a u H 'CO > o o CÜ CO >c o D) Teorie: trávení - proces rozkladu molekul na menší molekuly za pomoci enzymů trávícího traktu trávící trakt člověka tvoří: ústa, hltan, jícen, žaludek, tenké střevo (dvanácterník, lačník, kyčelník), tlusté střevo, konečník, řitní otvor. V jednotlivých částech trávicího traktu probíhají štěpné procesy za pomoci příslušných enzymů. Liver: produces bile for the emulsification cf fats (ducted to the small intestine). Small intestine: produces enzymes for digestion o1 starch and proteins. Salivary glands: produce salivary amyla for the digestion of starch. Stomach glands: produce pepsin (in the presence of HCl) for the digestion of proteins. Pancreas: produces pancreatic lipase for the digestion of fats, and pancreatic amylase for the digestion of starch (enzymes are ducted to the small intestine). Vícedílný (složený) žaludek přežvýkavců složen z předžaludku a vlastního žaludku - slezu (abomasum). Předžaludek se skládá ze tří komor: bachor (rumen), čepec (reticulum), kniha (omasum). První oddíl bachor (zásobník potravy, její změkčení, ale netráví se). Odtud prochází do čepce, z něhož je v době klidu vrácena zpět po soustech do ústní dutiny a tam znovu důkladně přemílána. Zvláštní rýhou jícnu přichází rozmělněná potrava do třetího oddílu, do knihy. Vlastním trávicím orgánem je poslední žaludeční oddíl - slez. Ten obsahuje trávicí enzymy. Trávení rostlinné potravy je pomalé a probíhá hlavně ve střevech. Proto všichni sudokopytníci mají velmi dlouhá střeva. Na trávení celulózy se účastní velké množství baktérií (anaerobní), hub a prvoků v zažívacím traktu. Enzymy obecně ■ z řeckého "zymé" -kvasnice. ■ specifické katalyzátory chemických reakcí v živých organismech (v nejjednodušší buňce více než 3000 enzymů, člověk kolem 20 tis., druhová specifita) ■ Struktura enzymů ■ Jednoduché enzymy - složené pouze z proteinu ■ Složené enzymy - obsahují nebílkovinnou složku - tzv. kofaktor (funkce - přenos skupin atomů nebo elektronů) - nebo obsahují bílk. složku - prostetická skupina (kovalentně vázaná), nebo koenzym (nekovalentně vázán) ■ zvyšují rychlost reakce oběma směry, neovlivňují složení rovnovážné směsi (směr je dán energetickými a koncentračními poměry) Rychlost kinetiky enzymových reakcí závisí na : ■ koncentraci substrátu a množství enzymu ■ fyzikálně-chemických vlastnostech prostředí přítomnosti efektorů Trávicí enzymy vylučované extracelulárně do trávicího traktu různými exokrinními žlázami, štěpí velké molekulární komplexy složek potravy na menší jednotky (monomery), ty pak mohou projít stěnou střeva do krevního řečiště (resorpce). jsou obecně hydrolazy - katalyzují hydrolýzu (připojení mik vody) mik potravy na menší podjednotky. Např. katalyzují hydrolýzu peptidické vazby proteinu, obnovují karboxylovou skupinu aminokyselin (připojením -OH a -H skupin). substrátová specifita - omezuje katalytickou účinnost enzymu na omezený počet různých molekul substrátu, např. slinná amyláza - štěpení škrobu a glykogenu x neštěpí celulózu. Faktory ovlivňující účinnost trávicích enzymů: ■ teplota - vyšší teplota zrychluje reakci (molekuly se pohybují rychleji, čímž se zvyšuje kontakt s enzymem) x příliš vysoká teplota narušuje vazby, které stabilizují konfiguraci enzymu —> denaturace. Optimální teplota 37°C. pH - každý enzym pracuje v určitém optimálním pH. Mimo optimum je neaktivní, př. pepsin pH 1,5-2,0; trypsin 8-11. 