Pencernaan protein

Pencernaan protein berawal di lambung dan berakhir di usus halus. Enzim yang mencernakan protein dibentuk sebagai prekursor inaktif (zimogen) yang berukuran lebih besar daripada enzim aktifnya. Zimogen inaktif tersebut disekresikan dari sel pembantuknya dan masuk ke dalam lumen saluran cerna. Di dalam lumen tersebut, zimogen mengalami pemutusan untuk menghasilkan bentuk yang lebih kecil dan memiliki aktivitas proteolitik. Enzim aktif ini memiliki spesifitas yang berbeda-beda; tidak ada satu enzim pun yang dapat mencernakan protein secara sempurna. Namun, dengan bekeja bersama-sama, enzim-enzim tersebut dapat mencernakan protein makanan menjadi asam amino dan peptida kecil, yang kemudian mengalami pemutusan oleh peptidase dari sel epitel usus.

Pencernaan protein di lambung

Pepsinogen disekresikan oleh chief cell lambung. Sel parietal mensekresikan HCl. Asam dalam lumen lambung mengubah konformasi pepsinogen sehingga enzim ini dapat melakukan pemutusan atas dirinya sendiri dan menghasilkan protease peptin yang aktif. Dengan demikian, pengaktian pepsinogen bersifat autokatalitik.

Protein makanan mengalami denaturasi oleh asam lambung. Namun, pada pH rendah ini, pepsin tidak mengalami denaturasi dan bekerja sebagai endopeptidase, yang memutuskan ikatan peptida di berbagai titik di dalam rantai protein. Walaupun pepsin memiliki spesifitas yang cukup lebar, enzim in cenderung memutuskan ikatan peptida ditempat gugus karboksil dibentuk oleh asam amino aromatik atau asam. Dihasilkan peptida yang lebih kecil dan asam amno bebas.

Pencernaan protein oleh enzim pankreas

Sewaktu masuk kedalam usus, isi lambung bertemu sekret dari pankreas eksokrin. Selain bikarbonat, yang menetralkan asam lambung, sekret tersebut mengandung sejumlah protease dalam bentuk proenzim yang tidak aktif (zimogen). Karena bentuk aktif enzim-enzim ini dapat saling mencernakan satu sama lain, semua bentuk zimogen tersebut harus diaktifkan dalam rentang waktu singkat. Hal ini dikerjakan melalui pemutusan tripsinogen menjadi bentuk aktif enzim tripsin, yang kemudian memutuskan zimogen pankreas lainnya, sehingga dihasilkan bentuk aktif.

Zimogen tripsinogen mengalami pemutusan hingga membentuk tripsin oleh enzim teropeptidase (suatu protease, yang dahulu diberi nama enterokinase) yang disekresikan brush border usus halus. Tripsin mengkatalisis pemutusan yang mengubah kimotripsinogen menjadi enzim aktif kimotripsin, proelastase menjadi elastase, dan prokarboksipeptidase menjadi karbopeptidase. Dengan demikian, tripsin berperan penting dalam pencernaan karena enzim ini mengurangi protein makanan dan mengaktifkan protease pencernaan lainnya yang dihasilkan oleh pankreas.

Tripsin, kimotripsin, dan elastase adalah protein serin yang bekerja sebagai endopeptidase. Tripsin adalah enzim paling spesifik antara ketiganya, dan memutuskan ikatan peptida di tempat gugus karboksil (karbonil) berasal dari lisin atau arginin. Kimotripsin kurang spesifik, tetapi cenderung memutuskan residu yang mengandung asam amino hidrofobik atau asam. Elastase tidak saja memutuskan elastin (sehingga diberi nama elastase) tetapi juga protein lain di ikatan yang gugus karboksilnya dibentuk oleh asam amino dengan sisi poendek (alanin, glisin, atau serin). Kerja endopeptidase pankreas ini melanjutkan pencernaan protein makanan yang telah dimulai oleh pepsin di lambung.

Peptida lebih kecil yang dihasilkan oelh kerja tripsin, kimotripsin, dan elastase kemudian diserang oleh eksopeptidase, yaitu protease yang memutuskan asam amino satu persatu dari ujung rantai. Prokarboksipeptidase, zimogen yang dihasilkan oleh pankreas, diubah oleh tripsin menjadi karboksipeptidase yang aktif. Oksipeptida ini mengeluarkan asam amino dari ujung karboksil pada rantai peptida. Karboksipeptidase A terutama melepaskan asam amino hidrofobik, dan karboksipeptidase B membebaskan asam amino basa (arginin dan lisin).

Pencenaan protein oleh enzim dari sel usus

Eksopeptidase yang dihasilkan oleh sel usus bekerja di dalam brush border dan juga didalam sel. Aminopeptidase, yang terletak di brush border, memutuskan asam amino satu persatu dari ujung amino suatu peptida. Peptidase intrasel bekerja pada peptida kecil yang diserap oleh sel.

