriyle asıllaşır. Dolayısıyla dağılınması da hidroliz gerektirir. […]
Tükrükle Sindirim
İnsan sindirim sisteminde, ağızdan makata kadar yiyecek karışık boru sistemi süresince ilerledikçe alana gelen kimyevi başkalaşımlar çok ehemmiyetlidir. Enzimatik sindirim ağızda başlar. Tükrükte, nişastanın glukoza hidrolizini başlatan; fakat bitirmeyen, amilaz aynı zamanda pityalin olarak da öğrenilir isimli bir enzim bulunur. Nişastanın birleşimi, su sarihe çıkaran yoğunlaştırma tepkimeleriyle asıllaşır. Dolayısıyla dağılınması da hidroliz gerektirir. Her ne kadar amilaz bir ölçü glukoz oluşturursa da, daha çok, bir disakkarit olan maltoz ve daha az ölçülerde, üç dört glukoz üniteyi uzunluğunda parçalar sarihe çıkartır ki, bunların bağırsakta daha fazla sindirimi gereklidir.
Gıdalar ağızda kısa bir zaman kaldıklarından, amilaz, tesirini göstermek için yeterli fırsatı bulamaz. Temel tesirini bolus yutulduktan ve mideye iletildikten sonra gösterir. Buna karşın mide asidi kısa bir zaman sonra bu enzimi inaktive eder ve bu surattan tükrük amilazı yiyecekteki nişastanın ancak ufak bir yüzdesine hazmedebilir. Gerçeğinde, bir hayli memelinin tükrüğünde hiç amilaz bulunmaz. Misalin köpekler ve bunların akrabalarının yiyeceklerinde o kadar az nişasta vardır ki, bir nişasta hazmeden enzimin evrimleşmesi için çok az seçilim baskısı oluşmuş olmalıdır.
Midede Sindirim
Yiyecek mideye erişince, mide duvarının mukozasında yer alan çok rakamda bezin salgıladığı mide akışkanının tesiriyle karşılaşır. Bu akışkan çok ölçüde hidroklorik asit ve muhtelif enzimler kapsar. Asit, mide içeriğinin pH’sını oldukça asidik yapar pH yaklaşı k 1.5- 2.5’tur. Bir Hayli ticari ilaç reklamında aksi belirtilse dahi midenin asidik olması hem klasiktir hem de bayağı işlev görebilmesi için lüzumludur. Mide akışkanının en esas enzimi, proteinleri hazmeden pepsindir. Bir Hayli proteolitik protein dağılan enzimin aksine, yalnızca güçlü asit civarlarda çalışır. Pepsin, omurgalılar için karakteristik bir enzimdir; omurgasızların çoğunda, güçlü asit çözeltilerde çalışan proteolitik enzimler bulunmaz. Pepsinin evrimleşmesi, kemikli hayvanlar üzerinde beslenmeyle ilişkili olabilir; çünkü kemikler asit içinde çok daha basit ayrışırlar. Pepsin, proteini amino asit bileşenlerine kadar hidroliz etmez. Yalnızca birkaç amino asite, özellikle tirozin ve fenilalanine komşu peptit bağlarını kopartır. Proteolitik enzimlerin bu özgüllüğü basitçe anlaşılabilir. Proteinlerin yapıtaşı olan bileşikler spektrum gösterdiğinden, muhtelif peptit bağları çevresindeki yapısal mesken, bu bağların hangi iki amino asiti bağladığına bağlı olarak, farklılık gösterir. Bazı bağlar, bir enzimin faal merkezinde yer alır, kimileri almaz. Misalin pepsinde, R grupları altı karbonlu ulusa kapsayan amino asitlerin amino ucundaki peptit bağları, faal merkezde yer alırlar.
Protein sindirimi ile alakalı kavga, hemen akla şu suali getirir: Temel olarak proteinden yapılmış olmasına rağmen, neden sindirim kanalının duvar proteolitik enzimle hazmedilmez? Bunun iki sebebi vardır.
