Manusia dan hewan lainnya adalah sistem terbuka, karena kita memerlukan konsumsi bahan organik untuk mendapatkan energi. 50% dari makanan kita terdiri dari karbohidrat, 30% lemak dan 10-15% protein.
Semua makronutrien ini dipecah oleh hidrolisis menjadi biomolekul kecil , yang melintasi membran plasma sel dan dioksidasi di lingkungan mitokondria, untuk mendapatkan energi untuk semua jaringan dan reaksi yang diperlukan untuk kehidupan.
Pencernaan, yang dikenal sebagai proses di mana makanan diubah dalam sistem pencernaan menjadi zat yang diasimilasi oleh tubuh, sangat penting agar makanan akhirnya diubah menjadi energi dan panas metabolisme. Untuk melakukan ini, makanan dicerna melalui mulut, mengalami serangkaian perubahan mekanis dan kimia, diangkut ke lambung, kemudian ke usus dan, akhirnya, limbah dikeluarkan ke lingkungan dalam bentuk tinja.
Proses umum ini menggambarkan perjalanan makanan melalui sistem pencernaan dengan cara yang sangat singkat, tetapi perlu dicatat bahwa masing-masing bagian dari sistem ini dicirikan oleh serangkaian reaksi kimia dan fisik yang sangat menarik. Hari ini kita akan memberi tahu Anda semua tentang pepsin, salah satu enzim penting untuk memahami pencernaan di tingkat lambung .
- Artikel terkait: “Sistem pencernaan: anatomi, bagian dan fungsinya”
Apa itu pepsin?
Pertama-tama, perlu dicatat bahwa pepsin adalah endopeptidase, yaitu enzim yang memecah protein yang diperoleh dari asupan makanan menjadi peptida yang lebih kecil. Jenis molekul enzimatik ini memutuskan ikatan peptida antara asam amino dalam rantai protein, mengikuti serangkaian pedoman yang sangat spesifik. Pepsin bukan satu-satunya endopeptidase yang bertanggung jawab atas pencernaan, karena trypsin, chymotrypsin, elastase atau thermolysin, antara lain, juga menonjol dalam kelompok ini.
Meskipun berbagai endopeptidase di lingkungan lambung, pepsin dianggap salah satu yang paling penting, bersama dengan tripsin dan kimotripsin . Selain itu, lingkungan kerjanya sangat jelas dan terbatas: ia bekerja paling baik antara pH 1,5 dan 2, kondisi perut yang ideal. Setelah mencapai bagian duodenum (dengan pH 6), enzim ini dinonaktifkan dan fungsinya berakhir (walaupun mempertahankan konformasi tiga dimensi hingga pH 8).
Bagaimanapun, perlu diklarifikasi bahwa pencernaan protein juga berlanjut di tingkat usus, karena efek enzim pankreas seperti tripsin, kimotripsin, elastase dan karboksipeptidase. Jadi, terlepas dari esensinya, pepsin tidak penting untuk kehidupan: jika enzim ini hilang, orang lain dapat menjaga metabolisme protein, dengan sedikit usaha.
Menariknya, aktivitas enzim pepsin dan enzim lain dapat merusak jaringan tubuh sendiri jika tidak ada mekanisme pencegahan yang jelas dan efektif. Untungnya, sawar mukosa lambung mensekresi zat seperti mukus-bikarbonat, yang memberikan lingkungan pH yang hampir netral pada dinding lambung dan menonaktifkan pepsin. Perut itu sendiri harus melindungi dirinya dari aktivitas enzimatik yang terjadi di dalamnya, kedengarannya berlawanan dengan intuisi.
Sintesis pepsin
Pepsin disintesis di perut, seperti yang telah kita tunjukkan di baris sebelumnya. Namun, sel-sel lambung (sel utama kelenjar lambung) tidak mengeluarkan pepsin itu sendiri, tetapi pepsinogen . Senyawa ini adalah zimogen atau proenzim yang tidak aktif, mengandung 44 asam amino “ekstra”, dibandingkan dengan enzim yang sebenarnya.
Hormon gastrin, yang disekresikan oleh sel G dari sistem lambung, merangsang sekresi pepsinogen dan asam klorida, yang menghasilkan lingkungan pH yang sangat asam di dalam ruang lambung. Ketika pepsinogen bersentuhan dengan konglomerat asam ini, ia mengalami reaksi autokatalitik, di mana ia dilepaskan dari “ekor” asam amino yang membuatnya tidak aktif. Jadi, berkat adanya asam lambung, pepsinogen diubah menjadi pepsin varian aktifnya dan ini dapat mulai memecah protein menjadi molekul yang lebih kecil.