Kerja terpadu enzim proteolitik yang dihasilkan oleh sel lambung, pankreas, dan usus tersebut memecah protein makanan menjadi asam amino. Enzim pencernaan juga mencena diri mereka sendiri serta protein makanan. Enzim pencernaan juga mencernakan sel epitel yang teratur terlepas ke dalam lumen. Sel ini diganti oleh sel yang matang dari prekursordi kriptus duodenum. Jumlah protein yang dicerna dan diserap setiap hari dari getah pencernaan dan sel yang dibebaskan ke dalam lumen usus mungkin setara dengan, atau lebih besar daripada, jumlah protein yang dikonsumsi dalam makanan (50-100 gram).

Penyerapan asam amino

Asam amino diserap dari lumen usus melalui transpor aktif sekunder yang dependen Na+, melalui difusi dengan fasilitasi, dan melalui transpor yang dikaitkan dengan siklus γ-glutamin.

Transpor Na+ dan asam amino

Asam amino diserap dari lumen usus halus terutama oleh protein transpor semispesifik yang dependen Na di membran luminal brush border sel usus. Kotranspor Na dan asam amino dari berbagai bagian luar membran apikal ke bagian dalam sel didorong oleh konsentrasi Na intrasel yang rendah. Na intrasel yang rendah timbul akibat pemopaan Na keluar sel olej Na, K-ATPase di membran serosa. Proses ini memungkinkan sel mengkonsentrasikan asam aminio dari lumen usus. Asam amino tersebut kemudian dibawa keluar sel kedalam cairan intersisium terutama melalui transporter fasilitatif di membran serosa.

Paling sedikit terdapat enam macam pembanwa asam amino dependen-Na yang terdapat di membran brush border apikal epitel sel. Pembawa-pembawa ini memiliki spesifitas yang tumpang tindih untukl berbagai asam amino. Satu pembawa cenderung mengangkut asam amino netral, yang lain mengangkut prolin dan hidroksi prolin, yang ketiga cenderung mengangkut asam amino asam, dan yang keempat mengangkut asam amino basa (lisin, asrginin, zat antara siklus urea ornitin), dan sistin. Selain oleh pembawa-pembawa yang dependen Na ini, sebagian asam amino diangkut oleh melintasi membran luminal via pengngkut transpor yang terfasilitasi. Kebanyakan asam amino ditranspor oleh lebih dari satu sistem transpor.

Seperti pada transpor glukosa, pembawa dependen-Na di membran apikal sel epitel usus juga terdapat di epitel ginjal. Namun, di membran sel jaringan yang berlainan terdapat isoenzim yang berbeda pula. Di pihak lain, pembawa yang terfasilitasi di membran serosa sel epitel usus serupa

dengan yang dijumpai di sel jenis lain dalam tubuh. Pada saat kelaparan, epitel usus, seperti halnya sel lain tersebut, meyerap asam amino dari darah. Dengan demikian, trasnpor asam amino melintasi membran serosa bersifdat dua arah.

Siklus γ-glutamil

Siklus γ-glutamil berperan dalam transpor asam amino ke dalam sel usus dan ginjal. Dalam hal ini, asam amino ekstrasel dengan glutation (γ-glutamil-sisteinil-glisin) dalam reaksi yang dikatalisis oleh transpeptidase yang terdapat dalam membran sel. Terbentuk sebuah asam amino γ-glutamil, yang melintasi membran sel dan melepaskan asam aminonya di dalam sel. Produk lain dari kedua reaksi ini diubah kembali menjadi glutation.

Reaksi yang mengubah glutamat menjadi glutation dalam siklus γ-glutamil adalah reaksi yang sama dengan reaksi yang diperlukan untuk membentuk glutation. Enzim unutk sintesis glutation, tetapi bukan untuk transpeptidase, ditemukan di sebagian besar jaringan. Glutation juga berperan mereduksi senyawa, misalnya hidrogen peroksida.

Transpor asam amino ke dalam sel

Asam amino yang masuk ke dalam darah diangkut menembus membran sel di berbagai jaringan terutama melalui kotransporter dependen Na dan, dalam jumlah sedikit, melalui transporter terfasilitasi. Dalam hal ini, trasnpor asam amino berbeda dengan transpor glukosa, yng merupakan transpor dependen Na di epitel usus dan ginjal namun merupakan transpor terfasilitasi di sel jenis lain. Ketergantungan trasnpor asam amino terhadap Na di sel hati, otot, dan jaringan lain memungkinkan sel-sel ini mengkomnsentrasikan asam amino dalam darah. Protein trasnpor tersebut memiliki dasar genetik dan komposisi asam amino yang berbeda, dan spesifitas yang agak berbeda daripada protein transpor yang terdapat di membran sisi luminal epitel usus. Protein transpor juga memiliki sedikit perbedaan antarjaringan. Misalnya, sistem N untuk penyerapan glutamin terdapat di hati, tetapi tidak terdapat di jaringan lain atau terdapat sebagai isoform dengan sifat berbeda. Juga terdapat tumpang tindih spesifitas protein transpor dan sebagian besar asam amino dinagkut oleh lebih dari satu pembawa.