Birincisi, sindirim kanalının duvarı, mukusla kaplıdır ve bu yolla enzimlerden korunur. Bu korunma hattı devrildiği zaman, sindirim enzimleri iç yüzeyin ufak kısmını hazmetmeye başlarlar; alana gelen yaraya ülser ismi verilir. Bazen, ülser o kadar ciddi bir hal alır ki, sindirim kanalının duvarında bir delik oluşur ve kanal içeriği karın boşluğuna dökülür. Ülserlerin çoğu özel bir bakteri cinsinin enfeksiyonu neticesinde oluşur.
İkinci olarak, mide bezleri faal pepsin salgılamazlar, bunun yerine bir inaktif lider olan pepsinojen salgılarlar. Bu tip inaktif enzim liderlerine zimojenler ismi verilir. Pepsinojenin hiçbir enzimatik etkinliği yoktur ve mide duvarındaki bezler içinde yakalandığı sürece, duvara bir hasar vermez. Kendisine lüzum dinleninceye kadar burada yakalanır ve ancak midede mevcut faal pepsinle temas ederse faal hale geçer. Aktivasyon, pepsinojenin bir ucundan 42 amino asitin kopartılmasıyla asıllaşır; geriye kalan daha kısa polipeptit zinciri pepsindir.
İnce Bağırsakta Sindirim
En fazla sindirim, sindirim kanalının bundan sonraki kısmında, başka bir deyişle ince bağırsakta alana kazanç. Kısmen hazmedilmiş yiyecek mideden duodenuma başka bir deyişle onikiparmak bağırsağına geçince, asitliği sebebiyle, çok rakamda değişik enzimlerin bağırsağın içine lumen salgılanmasını uyarır. Bu enzimlerin iki esas kaynağı vardır: Pankreas ve bağırsak bezleri. Büyük bir bez olan ve midenin hemen altında yer alan pankreas, fetal büyüme sırasında, sindirim kanalının dışa doğru yaptığı bir uzantı olarak oluşur. Duodenumla bağlantısına gözetir ve bu irtibata pankreas kanalı denir. Yiyecek duodenuma girince, pankreas bir enzim karışımı salgılar ve bunu pankreas kanalı içinden duodenuma akıtır. Bu karışım içinde, tam esas yiyecek tiplerini – karbohidratlar, yağlar ve proteinler – ve aynı zamanda nükleik asitleri hazmedecek enzimler bulunur.
Pankreatik enzimlerden biri pankreatik amilazdır bazen diastaz ya da amilopsin de denir ve isminden de anlaşılacağı gibi, tükrükteki amilaza eş tesir göstererek nişastayı disakkarit olan maltoza devirir. Nişasta sindiriminin büyük kısmını yürüttüğünden, tükrük amilazından çok daha ehemmiyetlidir.
Yeniden pankreastan salgılanan lipaz, bedenin en esas yağ hazmedici enzimidir. Fakat yağın oranla ufak bir yüzdesini tamamen gliserol ve yağ asitlerine devirir. Yağın bir kısmı, üç yağ asitinden yalnızca birinin uzaklaştırılmasıyla, kısmi olarak hazmedilirken bir kısmı hiç hazmedilmez. Fakat yağlar ve bunların kısmi bölünme mahsulleri, yağda çözünebilir olduklarından, hücre çeperlerinden geçip absorbe edilebilirler.
Pepsin gibi, pankreasın iki proteolitik enzimi olan tripsin ve kimotripsin de yalnızca bazı özel amino asitlere komşu peptit bağlarını kopartırlar. Tripsin, lizin ve arjinine her ikisi de artı yüklü R grupları kapsarlar. Komşu peptit bağlarını , kimotripsin ise tirozin, fenilalanin ve triptofana R gruplarında altı karbonlu milleteler bulunur ve daha az oranda metiyonin ve lösine komşu olanları kopartır. Tirozin ve fenilalanine komşu olan bağları hidroliz etmesi bakımından, kimotripsin, pepsine eşlik gösterirse de, bu eşlik yüzeyseldir. Çünkü bu iki enzim aynı bağları kopartmazlar.
Pepsin, tirozin ve fenilalaninin amino ucundaki bağları kopartırken, kimotripsin, karboksil tarafındakileri kopartır.
