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A digestão das proteínas se inicia no estômago e se completa no intestino. As enzimas que digerem as proteínas são produzidas como precursores inativos (zimogênios), os quais são maiores do que as enzimas ativas. Os zimogênios inativos são secretados pelas células nas quais são sintetizados e entram no lúmen do trato digestivo, onde são clivados a formas menores que têm atividade proteolítica. Essas enzimas ativas tem diferentes especidades; uma única enzima não pode digerir uma proteína, porém, agindo em conjunto, elas podem digerir as proteínas da dieta a aminoácidos e pequenos peptídeos, os quais são clivados pela peptadases associadas às células epiteliais do intestino. O pepsinogênio é secretado pelas células principais no estômago. As células parietais gástricas secretam HCl. O ácido no lúmen do estômago altera a conformação do pepsinogênio, que então, pode clivar a si mesmo, produzindo a protease ativa pepsina. Portanto, a ativação do pepsinogênio é autocatalítica. As proteínas da dieta são desnaturadas pelo ácido do estômago, o qual serve para inativar as proteínas e desdobrá-las parcialmente, tornando-as melhores substratos para as proteases. Contudo no pH baixo do estômago, a pepsina não é desnaturada e age como uma endopeptidase, clivando ligações peptídicas em vários pontos dentro da cadeia protéica. Embora a pepsina tenha uma ampla especificidade, ela tende a clivar ligações peptídicas, mas quais o grupo carboxila é fornecido por aminoácidos aromáticos ou aminoácidos ácidos. São produzidos peptídeos menores e alguns aminoácidos. Conforme o conteúdo gástrico é esvaziado para o intestino, ele encontra as secreções do pâncreas exócrino. Uma dessas secreções é bicarbonato, o qual, além de neutralizar o ácido estomacal, aumenta o pH, de forma que as proteases pancreáticas, as quais também estão presentes nas secreções pancreáticas, possam ficar ativas. Quanto secretadas, as proteases pancreáticas estão na forma de pró-enzima inativa (zimogênio). Como as formas ativas dessas enzimas podem digerir umas às outras, é importante que todas as formas zimogênicas se tornem ativas em um curto espaço de tempo. Realizado pela clivagem do tripsinogênio a sua forma de enzima ativa tripsina, a qual, então, cliva os outros zimogênios pancreáticos, produzindo suas formas ativas. O zimogênio tripsinogênio é clivado para formar tripsina pela endoropeptidase secretada pelas células da borda em escova do intestino delgado. A tripsina catalisa as clivagens que convertem quimotripsinogênio na enzima ativa quimotripsina, a pró-elastase em elastase e as pró-carboxipeptidases em carboxipeptidases. Portanto, a tripsina tem um papel central na digestão, porque ela tanto cliva proteínas da dieta quanto ativa as outras proteases digestivas produzidas pelo pâncreas. Tripsina, quimotripsina e elastase são serina-proteases que agem como endopeptidases. A tripsina é a mais específica dessas enzimas, clivando ligações peptídicas nas quais o grupo carboxila é fornecido por lisina ou arginina. A quimiotripsina é menos específica, mas favorece resíduos que contenham aminoácidos ácidos ou hidrofóbicos. A elastase cliva não somente elastina, mas também outras proteínas nas ligações em que o grupo carboxila é doado por resíduos de aminoácidos com cadeias laterais pequenas, alanina, glicina ou serina. As ações dessas endopeptidases pancreáticas dão continuidade à digestão das proteínas da dieta iniciada pela pepsina no estômago. Os peptídeos menores formados pela ação da tripsina, da quimotripsina e da elastase são atacados por exopeptidases, as quais são proteases que clivam um aminoácido por vez a partir do fim da cadeia. As pró-carboxipeptidases, zimogênios produzidos pelo pâncreas, são convertidos pela tripsina em carboxipeptidases ativas. Essas exopetidases removem aminoácidos da extremidade carboxiterminal da cadeia peptídica. A carboxipeptidase A libera prefencialmente aminoácidos hidrofóbicos, enquanto carboxipeptidase B libera aminoácidos básicos, arginina e lisina. As exopeptidases produzidas produzidas pelas células intestinais agem dentro da borda em escova e também, dentro da célula. As aminopeptidases, localizadas na borda em escova, clivam um aminoácido por vez a partir da extremidade aminoterminal dos peptídeos. As peptidases intracelulares agem em pequenos peptídeos que são absorvidos pelas células. A ação conjunta das enzimas proteolíticas produzidas pelas células de estômago, pâncreas e intestino cliva as proteínas da dieta. Elas também digerem as células intestinais que são regularmente esfoliadas para o lúmen. Essas células são substituídas por