Selain itu, perlu untuk menunjukkan bahwa pepsinogen disintesis berkat petunjuk hadir dalam gen, yaitu , yang kromosom dalam sel. Pada manusia, ada 3 gen berbeda yang mengkode bentuk pepsinogen A yang sama: PGA3, PGA4, dan PGA5. Semuanya memiliki arah sintesis zimogen, yang kemudian diubah menjadi enzim oleh rangsangan asam lambung.
Di sisi lain, beberapa senyawa (seperti pepstatin) mampu menghambat pepsin pada konsentrasi yang sangat rendah . Pepstatin diisolasi untuk pertama kalinya dalam kultur jamur actinomycete, tetapi sedikit yang diketahui selain aktivitasnya sebagai protease.
- Anda mungkin tertarik: “Tabel asam amino: fungsi, jenis, dan karakteristik”
fungsi pepsin
Pada titik ini, penting untuk dicatat bahwa pepsin didedikasikan untuk memecah protein, tetapi karena terdiri dari asam amino, enzim ini juga merupakan protein itu sendiri . Asam amino adalah unit dasar dari protein apa pun, karena mereka bergabung dalam urutan tertentu oleh ikatan peptida untuk menghasilkan peptida (kurang dari 10 asam amino), polipeptida (10 hingga 50 asam amino) dan protein (lebih dari 50 asam amino) .
Sedangkan pepsin “memotong” rantai protein yang akan didegradasi pada tingkat asam amino leusin (leu) fenilalanin (phe), triptofan (trp) atau tirosin (tyr), kecuali salah satunya didahului oleh prolin (pro). Kita ingat bahwa ini adalah endopeptidase, yang berarti ia memotong “di dalam” (antara asam amino yang bukan bagian dari bagian protein terminal).
Protein hanya menyumbang 10-15% dari makanan kita (karena karbohidrat adalah sumber energi terkaya), tetapi ini menyumbang 50% dari berat kering hampir semua jaringan biologis, karena tidak ada proses metabolisme yang tidak bergantung pada cara dari mereka. Untuk alasan ini, pepsin dan sisa enzim yang mendegradasi protein sangat penting: tidak hanya untuk memperoleh energi, tetapi untuk integrasi asam amino dalam jaringan biologis, seperti otot dan kulit .
Peran pepsin dalam patologi
Seperti setiap unsur tubuh manusia, pepsin dapat gagal atau melakukan aktivitas pada saat tidak diperlukan, yang mengarah ke patologi. Dalam hal ini, enzim ini dan enzim lainnya memainkan peran penting dalam perkembangan gejala refluks laringofaringeal (LPR) dan refluks gastroesofageal (GERD) .
Seseorang dengan sfingter esofagus bagian bawah (LES) yang lemah dapat mengalami kondisi ini, karena bolus makanan yang dicampur dengan cairan lambung kembali ke kerongkongan jika lingkungan lambung tidak ditentukan dengan baik. Hal ini menyebabkan asam, pepsin, dan enzim lain berjalan mundur melalui tabung esofagus, bahkan mencapai laring dan, dalam kasus terburuk, lingkungan paru-paru.
Untuk lebih memperumit masalah, pasien LPR telah mengubah sensitivitas saraf lokal, sehingga mereka tidak dapat merespon dengan batuk dan rales adanya asam di lingkungan laring. Berada dalam bentuk aktif dan tidak diekskresikan, pepsin mulai mendegradasi jaringan laring, mengakibatkan disfagia kronis (ketidakmampuan menelan), suara keras, dan batuk berulang . Semakin banyak pepsin bersentuhan dengan lingkungan laring, semakin buruk kerusakannya.
Ringkasan
Seperti yang mungkin telah Anda lihat, pepsin adalah enzim yang sangat menarik pada tingkat fisiologis, karena ia mengaktifkan dirinya sendiri dengan lingkungan asam lambung dan fungsinya diatur sepenuhnya tergantung pada pH lingkungan. Jika pH dijaga antara 1,5 dan 2, enzim tetap dalam bentuk aktifnya dan melakukan tugasnya. Ketika nilai ini berubah, ia mempertahankan konformasi tiga dimensinya, tetapi tidak memecah protein seperti yang terjadi di dalam perut.
Berkat pepsin dan banyak biomolekul lain yang bersifat enzimatik, manusia dapat mengubah protein yang kita konsumsi menjadi energi dan, terutama, menjadi asam amino yang berguna untuk pembentukan dan perbaikan jaringan. Tentu saja, jelas bagi kita bahwa tanpa metabolisme internal kita bukanlah apa-apa.