Yeniden, pepsin gibi, hem tripsin hem de kimotripsin, sırasıyla tripsinojen ve kimotripsinojen denilen inaktif formlarda zimojen salgılanırlar. Bağırsakta, tripsinojen, bağırsak bezleri tarafından salgılanan bir enzim olan enterokinaz tarafından faal tripsine polipeptit zincirindeki altı üç amino asitin uzaklaştırılmasıyla dönüştürülür.
Böylece oluşan tripsin, daha sonra, kimotripsinojen polipeptit zincirinden iki ufak iç parçayı uzaklaştırır. Geriye kalan faal kimotripsin, birbirine disülfit baglanyla bağlı üç ayrı polipeptit zincirinden oluşur. Gördüğünüz gibi, şimdiye kadar değindiğimiz polipeptit zincirleri, faal enzimlerinkinden daha uzundur. Her üçü için de aktivasyon, zincirin bir ya da daha fazla kısmının kesilip atılmasıyla hakikatleşmektedir. Böylece polipeptit, bir faal bölge oluşturmak üzere yine kıvrılabilmektedir.
Tripsin ve kimotripsinin kimyevi yapıları üzerine yapılan son senelerdeki araştırmalar, bunların hem mümkün evrimlerinin hem de katalitik özgüllüklerinin esasının daha iyi anlaşılmasında destekçi olmuştur.
Bu iki enzimin, amino asit dizilişi, kıvrılma kumpası ve hatta katalitik bölgeler bakımından eşlik göstermesi, bunların aynı atasal proteolitik enzimden evrimleştiklerini düşündürmektedir. Bununla beraber, ikisi arasında ufak; fakat son derecede ehemmiyetli bir fark vardır. Bu fark, bağlanma bölgesindeki cep eşi bir bölgeyle alakalıdır ki, bu bölge substrat amino asitin R grubunu bağlar. Tripsinde, bu bölgeyi oluşturan amino asitlerden biri aspartik asittir eksi yüklü R grubu vardır. Kimotripsinde ise aynı yerde serin bulunur R grubu yüksüzdür. Bu, görünüşte ufak fark, iki enzimin değişik amino asitlere affinite göstermelerine yol açar. Bu gidişat, enzimlerin işlevsel özelliklerinin tanımlanmasında amino asit dizilişinin primer yapı ne kadar büyük ehemmiyeti olduğunu sansasyonel şekilde göstermektedir.
Özetleyecek olursak, pepsinin midedeki ve pankreastan gelen tripsin ve kimotripsinin tesirleri neticesinde, proteinler muhtelif uzunlukta parçalara ufalarlar; fakat fazla ölçüde özgür amino asit sarihe çıkmaz. Bu üç enzim endopeptidazlar olarak öğrenilir. Bunun anlamı, bunların, terminal uç amino asitleri ana zincire bağlayan bağları değil, proteinin iç kısımlarındaki peptit bağlarını koparan enzimler olmalarıdır. Öbür bir enzim sınıfı olan ekzopeptidazlar ise, endopeptidazların etkinliği neticesinde ortaya çıkan parçalardaki terminal amino asitleri kopartırlar ve böylece, sindirim harekâtı bitirilmiş olur. Ekzopeptidazlar çok geniş bir spektrum gösterirler ve bunların her birinin tesiri oldukça özgüldür. Misalin bunlardan biri karboksipeptidaz, zincirin özgür karboksil ucundaki amino asiti bağlayan bağı hidroliz eder. Bir öbürü aminopeptidaz ise özgür amino ucundaki amino asiti bağlayan bağı hidroliz eder. Öbür kimileri ise dipeptidazlar, amino asit çiftleri arasındaki bağları kopartırlar. Biri yalnızca glisin lösin çifti arasındaki bağı kırarken, bir öbürü iki glisin molekülünden oluşan çiftteki bağı kopartır. Bu ekzopeptidazlar, endopeptidazların başlatmış olduğu işi bitirirler. Bunların çoğu bağırsaktaki bezlerden salgılanır; fakat karboksipeptidaz pankreasta yapılır.