células que amadurecem a partir de células precursoras localizadas nas criptas duodenais. A quantidade de proteína que é diregira e absorvida a cada dia dos sucos digestivos e das células liberadas dentro do lúmen intestinal pode ser igual ou maior do que a quantidade de proteína consumida na dieta (50 a 100 g). Os aminoácidos são absorvidos do lúmen do intestino delgado principalmente por proteínas de transporte semi-específicas dependentes de Na+ na membrana luminal da célula intestinal da borda em escova. Os aminoácidos que entram no sangue são transportados através das membranas celulares dos vários tecidos principalmente por co- transportadores Na+ dependentes e, em menor extensão, por transporte de aminoácidos difere do transporte de glicose A degradação das proteínas ingeridas até seus aminoácidos constituintes acontece no trato gastrintestinal. A chegada de proteínas da dieta ao estômago estimula a mucosa gástrica a secretar o hormônio gastrina, que, por sua vez, estimula a secreção de ácido clorídrico pelas células parietais e de pepsinogênio pelas células principais das glândulas gástricas. A acidez do suco gástrico (pH 1,0 a 2,5) lhe permite funcionar tanto como antisséptico, matando a maior parte das bactérias e de outras células estranhas ao organismo, quanto como agente desnaturante, desenovelando proteínas globulares e tornando suas ligações peptídicas internas mais suscetíveis, à hidrólise enzimática. O pepsinogênio um precursor inativo ou zimogênio, é convertido na pepsina ativa, por meio de uma clivagem autocatalizada (clivagem mediada pelo próprio pepsinogênio) que ocorre apenas em pH baixo. No estômago, a pepsina hidrolisa as proteínas ingeridas , atuando em ligações peptídicas ao lado aminoterminal de resíduos de leucina ou dos aminoácidos aromáticos Phe, Trp e Tyr clivando cadeia polipeptídicas longas em uma mistura de peptídeos menores. A medida que o conteúdo ácido do estômago passa para o intestino delgado, o pH baixo desencadeia a secreção do hormônio secretina na corrente sanguínea. A secretina estimula o pâncreas a secretar bicarbonato no intestino delgado, para neutralizar o HCl gástrico, aumentando abruptamente o pH, que fica próxima a 7. (Todas as secreções pancreáticas chegam ao intestino delgado pelo ducto pancreático.) A digestão das proteínas prossegue agora no intestino delgado. A chegada de aminoácidos na parte superior do intestino delgado (duodeno) determina a liberação para o sangue do hormônio colecistocinina, que estimula a secreção de diversas enzimas pancreáticas. O tripsinogênio, o quimotripsinogênico e as procarboxipeptidases A e B – os zimogênios da tripsina, da quimotripsina e das carboxipeptidades A e B – são sintetizados e secretados pelas células exócrinas do pâncreas. O tripsinogênio é convertido em sua forma ativa, a tripsina, pela enteropeptidase, uma enzima proteolítica secretada pelas células intestinais. A tripsina livre catalisa, então, a conversão de moléculas adicionais de tripsinogênio em tripsina. A tripsina também ativa o quimotripsinogênio, as procarboxipeptidases e a proeslastase. A síntese dessas enzimascomo precursores inativos protege as células exócrinas de um ataque proteolítico destrutivo. O pâncreas se protege ainda contra a autodigestão pela produção de um inibidor específico, uma proteína chamada de inibidor pancreático da tripsina. A inibição da tripsina previne efetivamente a produção prematura de enzimas proteolíticas ativas dentro das células pancreáticas. A tripsina e a quimotripsina continuam a hidrólise dos peptpideos produzidos pela pepsina no estômago. Esse estágio da digestão proteica é realizado com grande eficiência, pois a pepsina, a tripsina e a quimotripsina apresentam especificidades distintas quanto aos aminoácidos sobre os quais atuam. A degradação de pequenos peptídeos no intestino delgado é, então, completada por outras peptidases intestinais. Estas incluem as carboxipeptidades A e B, as quais removem resíduos sucessivos da extremidade carboxila dos peptídeos e uma aminopeptidase, que hidrolisa resíduos sucessivos da porção aminoterminal de peptídeos pequenos. A mistura resultante de aminoácidos livres é transportada para dentro das células epiteliais que revestem o intestino delgado, através das quais os aminoácidos entram nos capilares sanguíneos nas vilosidades e são transportados até o fígado. Nos seres humanos, a maior parte das proteínas globulares obtidas a partir de fontes animais é hidrolisada quase completamente até aminoácidos no trato gastrintestinal, porém algumas proteínas fibrosas, como a queratina, são digeridas apenas parcialmente.
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