5515 Kategorie potravních molekul sacharidy - hlavní zdroj energie, zahrnují - cukry, škrob. Jsou štěpeny na monosacharidy (jednoduché cukry, jako glukóza), které jsou absorbovány do krve. proteiny - důležité pro růst, štěpeny na AMK. lipidy - většina jsou triglyceridy (hl. složky tuků a olejů), nerozpustné ve vodě -> špatně stravitelné. Štěpeny jsou hydrolytickými enzymy - lipázami. Spalné fyzikální teplo STf: Sacharidy 17,2kJ/g Tuky 38,9kJ/g Bílkoviny 23,0kJ/g Skryté kalorie - přepočteny na kostky cukru - sacharózy y /edVtotfívých nápojích //falech ■ ( kostka - 4,3 g - 13 K) : B řrr n ff £*K^ ihMmAh Cdipsy i"0 9 = JÍ? M*«M \ Smetanoví f zmrzlina = H..— . VěhečeK - 1 4* .«tri hb. FW i pivi I •> v L ' H * W COLA UJ ■= í> »M^,. | Misky 3i • V B ' ^1 Trávení sacharidů Začíná v dutině ústní - působením slinné amylázy produkované slinnými žlázami a pokračuje v tenkém střevě pankreatickou amylázou. Slinná amyláza savců štěpí polysacharidy na monosacharidy. Jejím optimálním substrátem jsou např. škrob a glykogen, celulózu není schopná štěpit. Její aktivita je maximální za teploty 37-38°C, pH 7,5-8 a za přítomnosti Ch iontů. Trávení škrobu slinnou amylázou CHART 1 Tube no. 1 2 3 4 5 6 7 Additives Amylase Starch pHľ.O buffer Amylase Starch pH7.0 buffer Amylase D.I. water pH 7.0 buffer D.I. water Starch pH7.0 buffer D.I. water Maltose pH 7.0 buffer Amylase Starch pH 2.0 buffer Amylase Starch pH 9.0 buffer Incubation condition Boil first, then incubate at 37'C for 60 minutes 37°C 37°C 37'C 37'C 37=G 37°C IKI test Benedict's test Note1 D.I. water = dsiůnce-d water Postupně umístěte 7 test, zkumavek do stojánku v inkubační jednotce. Připravte zkumavky od 1-7 s látkami uvedenými v tabulce 1. _______„ Povařte obsah zkum. č. 1, nastavte teplotu inkubace 37°C a čas 60min. a nechte inkubovat. Po inkubaci zkumavky automaticky vystoupí z lázně. Poté provedeme IKI test na přítomnost škrobu a test na přítomnost redukovaných cukrů (glukóza a maltóza) pomocí Benediktova reagencia Postupně přeneste obsah test. zkumavek 1-7 do prázdných zkum. ve skříňce, do každé přidejte kapku IKI roztoku a sledujte barevnou změnu. Odečtení výsledků: pozitivní test na škrob (přítomnost škrobu) —► modro-černé zbarvení negativní test na škrob (není přítomen) —► stejné zbarvení jako má zásobní roztok IKI přítomnost meziproduktů trávení škrobu —► šedé zbarvení. Zaznamenejte výsledky. 8. Přidejte kapku Benediktova reagencia ke zbylému obsahu test. zkumavek 1-7 a nechte vařit. 9. Poté sledujte barevnou změnu: - pozitivní test na přítomnost cukrů —> zelená až červeno-hnědá barva (červeno-hnědě zbarvené vzorky obsahují více cukrů jak zelené) - negativní test na přít. cukrů —> původní světle modrá barva 10. Zaznamenejte výsledky. Otázky: Co nám zkumavky 2, 6 a 7 říkají o pH a aktivitě amylázy? Při jakém pH je nejvyšší aktivita amylázy? Která zkumavka ukazuje, že amyláza nebyla kontaminována maltózou? Byla by slinná amyláza aktivní také v žaludku? Jaký efekt má var na aktivitu enzymů? Trávení celulózy slinnou amylázou V této úloze budeme testovat, zda amyláza tráví celulózu. CHART • Enr.iYi*. Digestion of£tarchdnd Col Jo» Tub» no. 1 2 i 4 5 e 7 Mdúwr tvrtjbsi Stach pHľ.O birhjf Amyh» Stach pH ľ.O buffer Amda» Quam pH 7.0 buřor A myta» Coin kat pH7.D bJfor Cadb» D.I. wsttf Peptids» S-tich pH 7.D buffer Bac baru C «lub» pH ľ.O buffer Incubation condition Frascí Irst, then in:i±'ii ■1 JTC for W minul« art 40 min BT-C CO niri a™; 40 mri W mri a™ľ 00 mh 3™; 40 mil IKI tori B«itdi(t'o t^ot 1. Postupně umístěte 7 test.zkumavek do stojánku v inkubační jednotce. 