Trávení Kateřina Tomanová Trávicí trakt člověka (trubice + žlázy) Dutina ústní Hltan Jícen Žaludek Tenké střevo Tlusté střevo Konečník Řitní otvor Teorie: Trávení: proces rozkladu molekul na menší molekuly za pomoci enzymů trávícího traktu Rozdílné funkce oddílů rozdílné enzymy mechanické zpracování potravy resorpce Aby bylo možno vstřebat přes b-stěnu do lymfy, krve apod. Trubice – velký povrch na vstřebání, žlázy – enzymy Specializace oddílů, předchozí výv. Stav – láčka, možnost zároveň jíst i vylučovat Hladká svalovina - peristaltika Enzymy specifické katalyzátory chemických pochodů v živých organismech • Jednoduché protein • Složené protein ± neproteinová složka kofaktor (ATP, Fe2+, Cu 2+ ,Mn2+, Zn2+,Se…) koenzym (NAD, koenzym Q10, koenzym A) prostetická skupina (pevně navázaná) (mnohé jsou deriváty vit.B) rychlost reakce závisí na • Oxidoreduktázy: katalyzují oxidačně/redukční reakce (např. alkoholdehydrogenáza) • Transferázy: přenášejí funkční skupiny (například methyl-, acetyl- nebo fosfátovou skupinu - kinázy) • Hydrolázy: katalyzují hydrolýzu chemických vazeb • Lyázy: štěpí chemické vazby jiným způsobem než hydrolýzou či redoxní reakcí (ATP → cAMP + Ppi), syntázy • Isomerázy: katalyzují isomerisační reakce • Ligázy: spojují dvě molekuly kovalentní vazbou (DNA, RNA ligázy – gen. inženýrství) Markery v lékařství: IM, rakovina prostaty, akutních zánětů jater a slinivky, ... • • koncentraci molekul v reakci • fyzikálně chemických vlastnostech prostředí (teplota, pH…) aktivace proenzymů • přítomnosti modulátorů • neovlivňuje složení směsi! Trávicí enzymy vylučovány extracelulárně žlázami do trávicí trubice, štěpení velkých složek potravy na menší, substrátově specifické hydrolázy A–B + H2O → A–OH + B–H Hydrolýza je rozkladná reakce, při které se spotřebovává voda - např. amyláza, lipáza, pepsin, trypsin, laktáza, ATPáza,... Faktory ovlivňující účinnost trávicích enzymů: teplota (vyšší teplota rychlejší reakce, limitace: denaturace proteinů) pH (rozdílné pH optimum enzymů) makromolekuly monomery resorpce Sacharidy hlavní zdroj a krátkodobá zásoba energie polysacharidy monosacharidy Proteiny strukturní a metabolická funkce proteiny aminokyseliny Tuky hlavní zásobárna energie estery glycerolu a mastných kyseliny glycerol + mastné kyseliny Kategorie potravních molekul Sacharidy – mono – glu, fru; di(oligo )– sacharoza, laktoza, maltoza, ...; polysacharidy – škrob, chitin, celulóza Proteiny – sled AK, 23, některé prekurzory k hormonům, růst. Látkám, jstavební fce, syntéza močoviny, porfyrinů, pyrinů ap. Tuky, oleje, vosky, .. Složené jako sfingolipy, fosfolipidy – např. součástí myelinových pochev ap. http://3.bp.blogspot.com/-C4FTQDBXD7w/Vfed5HUlFBI/AAAAAAAAajY/x2uH1aKtpHs/s1600/metabolism.png http://www.healthknot.com/image-files/cell_metabolism.png Dutina ústní – slinná α-amyláza (dříve ptyalin) produkována slinnými žlázami štěpí polysacharidy na menší jednotky specifické působení, substrátem škrob, glykogen a příbuzné oligosacharidy neštěpí celulózu optimální teplota 37 – 38 °C, ph 7.0 – 7.2 Pankreas – pankreatická α-amyláza produkována pankreatem do duodena. optimální teplota 37 – 38 °C, ph 7.4 Enzymy tenkého střeva – „membránové trávení“ - maltáza, laktáza, sacharáza monosacharidy Trávení sacharidů kofaktor Ca2+ Cl- https://e441.ecdn.cz/img/big/6754.jpg https://qph.ec.quoracdn.net/main-qimg-9f184c775dfe8e845ca41346a59c71eb-c Redukující cukr Animace A CVIČENÍ 1. Trávení škrobu slinnou amylázou 1. 