Muhtelif proteolitik enzimlerin kimyevi tesirlerinin bu denli uzun anlatılmasının sebebi, hangi enzimin hangi bağları hidroliz ettiğini anımsamanızın ehemmiyetli olduğundan değil, proteolitik mekanizmanın enzim özgüllüğüne ve enzimlerin nasıl takım çalışması yaptıklarına hoş bir misal oluşturmasındandır. Şayet kolayca, proteinlerin pepsin, tripsin ve öbür muhtelif peptidazlar tarafından hazmettiğini söylemiş olsaydık, bu, görünüşte sıradan olan vakalardaki ince etkileşim hakkında fikriniz olmazdı.
Ngerçek ki bağırsak bezlerinden salgılanan bazı enzimler, proteinlerin sindirimini bitiriyorsa, başka bağırsak enzimleri de tükrük ve pankreas amilazlarının başlattığı nişasta sindirimini bitirirler. Amilazlar, nişasta moleküllerini temel olarak disakkaritlere bölerler.
Bağırsak enzimleri disakkaritleri kolay şekerlere ayırırlar. Misalin maltaz maltozu, sükraz sükrozu ve laktaz laktozu parçalar.
Nükleik asitlerin sindirimi de eş bir şekilde reelleştirilir. Pankreastan salgılanan nükleazlar, nükleik asitleri nükleotitlere ayırırlar. Nükleotitler de daha sonra, bağırsak bezlerinden salgılanan fosfatazlar fosfat bağlarını kırarlar ve N-glikozilazlar ribozu ayırırlar tarafına hazmedilir.
Sindirim mahsullerinin absorpsiyonu, sizin de bekleyeceğiniz gibi, faal transport gerektirir. Son senelerde, amino asitlere ve kolay şekerlere has “pompalar” üzerindeki araştırmalar göstermiştir ki, her ikisi de hücre çeperinin iki tarafı arasındaki Na+ gradiyentine bağımlıdır. Burada, hücre dışındaki Na+ derişimi yüksek, hücre içinde ise düşük olmalıdır. Böylece, bu faal transport pompaları, sodyum-potasyum pompasıyla iletişimli görünmektedir.
Safra
İnsanda sindirimin araştırılmasında bir salgıya daha değinmek gerekir. Kritik ehemmiyete sahip bir uzuv olan karaciğer, safra denilen bir akışkan üretir ki, bu, yağ sindirimine destekçi olur. Karaciğer çok büyüktür ve üst karın boşluğunun çoğunu kaplar. Yüzeyinde ufak bir ambar uzvu, safra kesesi yer alır. Karaciğerin tümünde birleşimlenen safra, bir dizi dallanan kanal tarafından bir araya gelerek safra kesesine boşaltılır. Yiyecek duodenuma girince, safra kesesinin adale duvarı uyarılarak kasılır ve böylece, safra, safra kanalı süresince duodenuma akmaya zorlanır.
Safra bir sindirim enzimi değildir; hatta bir protein dahi değildir. Karmaşık bir tuz, pigment ve kolesterol çözeltisidir. Safra tuzları emülsifiye edici casuslar gibi tesir edip, büyük yağ damlacıklarının, suda asılı ufak damlacıklara ayrışmasını sağlarlar. Bu tesir bir deterjanınkine büyük eşlik gösterir. Çok rakamdaki ufak yağ damlacığının, lipazın sindirim tesiri için oluşturdukları yüzey alanı, birkaç büyük damlanın oluşturacağından daha büyük olacaktır. Safra tuzlan, aynı zamanda yağların absorpsiyonuna da destekçi olurlar. Bağırsakta noksan ölçüde safra tuzu varsa, yağların hem sindirimi hem de absorpsiyonu ciddi şekilde topallar. Safra tuzlan, kalın bağırsak tarafından geri emilip karaciğere taşınırlar ve tekerrür kullanılırlar. Safra pigmentlerinin ve kolesterolün sindirimde bir rolü yoktur. Pigmentler kırmızı kan hücrelerinin karaciğerde yıkım edilmesi neticesinde oluşurlar ve dışkıya karakteristik kahverengi rengini verirler. Nispeten çözünmez bir bileşik olan kolesterol ise bazen sert safra taşları oluşturarak mesele yaratır. Çünkü safra taşları safra kanalını tıkayıp safranın akışını engeleyebilirler.