2. Podle tabulky 2 připravte zkumavky od 1-7 s látkami uvedenými v tab. 2. ___ 3. Klikněte na zkumavku č. 1 a zmáčkněte „freeze", obsah zkumavky bude vystaven teplotě -25°C. 4. Nastavte teplotu inkubátoru na 37°C a necme inKUDovat ounríin. 5. Poté provedeme opět IKI test na přítomnost škrobu a test na přítomnost maltózy pomocí Benediktova reagencia. 6. Postupně přeneste obsah test. zkumavek 1-7 do prázdných zkum. ve skříňce, do každé přidejte kapku IKI roztoku a sledujte barevnou změnu. 7. Odečtení výsledků: - pozitivní test na škrob (přítomnost škrobu) —► modro-černé zbarvení - negativní test na škrob (není přítomen) —► stejné zbarvení jako má zásobní roztok IKI - přítomnost meziproduktů trávení škrobu —► šedé zbarvení. 8. Zaznamenejte výsledky. 9. Přidejte kapku Benediktova reagencia ke zbylému obsahu test. zkumavek 1-7 a nechte vařit. 9. Poté sledujte barevnou změnu: - pozitivní test na přítomnost cukrů —► zelená až červeno-hnědá barva (červeno-hnědě zbarvené vzorky obsahují více cukrů jak zelené) - negativní test na přít. cukrů —► původní světle modrá barva 10. Zaznamenejte výsledky. 11. Otázky: Která zkumavka znázorňuje, že celulóza nebo škrob jsou stále přítomny? Jaký byl efekt zmražení na zkumavku č.1? Jak se liší efekt zmražení od varu? Používá amyláza celulózu jako substrát? Viz výsledek ve zkumavce č.4. Jaký efekt mělo dodání bakterií na trávení celulózy? Jaký byl efekt enzymu peptidázy ve zkumavce č. 6? Trávení proteinů Probíhá v žaludku hlavním proteolytickým enzymem žaludku je pepsin. Vylučuje se v inaktivní formě jako pepsinogen, který se v prostředí o pH menším než 5 mění na aktivní formu. Kyselého prostředí pro aktivaci je v žaludku dosaženo díky sekreci HCl. Pepsin je endopeptidáza (štěpí vazby uvnitř molekuly) její pH optimum leží okolo pH = 2 pepsin hydrolyzuje proteiny na malé fragmenty - polypeptidy a volné AMK. Přibližně 15% proteinů z potravy je pepsinem redukováno na AMK, většina trávení proteinů se odehrává v dvanácterníku tenkého střeva. Trávení proteinů enzymem pep sinem V tomto experimentu použijeme BAPNA - syntetický protein, který je průhledný a bezbarvý je-li v roztoku. Pokud je však přítomen aktivní proteiny trávicí enzym (př.pepsin) roztok se zbarví dožluta. Výhodou umělých substrátů je, že nepotřebujeme žádné další indikátory, abychom viděli aktivitu enzymu. 1. Postupně umístěte 6 test. zkumavek do stojánku v inkubační jednotce. 2. Podle tabulky 3 připravte zkumavky od 1-6 s látkami uvedenými v tab. 3. 3. Povarte obsah zkum. č. 1, poté nastavte teplotu inkubace 37°C a čas 60min. a nechte inkubovat. 4. Pomocí spektrofotometru změříme optickou hustotu (OD) vzorku (A=405nm). Čím více bylo uvolněno žluté barvy do roztoku tím více byla BAPNA natravena pepsinem —> tím vyšší OD. Výsledky zaznamenáme. CHART * Pgp-jnDigHtionofProtain Tub» i». 