1. 1. 1. 1.Postupně umístěte 7 test. zkumavek do stojánku v inkubační jednotce 2.Připravte zkumavky od 1-7 s látkami uvedenými v tabulce 3. Povařte obsah zkum. č. 1, nastavte teplotu inkubace 37 °C a čas 60min. a nechte inkubovat 4.Poté provedeme IKI test na přítomnost polysacharidů (škrob) a test na přítomnost redukujících cukrů (glukóza a maltóza) pomocí Benedictova činidla 5.Postupně přeneste obsah test. zkumavek 1-7 do prázdných zkum. ve skříňce, do každé přidejte kapku IKI roztoku a sledujte barevnou změnu 6. Odečtení výsledků: pozitivní test na škrob (přítomnost škrobu) → modro-černé zbarvení negativní test na škrob (není přítomen) → zbarvení roztoku IKI 7.Přidejte kapku Benediktova činidla ke zbylému obsahu test. zkumavek 1-7 a nechte vařit 8.Odečtení výsledků pozitivní test na přítomnost glukózy nebo maltózy→ červeno-hnědá přechod (obsahuje redukující cukry, ale v menším množství) → zelená negativní test → původní světle modrá 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? 1 2 3 4 5 6 7 amyláza amyláza amyláza voda voda amyláza amyláza škrob škrob voda škrob maltóza škrob škrob pH 7.0 pH 7.0 pH 7.0 pH 7.0 pH 7.0 pH 2.0 pH 9.0 Var, inkubace inkubace inkubace inkubace inkubace inkubace inkubace IKI test – Lugolův roztok, jod a jodid draselný, 1829 p.Lugol (FR) Benedictovo činidlo – Stanley R. Benedict (přelom 1900) AM CVIČENÍ 2. Trávení škrobu a celulózy slinnou amylázou 1. 1. 1.Postupně umístěte 7 test. zkumavek do stojánku v inkubační jednotce 2.Připravte zkumavky od 1-7 s látkami uvedenými v tabulce 3. Zmražte obsah zkum. č. 1, nastavte teplotu inkubace 37 °C a čas 60min. a nechte inkubovat. 4.Poté provedeme IKI test na přítomnost polysacharidů (škrob, celulóza) a test na přítomnost redukujících cukrů (glukóza a maltóza) pomocí Benedictova činidla 5.Postupně přeneste obsah test. zkumavek 1-7 do prázdných zkum. ve skříňce, do každé přidejte kapku IKI roztoku a sledujte barevnou změnu 6. Odečtení výsledků: pozitivní test na škrob (přítomnost škrobu) → modro-černé zbarvení negativní test na škrob (není přítomen) → zbarvení roztoku IKI 7.Přidejte kapku Benediktova činidla ke zbylému obsahu test. zkumavek 1-7 a nechte vařit 8.Odečtení výsledků pozitivní test na přítomnost glukózy nebo maltózy→ červeno-hnědá přechod (obsahuje redukující cukry, ale v menším množství) → zelená negativní test → původní světle modrá 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 1 2 3 4 5 6 7 amyláza amyláza amyláza amyláza amyláza peptidáza bakterie škrob škrob glukóza celulóza celulóza škrob celulóza pH 7.0 pH 7.0 pH 7.0 pH 7.0 voda pH 7.0 pH 7.0 Zmražení , inkubace inkubace inkubace inkubace inkubace inkubace inkubace Trávení proteinů Žaludek - pepsin endopeptidáza štěpící proteiny na oligopeptidy až aminokyseliny součástí žaludeční šťávy vylučován v inaktivní formě (pepsinogen) , aktivace kyselým prostředím – HCl (+ koagulace bílkovin, vstřebávání železa, …) optimální teplota 37 – 38 °C, pH 1,5 – 2 další enzymy: katepsin, kaseinogen Pankreas - trypsin, chymotrypsin, karboxypeptidázy, elastáza… vylučovány v inaktivní formě do duodena (pankreatická šťáva) optimální teplota 37 – 38 °C, ph 8 (neutralizace tráveniny hydrogenuhličitanem) Když vstoupí částečně natrávená potrava do dvanáctníku, kyselina působí na svěrač dvanáctníku, tím zabrání dalšímu přísunu tráveniny Animace C https://www.myopure.com.au/wp-content/uploads/protein-absorption.png CVIČENÍ 3. Trávení proteinů pepsinem BApNA (N-α-benzoyl-DL-arginine-p-nitroanilide) – syntetický substrát, průhledný a bezbarvý je-li v roztoku, štěpený trávicím enzymem (př.pepsin) uvolňuje p-nitroanilin a roztok se zbarví dožluta 1.Postupně umístěte 6 test. zkumavek do stojánku v inkubační jednotce. 2.Připravte zkumavky od 1-6 s látkami uvedenými v tabulce. 3.Povařte obsah zkum. č. 1, nastavte teplotu inkubace 37 °C a čas 60min. a nechte inkubovat. 4.Pomocí spektrofotometru změříme optickou hustotu (OD) vzorku (λ=405nm). Čím více bylo uvolněno žluté barvy do roztoku tím více byl BApNA natráven pepsinem → vyšší OD. 5. Které pH podporuje nejvyšší aktivitu pepsinu? Byl by pepsin aktivní i v ústech? 1 2 3 4 5 6 Pepsin Pepsin Pepsin voda Pepsin Pepsin BAPNA BAPNA voda BAPNA BAPNA BAPNA pH 2.0 pH 2.0 pH 2.0 pH 2.0 pH 7.0 pH 9.0 Var, inkubace inkubace inkubace inkubace inkubace inkubace Pankreas - pankreatická lipáza triglyceridy štěpeny na glycerol a volné mastné kyseliny (snížení pH) produkována pankreatem do duodena nezbytná předchozí emulgace tuků žlučí (soli žlučových kyselin, lecitin) malé kapénky (s velkým povrchem) – lepší kontakt s enzymem koenzym kolipáza Natrávené tuky jsou v lumen tenkého střeva zabudovávány do micel (uvnitř produkty trávení tuků a vitaminy rozpustné v tucích) transport a absorpce Trávení tuků http://ib.bioninja.com.au/_Media/lipid-metabolism_med.jpeg Žluč z jater, ale také lipázy ze slin a žaludku(10-30%), aktivní v žaludku Animace B Linguální lipáza účinkuje až v žaludku, rozkládá asi 10% lipidů přijatých potravou 1.Postupně umístěte 7 test. zkumavek do stojánku v inkubační jednotce. 2.Připravte zkumavky od 1-7 s látkami uvedenými v tabulce 3.Povařte obsah zkum. č. 1, nastavte teplotu inkubace 37 °C a čas 60 min. a nechte inkubovat. 4.Pomocí pH metru změřte pH ve zkumavkách CVIČENÍ 4. Trávení tuků pankreatickou lipázou Vysvětlete rozdíl v aktivitě lipázy ve zkumavce 2 a 3. Které pH je pro aktivitu lipázy nejúčinnější? 1 2 3 4 5 6 7 Lipáza Lipáza Lipáza Lipáza Voda Lipáza Lipáza Olej Olej Olej Voda Olej Olej Olej Žluč Žluč Voda Žluč Žluč Žluč Žluč pH 7.0 pH 7.0 pH 7.0 pH 7.0 pH 7.0 pH 2.0 pH 9.0 Var, inkubace inkubace inkubace inkubace inkubace inkubace inkubace Lehce zásadité prostředí podporuje emulgaci tuků, kyselé prostředí jejich separaci https://is.muni.cz/auth/el/1431/jaro2010/Bi6790c/um/fyziologie/pr01.html S - slinná amyláza ((L)) - lipáza S - pankreatická amyláza, TS P – pankreatická šťáva - trypsin, elastáza L – pankreatické lipázy, žluč P – pepsin(-ogen; HCl), katepsin (L – lipáza) http://fcdn.return2health.net/articles/wp-content/uploads/digestive2.jpg Děkuji vám za pozornost TEST 1) Jaké faktory prostředí ovlivňují aktivitu enzymů? 2) V kterých částech trávicího traktu probíhá trávení sacharidů? 3) Jak se nazývá enzym, který se účastní trávení proteinů? 4) Jaké je optimální pH pro trávení proteinů v žaludku? 5) Co umožňuje trávení celulózy u přežvýkavců?