1 £ 5 4 5 e Addiriws P bbíi PJÍNA pH 10 buffa Píp'jn pHlO binfa Půpun D.I. vralíf pHlO buffa D.L w**r BAPNA pHljO buffa Pepiin BAPHA pHľ.O buffo EAPNA pH i/M buff« Incubiion conation Boilfinl, thm iniibíř i S7"C far 40 minul»: 37"C 00 mri S7"C 00 min 37'C 00 min a™; 00 min art DD mil Optic si deraly ř 5.0tázky: Které pH podporuje nejvyšší aktivitu pepsinu? Byl by pepsin aktivní i v ústech? Vysvětli. Srovnej výsledky ve zkumavce č. 1 a 2. Přestože obsahovaly stejné látky, jejich OD je odlišná. Co by se stalo, kdyby se teplota inkubace snížila na 10°C? 1 raveni lipidu zpracování tuků a olejů během trávení v tenkém střevě je trochu komplikovanější něž trávení sacharidů a proteinů, protože jsou nerozpustné ve vodě —► musí být nejprve emulgovány žlučí. musí proběhnout dvě reakce: 1) Emulgace (žluč rozloží tuky/oleje na menší kapénky); 2) Lipázy štěpí tyto kapénky na jejich složky monoglyceridy a 2 mastné kyseliny, někdy je hydrolyzují až na glycerol a 3 MK konečným produktem jsou MK = organická kyselina —► snížení pH žluč - žlutozelená tekutina produkována játry. Vzniklé kapénky pokryté žlučí mají relativně velký povrch umožňující ve vodě rozpustné lipáze snadněji proniknout k substrátu. Hydrolýzou lipidů vznikají tzv. micely - malé molekulární agregáty, které zvyšují absorpci vzniklých produktů. Lipázy nacházející se v pankreatické šťávě jsou zodpovědné za trávení většiny lipidů přítomných v běžné stravě. Trávení lipidů pankreatickou lipázou Postupně umístěte 6 test. Zkumavek do stojánku v inkubační jednotce. Podle tabulky 4 připravte zkumavky od 1-6 s látkami uvedenými v tab. 4. ------------► Povarte obsah zkum. č. 1, poté nastavte teplotu inkubace 37°C a čas 60min. a nechte inkubovat. Pomocí pH metru změřte pH v obsahu test. zkumavek a výsledek zaznamenejte. Vzorek obsahující MKs uvolněné z tuku působením lipázy se bude vyznačovat nižším pH než vzorek bez MKs. luh rft 1 2 9 4 E B Mdfru UM •tMttX *l Eiki:* tufa pH7jO tun» LbttA Ulita 2 :r.i.: Uta D.L *&r tafiUDOl dHt.ú Ltxí Bkrtu, Mil tuto Ltttfl Ei*:bľ c+H'J.Ĺ' hilta llKlMfcfl radili art um 3rt ÉíllH WC tíimri UHU PH 5. Otázky: Vysvětlete rozdíl v aktivitě lipázy ve zkumavce 1 a 2. Které pH je pro aktivitu lipázy nejúčinější? Proběhla hydrolýza tuku ve zkumavce č. 5? Vysvětli. Byla by lipáza aktivní také v ústech / žaludku? Vysvětli. Fyzikální procesy trávení ■ aktivita enzymů je nezbytná část celého procesu trávení x ■ potrava musí být zpracována také fyzicky žvýkáním a pohybem trávicí trubice (aktivita hladké, ale také kosterní svaloviny) ■ Polykání - z velké části výsledek aktivity kosterního svalstva, probíhá ve dvou fázích: ústní a hltano-jícnové. Iniciace procesu začíná v ústech -ovlivněná vůlí, iniciována jazykem. Jednou započatý proces následně probíhá nezávisle na vůli peristaltickými pohyby v hltanu a jícnu až dojde k doručení polknutého obsahu do žaludku, kde se mění na tráveninu (chymus). ■ Svaly žaludku míchají tráveninu s žaludečními šťávami, čímž se potrava přeměňuje na menší částice; usměrňují vstup tráveniny do tenkého střeva. ■ Peristaltika pokračuje v tenkém střevě, periodicky rozptýlena segmentací, čímž se trávenina pohybuje dopředu a dozadu stahem a relaxací oddílů střeva. Segmentace promíchává tráveninu s trávicími enzymy, žlučí, uhličitanovými ionty sekretovanými pankteratickými kanálky a zvyšuje absorbci živin do krve.